陳定安

甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心5318臺 甘肅省 730000

中波發(fā)射臺多點監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)想

陳定安

甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心5318臺 甘肅省 730000

本文對中波發(fā)射臺監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了回顧，并結(jié)合筆者實際工作需求對多點監(jiān)測系統(tǒng)提出了構(gòu)想，對于其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

中波發(fā)射臺 多點監(jiān)測系統(tǒng) 音頻內(nèi)容比對技術(shù)

1 概述

中波是指頻率為300KHz～3MHz的無線電波。按照我國無線電管理委員會的頻率劃分，中波廣播的工作頻段在526.5～1606.5KHz之間，工作帶寬9KHz，采用調(diào)幅AM調(diào)制方式。中波廣播主要依靠地面波，覆蓋半徑一般在幾十至百余公里左右；夜間通過天波形式傳播，可以在300公里以外形成第2服務(wù)區(qū)；在人員密度較小的廣大農(nóng)村、牧區(qū)，中波廣播都是最有效地信息傳播手段之一。

中波發(fā)射臺的重要指標(biāo)“三滿”即“滿功率、滿時間、滿調(diào)制度”發(fā)射，是對覆蓋效果的量化考核。有條件的發(fā)射臺分別在信源系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、配電系統(tǒng)等關(guān)鍵分系統(tǒng)中進(jìn)行備用系統(tǒng)建設(shè)，極大地保障了安播工作順利實施。

2 中波監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展回顧

2.1 人工監(jiān)聽階段

中波監(jiān)測系統(tǒng)是發(fā)射臺安播工作的重要助力，是對覆蓋效果的直接驗證。初期采用收音機(jī)直接收聽方式，驗證發(fā)射臺發(fā)出的節(jié)目正確，音質(zhì)符合要求。

隨著節(jié)目增多，需要監(jiān)聽的節(jié)目越來越多，而人工編制不可能隨之成倍增加，此時出現(xiàn)了多路監(jiān)聽設(shè)備，可以通過設(shè)置循環(huán)時間，對所有播放節(jié)目進(jìn)行輪詢監(jiān)聽，也可以手動切換當(dāng)前監(jiān)聽節(jié)目，以保障重點節(jié)目得到監(jiān)測。為了更好地執(zhí)行監(jiān)聽任務(wù)，會將節(jié)目信源也納入監(jiān)聽范圍。

人工監(jiān)聽方式實時直觀，但需要配置足夠的監(jiān)聽人員且精神高度集中，容易在疲勞時出現(xiàn)失誤；循環(huán)監(jiān)聽盡可能在一維時間段內(nèi)覆蓋所有節(jié)目的監(jiān)測，實質(zhì)是大部分時間段內(nèi)的大部分節(jié)目都處于未被監(jiān)測狀態(tài)；信源與播發(fā)節(jié)目不能存儲，不便于事后情景復(fù)現(xiàn)與故障分析。

2.2 自動化監(jiān)測階段

得益于計算機(jī)技術(shù)、音頻編碼技術(shù)和存儲介質(zhì)技術(shù)發(fā)展，目前國內(nèi)的廣播自動化監(jiān)測系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本上都已經(jīng)實現(xiàn)了如下功能：

（1）可將所有節(jié)目的所有信源和空收解調(diào)信號分別錄制、編碼為數(shù)字音頻格式進(jìn)行存儲，實時監(jiān)測所有輸入音頻的工作狀態(tài)；

（2）支持本地和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)聽，可選擇監(jiān)聽，也可自定義循環(huán)監(jiān)聽，循環(huán)路數(shù)、循環(huán)時間可設(shè)定；

（3）每路音頻可單獨設(shè)定開機(jī)時間段內(nèi)報警功能以及預(yù)置報警門限；

（4）可定制時間段錄音，具備實時錄音和故障觸發(fā)錄音功能，故障前以及故障恢復(fù)后的錄音時間可預(yù)設(shè)；

（5）支持音頻動態(tài)幅度值顯示，可同時看到多個音頻信號實時狀態(tài)展示；

（6）報警記錄支持查詢、統(tǒng)計、打??；提供標(biāo)題閃爍、語音報警、窗口提示、高亮顯示等多種報警方式。

3 多點監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)想與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)的不足

