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飞机舱音背景声特征实时分析系统开发及应用
摘要：对飞机机栽驾驶舱话音记录器记录的非人声舱音信号分析，已从利用计算机音频处理的记录器译码系统进行辨听发展到基于小波变换理论、线性调频z变换等方法的分析，但这些都是离线分析。为避免离线分析缺点，提出了舱音背景声特征实时分析系统开发的新思路及实现流程;然后基于Matlab与VC++混合编程原理，在VC++环境下调用工具箱函数及自编m函数;最后以典型舱音背景声为例。实现在专用音频软件Adobe Audilioll界面下的实时分析，提供了高效、方便的舱音背景声频谱特征提取途径。
关键词：计算机;飞机;舱音背景声;声谱分析;Vc++语言
飞机机载驾驶舱话音记录器?(cockpit Voice Recorder，cVR)是航空器事故渊查的关键证据之一，它不仅能够判断机组的操纵、意识、决断、生理心理状态.还可以分析航空器状态及所处环境。对事故调查员而言，驾驶舱中的非人声成分是重要的信息来源。这些非人舱音信息包括：各种开关提示声、报警声、发动机噪音、起落架操纵手柄的使用音响等。对飞机机载驾驶舱话音记录器记录的非人声舱音信号的分析，已从基于傅立叶变换分析方法、短时傅立叶变换(sTFr)的计算机音频处理的记录器译码系统辨听分析f：习发展到基于小波变换理论、线性调频z变换等方法的分析嗍，并分别在Adobe AudiIion环境和Wavelet 1钿lbox下完成对这些非人的舱音背景声分析，但这些都是离线分析。为避免离线分析带来的缺点，基于MatIab与VC++混合编程原理16J，通过利用MalhTools公司的Matcom，在vC++环境下调用工具箱函数及自编m函数。以给定的超音速警告声这种典型舱音背景声为例，实现在专用音频分析软件Adobe Audilion界面下实时分析，为提取舱音背景声的频潜特征提供了方便。
l、问题的提出
MATLAB作为—个强大数学分析应用工具、简洁而丰富的函数资源，为用户提供很多现代信号处理1=具包，同时也给用户带来最直观的开发环境，但在执行效率和程序编写方面存在一些局限，使得采用该语言编制的应用程序不能直接为音频分析软件Adobe Audition所利用。visual c++是Micms硪公司推出的可视化编程语言，是目前最强大的综合性软件开发工具之一，如把MATLAB与Visual c++很好地结合起来，将大大提高编程丁作的效率，既可利用Vc实现实时动态的、交互式的、高效率的用户界面，又可充分利用MAⅡAB强大的信号分析功能和图形处理功能，将使原系统软件部分更加完善，达到功能模块化、软件智能化、接口开放化的目的。因此，基于混合编程思想开发出一种具有多种信号分析功能又能适应嵌入到Adobe Audition音频分析软件的信号分析软件，对于实现实时音频特征分析具有重要的应用价值。
2、实时分析系统的开发
3、实时分析系统程序编制及其应用举例
利用小波工具箱中的文件町以实现信号的变换、滤波、谱估计、滤波器没计等。如果能在其他的环境，如Vc++下调用MArrLAB工具箱中的文件，不仅提高算法速度，而且计算的可靠性提高。本文基于Matlab与vc++混合编程原理，通过利用Matcom特点，在vc++环境下渊用工具箱函数及自编m函数。飞机驾驶舱中超音速警告声这种典型舱音背景声为例，说明利用Matcom实现Matlab和vc++混合编程、及在Adobe Audition界面下实时分析方法选择过程。
3.1 几种混合编程方法的比较
混合编程有几种结合方法。方法1：在Matlab下编写.m文件，后通过Matlab自身的编泽连接器把皿文件转换成c++代码，并嵌入到Vc++程序中。方法2：通过客户，月匠务器方式，在Vc++中使用Matlab服务引擎，通过引擎调用Matlab中的函数。方法3：在vc++中包含Matlab中的数学函数库，使用数学函数库中的特定函数。方法4：利用Matcom实现Matlab与Visual c++混合编程。其中方法l、2都不能脱离Matlab环境，方法3则需要用liMef命令导出lib.1ib、1ibeng.1ib以及libmcc.ib等静态连接文件，且这三种方法都不能有效地提高程序的执行效率。方法4可将Madab的源代码译成同等功能的c++源代码，既保持了Matlab的优良算法，又保持了c++的高执行效率。本文采用了方法4。
3.2 Matcom的功能说明
(1)利用Matcom生成独立执行的exe文件。在MATLAB中虽可以由M文件生成执行程序，但是它无法脱离MATLAB环境的支持，利用Matcom则可以生成不需要MAlLAB环境支持的exe文件。运行Matcom，打开所需要编译的M文件，在file菜单下有compile to exe，Matcom便自动完成exe文件的编泽与连接。编译完成以后，可以在matcom45、debug目录下找到与M文件同名的exe文件。
(2)利用Matcom生成动态链接库(DLL)文件。这项功能针对Vc开发，生成的方式如同exe文件生成的方式。生成DLL文件的同时也生成cPP文件，但是DLL文件使用不方便。这里直接使用CPP文件，该cPP文件同样在眦teom45、debug目录下。
3.3 Matcom的功能说明
(1)利用Matcom生成独立执行的exe文件。在MATLAB中虽可以由M文件生成执行程序，但是它无法脱离MATLAB环境的支持，利用Matc砌则可以生成不需要MA下LAB环境支持的exe文件。运行Matcom，打开所需要编泽的M文件，在flle菜单下有compile to exe，Matcom便自动完成exe文件的编译与连接。编译完成以后，可以在matc145\debug目录下找到与M文件同名的exe文件。
(2)利用Matcom生成动态链接库(DLL)文件。这项功能针对Vc开发，生成的方式如同exe文件生成的方式。生成DLL文件的同时也生成cPP文件，但是DLL文件使用不方便。这里直接使用cPP文件，该cPP文件同样在mateom45、debug目录下。
3.4 在MATLAB环境下编写.m功能函数
该函数利用z变换是实现对超音速警告声频谱的细化分析。
3.5 VC++环境F对功能甬数的调用
在菜单中，选择pmject，add t0 pmjec堋les，将上述zz.cpp和zz.h加入工程中，并且将相应的文件加入std也.h中，并添加链接库文件：在1如l扎ption、directory中选include，加入e：、lnatcom45.1jb(包含呦tc呦.h)，选lib咖y选项，加入e：、IIlat—corn45.1ib。
4、结沦
首先提出了舱音背景声特征实时分析系统开发思路及实现流程。然后在比较几种混合编程方法基础上，基于Madab与Vc++混合编程原理及利用Matcom代码转换方便、生成的代码可读性好、支持图形函数、代码执行的速度比不转换平均提高1.5倍以上等优势，在vc++环境下调用工具箱函数及自编m函数等程序编制，实现实时分析系统开发。最后以典型舱音背景声为例，实现在专用音频软件Adobe Audition界面下的实时分析，提供高效、方便的舱音背景声频谱特征提取的途径。
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