【摘要】在民航的安全管理与地空控制过程中，管制员利用语音交换系统实现实时地空、地地通话，并以此来提高民航的空管安全系数与地空控制效果。本文以民航空管语音交换系统作为主要课题研究对象，并从比选功能设计的角度出发，深入研究比选功能设计在语音交换系统中的设计原理。语音交换系统作为信息时代新型航空管制不可或缺的重要组成部分之一，其比选功能的原理分析与设计使用，对民航空管语音传输的信号平稳与安全具有重要意义。 【关键词】民航空管；比选功能；系统管理；设计原理
语音系统0 引言
语音作为一种人与人之间最简单的交流信号，伴随时间及空间的实时性变化，会产生一定程度的音频效果改变[1]。考虑到人类语音的形成过程比声音振动速度缓慢很多，所以在对语音信息进行抓取与交换的过程中，需要将这种典型的一维非平稳信号通过物理学假定的方式，设置为短时平稳频谱信号[2]。民航空管的语音交互，主要通过语音交换系统建立起来，其信
号的传递与完善，需要采用优秀的比选功能设计。因此，对语音比选原理展开深入研究，并通过对其在语音交换系统中的合理应用，进行自适应的原理设计分析，是提高民航空管安全系数，促进民航安全地空通信的最有效手段之一，其研究具有重要的意义与价值。
1语音比选技术的语音处理方式
为解决民航机场地空区域管制扇区大的空间性语音传递问题，需要在地空管制区域实施两台以上的台站扇区有效覆盖，并通过提高话音比选技术来实现良好的地空通信技术。因此，对比选设备与比选功能设计的分析，成为了扩大管制席位覆盖广度的一项技术手段。从时域的角度来看，语音波形能够用来表征即时的语音数据。在语音比选技术的应用过程中，以三类状态的表征语音段的不同，分别为：1）静止（silence）语音表征，不产生任何声音时的语音表征；2）清音（unvoiced）语音表征，不声带没有振动时的语音表征；3）浊音（voiced）语音表征，声带处于紧张状态时的语音表征。在对语音的频域分析与SNR分析中发现，在无干扰条件下，距离台站较近的信号能够得到更好的语音传递共识。因此，对比选时间与比选原理的研究与技术应用，是实现与优化语音处理方式的重要措施与手段。
2语音交换系统比选功能算法分析
2.1 算法假设
本算法依据主要包括以下三个简化的假设，分别为：
1）延时假设，要求在各个异地台站接收站之间抵达判选设备的各路语音信号具有极为微小的延时性。为了能够降低接收信息的延时，就需要将接收站之间距离设置为r<300km>
2）匹配假设，在信号实际采集时，需要在比选设备前级通过600欧姆标准电路的信号电平匹配调整，输入值为0dBm；
3）判选假设，在对多路采集到的语音信号进行基于数学模型的信噪比计算（S/N）之后，需要以语音比选设备来判选信比最高的模拟有语音信号，并将相关信号传送到后继单元。
2.2 算法分析
在进行语音比选算法分析之前，首先需要对RSN信号的噪声与语音信号进行功率普面积分析,其对应的公式为：
RSN=信号功率谱面积/噪声功率谱面积
在一般的语音信号里，S(t)和N(t)分别代表语音信号与噪声信号。噪声信号主要包括两类，分别为白噪声和高频窄带噪声。设Y(f)代表混合功率谱密度函数，则其对应的时域信号既包括语音信号，也包括噪声信号。所以对应的公式为：
Y(t)=S(t)+N(t)
那么，在民航空管语音传送工作上遇到的问题，则在工作原理上转换为了民航空管语音交换系统的任意输入信号的信噪比RSN，其公式为：
RSN= E[Y2(t)]/E[N2(t)]
从理论上来说，民航空管的语音传输过程中，需要对某时间点上的频谱功率展开计算。在相关数据的数学建模计算中，还需要综合考虑到语音全频带信号的合理处理。事实上，想要同时将噪声N(t)通过滤波分离，并保障语音传输的正确性与时效性，是一件极为困难的技术操作。因此，在对Y(t)叠加信号的计算中，需要把实际信号简化为一个广义的可以完全遍历的数字化语音信号。
本课题根据我国当前最新空管通信系统标准化指标数据要求，将S(f)函数的频率范围控制在300Hz到3000Hz之内。将f>3000Hz的所有控制信号作为地空通话叠加噪声信号，计入函数N(t)之中。采用这种方式，能够极大程度地简化信噪比的计算难度，进而简化了语音控制电路的系统调度设计难度。
3 算法原理的仿真验证
在MATLAB仿真验证程序中，为了能够更好地验证语音交换系统比选功能算法的可行性，并获得基于虚拟仿真效果下的比选功能性能特征，将具体的仿真过程设计如下：
1）在仿真程序中，设置有2个地面站，以提高语音交换系统的空间性语音传递效果；同时，为每个台站分配1个仿真频率。
2）虚拟设置两架民用飞机，其中一架飞机为进入扇区领域的民用飞机，另一架飞机为飞出扇区领域的民用飞机。
3）将虚拟飞机通话的时间设置为0.1秒，并令F=20k Hz；用矩形窗函数来进行功率谱分析样本数据抽取，共抽取样本点1024个；其中，时间序列长设置为T=0.1s。
4）在仿真程序的编写中，分别对两路语音信号的时间T进行取样信号模拟分析，从而获得多个噪声叠加信号，包括N1、N2信号与X1、X2信号。
5）根据仿真的数字采样输入数据，进行T秒数据模拟比选，获得判选信号OUT(t)=MAX{Rs}。经过仿真验证，获得了良好的比选仿真结果。
4 结论
在民航空管语音信号的处理过程中，需要针对语音交换系统的比选功能展开具体化分析，并从工作原理角度出发，采取快速有效的信噪比控制算法，实现对语音信号与噪声信号的区分，进而实现高质量的地空通话，保障民航空管语音通话的即时性与安全性。本文在对比选功能原理的分析中，充分应用了数学模型算法，并以MATLAB仿真实现了对地空通信链路的虚拟语音信号测试，证明了该比选原理的可行性与安全性。
参考文献
[1]夏梅森.关于采用比选器实现解决甚高频盲区覆盖问题的探讨[J].电子世界,2019(02):89-90.
[2]张镪. 基于语音比选技术的空管地空通信覆盖优化研究与实现[D].上海交通大学,2011.
个人简介：郑彦，1990年8月，女，汉，上海人，本科，工程师，研究方向：空管通信
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