某發(fā)射臺出現(xiàn)誤播事故，某頻點播發(fā)各項指標(biāo)正常，但轉(zhuǎn)播節(jié)目內(nèi)容錯誤；在配備有自動化監(jiān)測系統(tǒng)的情況下，長期未能發(fā)現(xiàn)異常，造成不利影響?，F(xiàn)有主流監(jiān)測系統(tǒng)對于靜音、音頻中斷、信源信號丟失、射頻信號丟失都能及時給出報警，但對于廣播內(nèi)容無從判別，需要借助人工進(jìn)行判別。

對臺站工作人員而言，依靠目前主流的監(jiān)測系統(tǒng)，能對信源和空收解調(diào)音頻進(jìn)行選擇性監(jiān)聽，當(dāng)整點播報廣播呼號時，值班員可以對當(dāng)前在播節(jié)目與原預(yù)設(shè)節(jié)目進(jìn)行核對；但每到整點就核對一次，很可能會打斷其他正常維護(hù)作業(yè)過程；借助于歷史存儲功能，可以在非整點時核對整點音頻，監(jiān)測的實時性又受到損害，且當(dāng)播發(fā)節(jié)目較多時，人工監(jiān)聽判別易于因混淆而產(chǎn)生錯判。對于非整點無廣播呼號播放期內(nèi)的時段，當(dāng)前播放的音頻是否屬于正確的節(jié)目內(nèi)容，值班員其實也缺乏評判標(biāo)準(zhǔn)，因而無從判別。

3.2 多點監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)想

雖然數(shù)字水印檢出識別[1]技術(shù)可以迅速準(zhǔn)確地應(yīng)用于節(jié)目內(nèi)容并準(zhǔn)確性地識別，但其技術(shù)要求在廣播制作環(huán)節(jié)將水印信息加載到音頻信號中，對播出信號解調(diào)檢出數(shù)字水印信息進(jìn)行驗證，整體系統(tǒng)設(shè)備投入成本高、建設(shè)周期長，且該技術(shù)尚不夠成熟還需持續(xù)提升以待商用[2]。

為快速且經(jīng)濟(jì)有效地解決節(jié)目錯播、誤播、防止非法插播等問題，筆者提出了多點監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)想。

首先是多點采樣。節(jié)目制作播發(fā)點、多路節(jié)傳鏈路取樣點、臺站內(nèi)多路信源采樣、臺站空收解調(diào)音頻、地波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻、天波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻。利用強(qiáng)大便捷的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多節(jié)點的播發(fā)音頻匯聚在一起進(jìn)行比對，而不僅僅局限在中波發(fā)射臺站區(qū)域內(nèi)設(shè)備和信號的取樣。如圖1所示。

圖1 中波多點監(jiān)測系統(tǒng)示意

理論上，同一套節(jié)目在不同采樣點的音頻都應(yīng)該是一致的，任何一個取樣點出現(xiàn)與其他取樣點差異，都可以觸發(fā)告警。

（1）天波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻異常，預(yù)示著該區(qū)域可能存在非法電臺或者非法干擾源；

（2）地波覆蓋區(qū)域空收解調(diào)音頻異常，預(yù)示著該區(qū)域可能覆蓋能力減弱，推導(dǎo)出是否滿功率、滿調(diào)制度發(fā)射或者是否存在非法電臺、非法干擾源；

（3）臺站空收解調(diào)音頻異常，預(yù)示著發(fā)射機(jī)故障；

（4）臺站內(nèi)某路信源音頻異常，預(yù)示著該節(jié)傳鏈路出現(xiàn)問題.具體問題可以通過該路節(jié)傳鏈路取樣點音頻異常數(shù)據(jù)綜合分析，迅速定位故障節(jié)點與故障設(shè)備；

