可见光通信便携式多语种交互式语音讲解系统

2017 DDC中国区选拔赛作品 | 无线通信

qingdou1   项目发起人  06-19

本项目基于ZYBO软硬件全可编程平台和自主研发的可见光通信硬件平台,利用博物馆,展览馆,产品展销会等场所越来越多采用LED照明,以输出多语种数字音频解说信号,实现了可见光通信便携式多语种交互式语音讲解系统。
系统采用乒乓存储的语音存储方式,实现了从ZYBO板卡PS端读取SD卡中存储的不同语种的音频解说信号并进行RS编码,并按照一定的时间排列顺序,转移至PL端的FIFO中OOK调制,利用展品照明灯上的LED灯将调制后的信号采用时分复用的方式发送出去。接收端的光电探测电路提取出信号之后进行OOK解调、RS译码以及多语种的信号分离,最后经过ZYBO上的SSM2603音频解码芯片还原出数字语音信号。用户可通过接收端的显示屏自主选择语种和工作模式,从而实现多语种自动化解说和交互式展览。
系统利用展厅内的LED光进行高速可靠的无线数据传输,并根据用户需求提供多种工作模式,充分体现了节能环保的意识以及高度的人文关怀,达到交互式多感官感知的最佳参观效果。

参与者

习惯就好wwj  参与者

南昌大学 学生

双鱼星的小蜗牛  参与者

南昌大学 学生

项目详情

项目创意灵感
本系统充分利用博物馆,展览馆,产品展销会等场所越来越多的采用LED照明的趋势,实现多语种解说和实时语音广播的功能。成本低、集成度高、安装方便,有利于投放市场;LED照明与光通信技术相结合,最大限度利用展厅资源,节能环保;采用可见光进行信息传输,无电磁干扰,不占用紧缺的频谱资源;克服传统自助解说系统存在易干扰,易串扰的缺点;系统可实现多语种语音讲解,提升展品的信息化、国际化展示效果。
设计特色创新
1.首次利用展厅内LED照明灯实现进行多语种解说和实时语音通信的功能。具有通信速率高、无频率限制、低成本、绿色环保等特点。解决了传统射频语音讲解系统存在的易干扰、易串扰等问题。
2.在ZYBO板卡上利用PS和PL端协同设计,提高系统性能实现了语音信号的纠错编码、分时复用、乒乓存储等技术,并用高效光调制解调。实现了多语种同步解说和实时语音广播等多种功能,满足博物馆、展览馆的国际化需求,具有重要的应用前景。
3.自主研制可见光通信的阵列LED驱动电路和PIN光探测与提取电路。通过在灯珠驱动芯片加入非门和等长布线的方法实现灯珠的高速并且同步调制。
系统原理功能
系统组成:
可见光硬件部分:
面阵LED发射模块、LED驱动单元、光电探测接收模块、前置放大电路与主放大电路、信号提取电路。
ZYBO板卡部分:
多语种信息乒乓存储、信道的时分复用、信号分离及语种选择控制、OOK调制解调设计。
Pmod模块外接可见光LED阵列、PIN光电探测器和LCD触摸屏。
工作原理:
系统采用乒乓存储的语音存储方式,实现了从ZYBO板卡PS端读取SD卡中存储的不同语种的音频解说信号并进行RS编码,并按照一定的时间排列顺序,转移至PL端的FIFO中OOK调制,利用展品照明灯上的LED灯将调制后的信号采用时分复用的方式发送出去。接收端的光电探测电路提取出信号之后进行OOK解调、RS译码以及多语种的信号分离,最后经过ZYBO上的SSM2603音频解码芯片还原出数字语音信号。
功能说明:
1. 利用可见光通信进行语音讲解;
2. 用户可进行多语种选择;
3. 用户可与后台实时交流。
完成情况概述
项目实现了可见光通信便携式多语种交互式语音讲解功能。目前完成了两种语种的交互式语音讲解,在传输速率为1.2Mbps传输距离为2.5m时的误码率为10^-4量级。
展望项目未来
1、目前实现了两种语种的交互式语音讲解系统,未来可实现多语种交互式语音讲解系统。
2、项目作品虽已封装好但体积较大,未来可重新设计封装,让整个系统体积变小更加便携轻巧。
3、目前该语音讲解系统还未做到场馆展品信息位置录入、GPS定位导航等功能,未来将完善该系统,实现该系统查找相应展品位置并利用GPS,导航到产品具体位置后使用多语种交互式语音讲解功能。
收获感悟分享
整个项目实施过程中,我们体会较深的就是要学会将一个大的问题细化为一个个小的问题去解决,每个人都要坚持不懈的去攻克一个又一个小问题。当面对一个大目标,小到程序功能的实现、大到整个项目的实施,坚持不放弃,整个集体团结奋进最终一起完成任务。
项目采用平台:
项目采用传感器:

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