陳定安

甘肅省新聞出版廣電局無(wú)線傳輸中心5318臺(tái) 甘肅省 730000

中波發(fā)射臺(tái)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)想

陳定安

甘肅省新聞出版廣電局無(wú)線傳輸中心5318臺(tái) 甘肅省 730000

本文對(duì)中波發(fā)射臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了回顧，并結(jié)合筆者實(shí)際工作需求對(duì)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了構(gòu)想，對(duì)于其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

中波發(fā)射臺(tái) 多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 音頻內(nèi)容比對(duì)技術(shù)

1 概述

中波是指頻率為300KHz～3MHz的無(wú)線電波。按照我國(guó)無(wú)線電管理委員會(huì)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(guò)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(tái)的重要指標(biāo)“三滿”即“滿功率、滿時(shí)間、滿調(diào)制度”發(fā)射，是對(duì)覆蓋效果的量化考核。有條件的發(fā)射臺(tái)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(shí)施。

2 中波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展回顧

2.1 人工監(jiān)聽(tīng)階段

中波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是發(fā)射臺(tái)安播工作的重要助力，是對(duì)覆蓋效果的直接驗(yàn)證。初期采用收音機(jī)直接收聽(tīng)方式，驗(yàn)證發(fā)射臺(tái)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(tīng)的節(jié)目越來(lái)越多，而人工編制不可能隨之成倍增加，此時(shí)出現(xiàn)了多路監(jiān)聽(tīng)設(shè)備，可以通過(guò)設(shè)置循環(huán)時(shí)間，對(duì)所有播放節(jié)目進(jìn)行輪詢監(jiān)聽(tīng)，也可以手動(dòng)切換當(dāng)前監(jiān)聽(tīng)節(jié)目，以保障重點(diǎn)節(jié)目得到監(jiān)測(cè)。為了更好地執(zhí)行監(jiān)聽(tīng)任務(wù)，會(huì)將節(jié)目信源也納入監(jiān)聽(tīng)范圍。

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

2.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)階段

得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)、音頻編碼技術(shù)和存儲(chǔ)介質(zhì)技術(shù)發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)的廣播自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本上都已經(jīng)實(shí)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(hào)分別錄制、編碼為數(shù)字音頻格式進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(tīng)，可選擇監(jiān)聽(tīng)，也可自定義循環(huán)監(jiān)聽(tīng)，循環(huán)路數(shù)、循環(huán)時(shí)間可設(shè)定；

（3）每路音頻可單獨(dú)設(shè)定開機(jī)時(shí)間段內(nèi)報(bào)警功能以及預(yù)置報(bào)警門限；

（4）可定制時(shí)間段錄音，具備實(shí)時(shí)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(shí)間可預(yù)設(shè)；

（5）支持音頻動(dòng)態(tài)幅度值顯示，可同時(shí)看到多個(gè)音頻信號(hào)實(shí)時(shí)狀態(tài)展示；

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

3 多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)想與關(guān)鍵技術(shù)

3.1 現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足

某發(fā)射臺(tái)出現(xiàn)誤播事故，某頻點(diǎn)播發(fā)各項(xiàng)指標(biāo)正常，但轉(zhuǎn)播節(jié)目?jī)?nèi)容錯(cuò)誤；在配備有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的情況下，長(zhǎng)期未能發(fā)現(xiàn)異常，造成不利影響。現(xiàn)有主流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于靜音、音頻中斷、信源信號(hào)丟失、射頻信號(hào)丟失都能及時(shí)給出報(bào)警，但對(duì)于廣播內(nèi)容無(wú)從判別，需要借助人工進(jìn)行判別。

對(duì)臺(tái)站工作人員而言，依靠目前主流的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能對(duì)信源和空收解調(diào)音頻進(jìn)行選擇性監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)整點(diǎn)播報(bào)廣播呼號(hào)時(shí)，值班員可以對(duì)當(dāng)前在播節(jié)目與原預(yù)設(shè)節(jié)目進(jìn)行核對(duì)；但每到整點(diǎn)就核對(duì)一次，很可能會(huì)打斷其他正常維護(hù)作業(yè)過(guò)程；借助于歷史存儲(chǔ)功能，可以在非整點(diǎn)時(shí)核對(duì)整點(diǎn)音頻，監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性又受到損害，且當(dāng)播發(fā)節(jié)目較多時(shí)，人工監(jiān)聽(tīng)判別易于因混淆而產(chǎn)生錯(cuò)判。對(duì)于非整點(diǎn)無(wú)廣播呼號(hào)播放期內(nèi)的時(shí)段，當(dāng)前播放的音頻是否屬于正確的節(jié)目?jī)?nèi)容，值班員其實(shí)也缺乏評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，因而無(wú)從判別。