（5）極端情況下出現(xiàn)節(jié)目制作播發(fā)點音頻異常而其余節(jié)點正常的情況，確保監(jiān)測系統(tǒng)工作正常的前提下，可以判定節(jié)目制作播發(fā)的第一個節(jié)傳點有誤操作或者輸入信號錯誤。

根據(jù)不同的異常情況，綜合取樣點位置信息、異常分布樣點信息，進(jìn)行智能故障聯(lián)動分析，可以迅速定位故障，給予值守人員明確的維護(hù)指令，提高故障排查效率。

3.3 音頻內(nèi)容比對

在內(nèi)容可信度方面，制作播發(fā)點權(quán)重最高，將作為音頻內(nèi)容比對的首選標(biāo)準(zhǔn)。具體到實現(xiàn)音頻內(nèi)容比對的技術(shù)實現(xiàn)上，判斷音頻內(nèi)容是否符合政策和宣傳要求，這是另外一個課題。我們希望能利用音頻的時域、頻域特征和屬性來分析音頻序列的相似度，再以相似度的大小來判斷不同音頻序列播放的是否是相同或相似的內(nèi)容[3][4][5]。

其流程大概是：音頻采集——〉濾波——〉增益補(bǔ)償——〉模數(shù)轉(zhuǎn)換——〉壓縮——〉提取特征參數(shù)——〉比較特征參數(shù)——〉輸出比對結(jié)果。

濾波和增益補(bǔ)償?shù)闹饕康氖墙档驮胍舻母蓴_；壓縮處理是為了減少音頻中相關(guān)性較低或不相關(guān)的參數(shù)，提高后續(xù)工作的處理速度；特征參數(shù)范疇廣泛，可以是音頻流中以幀為單位提取出音頻的質(zhì)心、均方根、Mel倒譜系數(shù)、音高、振幅、帶寬、能量等的1個或多個特征參數(shù)的組合；比較特征參數(shù)，自動完成計算，將比較結(jié)果同預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對比，可以得出最終結(jié)果。

在具體的特征參數(shù)計算上，多種算法的討論也一直在進(jìn)行[1][6]，如音頻包絡(luò)余弦距離法、余弦夾角法等陸續(xù)提出，其占有計算機(jī)資源的開銷合理，比對結(jié)果滿足預(yù)設(shè)目標(biāo)。

4 總結(jié)與展望

可聽可看，7×24小時不間斷，有記錄可追溯能復(fù)現(xiàn)是目前主流中波監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到的效果。在自動音頻內(nèi)容比對，智能故障聯(lián)動分析等方面，多點監(jiān)測系統(tǒng)還將大有可為，值得深入挖掘和持續(xù)推廣，為中波安播工作進(jìn)一步提高效益貢獻(xiàn)力量。

[1]鄒南京，無線廣播發(fā)射臺播出節(jié)目內(nèi)容安全監(jiān)測探討[J]，廣播電視信息，2016（9）：33-37

[2]楊曉霞，論中波廣播在應(yīng)急廣播系統(tǒng)中的重要性及其技術(shù)實現(xiàn)[J]，廣播與電視技術(shù) ,2016（9）：123-128

[3]李瓊，基于信號與內(nèi)容特征的音頻判決系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]，電子科技大學(xué),2015

[4]王薇，基于內(nèi)容的音頻檢索特征提取技術(shù)研究[D]，上海交通大學(xué)，2008

[5]陶智勇，音頻信號識別研究與基于SOPC的設(shè)計與實現(xiàn)[D]，電子科技大學(xué)，2006

[6]何連成，音頻信號內(nèi)容比對實用算法[J]，中國傳媒科技,2012（2）：128-130

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2096-0751（2017）08-0018-04

陳定安 甘肅省新聞出版廣電局無線傳輸中心5318臺 助理工程師

審稿人：趙 峰 內(nèi)蒙古自治區(qū)新聞出版廣播影視科研所 正高級工程師

編 輯：烏日山

責(zé)任編輯：王學(xué)敏