3.2 多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)想

雖然數(shù)字水印檢出識(shí)別[1]技術(shù)可以迅速準(zhǔn)確地應(yīng)用于節(jié)目?jī)?nèi)容并準(zhǔn)確性地識(shí)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(hào)中，對(duì)播出信號(hào)解調(diào)檢出數(shù)字水印信息進(jìn)行驗(yàn)證，整體系統(tǒng)設(shè)備投入成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)，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(cuò)播、誤播、防止非法插播等問(wèn)題，筆者提出了多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)想。

首先是多點(diǎn)采樣。節(jié)目制作播發(fā)點(diǎn)、多路節(jié)傳鏈路取樣點(diǎn)、臺(tái)站內(nèi)多路信源采樣、臺(tái)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(diǎn)的播發(fā)音頻匯聚在一起進(jìn)行比對(duì)，而不僅僅局限在中波發(fā)射臺(tái)站區(qū)域內(nèi)設(shè)備和信號(hào)的取樣。如圖1所示。

圖1 中波多點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意

理論上，同一套節(jié)目在不同采樣點(diǎn)的音頻都應(yīng)該是一致的，任何一個(gè)取樣點(diǎn)出現(xiàn)與其他取樣點(diǎn)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(tái)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(tái)、非法干擾源；

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

（4）臺(tái)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(wèn)題.具體問(wèn)題可以通過(guò)該路節(jié)傳鏈路取樣點(diǎn)音頻異常數(shù)據(jù)綜合分析，迅速定位故障節(jié)點(diǎn)與故障設(shè)備；

（5）極端情況下出現(xiàn)節(jié)目制作播發(fā)點(diǎn)音頻異常而其余節(jié)點(diǎn)正常的情況，確保監(jiān)測(cè)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(gè)節(jié)傳點(diǎn)有誤操作或者輸入信號(hào)錯(cuò)誤。

根據(jù)不同的異常情況，綜合取樣點(diǎn)位置信息、異常分布樣點(diǎn)信息，進(jìn)行智能故障聯(lián)動(dòng)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(duì)

在內(nèi)容可信度方面，制作播發(fā)點(diǎn)權(quán)重最高，將作為音頻內(nèi)容比對(duì)的首選標(biāo)準(zhǔn)。具體到實(shí)現(xiàn)音頻內(nèi)容比對(duì)的技術(shù)實(shí)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(gè)課題。我們希望能利用音頻的時(shí)域、頻域特征和屬性來(lái)分析音頻序列的相似度，再以相似度的大小來(lái)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(duì)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(gè)或多個(gè)特征參數(shù)的組合；比較特征參數(shù)，自動(dòng)完成計(jì)算，將比較結(jié)果同預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行對(duì)比，可以得出最終結(jié)果。

在具體的特征參數(shù)計(jì)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?jiàn)A角法等陸續(xù)提出，其占有計(jì)算機(jī)資源的開銷合理，比對(duì)結(jié)果滿足預(yù)設(shè)目標(biāo)。

4 總結(jié)與展望

可聽(tīng)可看，7×24小時(shí)不間斷，有記錄可追溯能復(fù)現(xiàn)是目前主流中波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到的效果。在自動(dòng)音頻內(nèi)容比對(duì)，智能故障聯(lián)動(dòng)分析等方面，多點(diǎn)監(jiān)測(cè)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(wú)線廣播發(fā)射臺(tái)播出節(jié)目?jī)?nèi)容安全監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)[J]，廣播與電視技術(shù) ,2016（9）：123-128

[3]李瓊，基于信號(hào)與內(nèi)容特征的音頻判決系統(tǒng)的研究與實(shí)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(hào)識(shí)別研究與基于SOPC的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]，電子科技大學(xué)，2006

[6]何連成，音頻信號(hào)內(nèi)容比對(duì)實(shí)用算法[J]，中國(guó)傳媒科技,2012（2）：128-130

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陳定安 甘肅省新聞出版廣電局無(wú)線傳輸中心5318臺(tái) 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(jí)工程師

編 輯：烏日山

責(zé)任編輯：王學(xué)敏