中波发射台多点监测系统构想

时间：2024-07-06

陈定安

甘肃省新闻出版广电局无线传输中心5318台甘肃省 730000

中波发射台多点监测系统构想

陈定安

甘肃省新闻出版广电局无线传输中心5318台甘肃省 730000

本文对中波发射台监测系统的发展进行了回顾，并结合笔者实际工作需求对多点监测系统提出了构想，对于其中的关键技术进行探讨。

中波发射台多点监测系统音频内容比对技术

1 概述

中波是指频率为300KHz～3MHz的无线电波。按照我国无线电管理委员会的频率划分，中波广播的工作频段在526.5～1606.5KHz之间，工作带宽9KHz，采用调幅AM调制方式。中波广播主要依靠地面波，覆盖半径一般在几十至百余公里左右；夜间通过天波形式传播，可以在300公里以外形成第2服务区；在人员密度较小的广大农村、牧区，中波广播都是最有效地信息传播手段之一。

中波发射台的重要指标“三满”即“满功率、满时间、满调制度”发射，是对覆盖效果的量化考核。有条件的发射台分别在信源系统、发射系统、配电系统等关键分系统中进行备用系统建设，极大地保障了安播工作顺利实施。

2 中波监测系统发展回顾

2.1 人工监听阶段

中波监测系统是发射台安播工作的重要助力，是对覆盖效果的直接验证。初期采用收音机直接收听方式，验证发射台发出的节目正确，音质符合要求。

随着节目增多，需要监听的节目越来越多，而人工编制不可能随之成倍增加，此时出现了多路监听设备，可以通过设置循环时间，对所有播放节目进行轮询监听，也可以手动切换当前监听节目，以保障重点节目得到监测。为了更好地执行监听任务，会将节目信源也纳入监听范围。

人工监听方式实时直观，但需要配置足够的监听人员且精神高度集中，容易在疲劳时出现失误；循环监听尽可能在一维时间段内覆盖所有节目的监测，实质是大部分时间段内的大部分节目都处于未被监测状态；信源与播发节目不能存储，不便于事后情景复现与故障分析。

2.2 自动化监测阶段

得益于计算机技术、音频编码技术和存储介质技术发展，目前国内的广播自动化监测系统生产厂家基本上都已经实现了如下功能：

（1）可将所有节目的所有信源和空收解调信号分别录制、编码为数字音频格式进行存储，实时监测所有输入音频的工作状态；

（2）支持本地和网络远程监听，可选择监听，也可自定义循环监听，循环路数、循环时间可设定；

（3）每路音频可单独设定开机时间段内报警功能以及预置报警门限；

（4）可定制时间段录音，具备实时录音和故障触发录音功能，故障前以及故障恢复后的录音时间可预设；

（5）支持音频动态幅度值显示，可同时看到多个音频信号实时状态展示；

（6）报警记录支持查询、统计、打印；提供标题闪烁、语音报警、窗口提示、高亮显示等多种报警方式。

3 多点监测系统构想与关键技术

3.1 现有监测系统的不足

某发射台出现误播事故，某频点播发各项指标正常，但转播节目内容错误；在配备有自动化监测系统的情况下，长期未能发现异常，造成不利影响。现有主流监测系统对于静音、音频中断、信源信号丢失、射频信号丢失都能及时给出报警，但对于广播内容无从判别，需要借助人工进行判别。

对台站工作人员而言，依靠目前主流的监测系统，能对信源和空收解调音频进行选择性监听，当整点播报广播呼号时，值班员可以对当前在播节目与原预设节目进行核对；但每到整点就核对一次，很可能会打断其他正常维护作业过程；借助于历史存储功能，可以在非整点时核对整点音频，监测的实时性又受到损害，且当播发节目较多时，人工监听判别易于因混淆而产生错判。对于非整点无广播呼号播放期内的时段，当前播放的音频是否属于正确的节目内容，值班员其实也缺乏评判标准，因而无从判别。

3.2 多点监测系统构想

虽然数字水印检出识别[1]技术可以迅速准确地应用于节目内容并准确性地识别，但其技术要求在广播制作环节将水印信息加载到音频信号中，对播出信号解调检出数字水印信息进行验证，整体系统设备投入成本高、建设周期长，且该技术尚不够成熟还需持续提升以待商用[2]。

为快速且经济有效地解决节目错播、误播、防止非法插播等问题，笔者提出了多点监测系统的构想。

首先是多点采样。节目制作播发点、多路节传链路取样点、台站内多路信源采样、台站空收解调音频、地波覆盖区域空收解调音频、天波覆盖区域空收解调音频。利用强大便捷的传输网络，将多节点的播发音频汇聚在一起进行比对，而不仅仅局限在中波发射台站区域内设备和信号的取样。如图1所示。

图1 中波多点监测系统示意

理论上，同一套节目在不同采样点的音频都应该是一致的，任何一个取样点出现与其他取样点差异，都可以触发告警。

（1）天波覆盖区域空收解调音频异常，预示着该区域可能存在非法电台或者非法干扰源；

（2）地波覆盖区域空收解调音频异常，预示着该区域可能覆盖能力减弱，推导出是否满功率、满调制度发射或者是否存在非法电台、非法干扰源；

（3）台站空收解调音频异常，预示着发射机故障；

（4）台站内某路信源音频异常，预示着该节传链路出现问题.具体问题可以通过该路节传链路取样点音频异常数据综合分析，迅速定位故障节点与故障设备；

（5）极端情况下出现节目制作播发点音频异常而其余节点正常的情况，确保监测系统工作正常的前提下，可以判定节目制作播发的第一个节传点有误操作或者输入信号错误。

根据不同的异常情况，综合取样点位置信息、异常分布样点信息，进行智能故障联动分析，可以迅速定位故障，给予值守人员明确的维护指令，提高故障排查效率。

3.3 音频内容比对

在内容可信度方面，制作播发点权重最高，将作为音频内容比对的首选标准。具体到实现音频内容比对的技术实现上，判断音频内容是否符合政策和宣传要求，这是另外一个课题。我们希望能利用音频的时域、频域特征和属性来分析音频序列的相似度，再以相似度的大小来判断不同音频序列播放的是否是相同或相似的内容[3][4][5]。

其流程大概是：音频采集——〉滤波——〉增益补偿——〉模数转换——〉压缩——〉提取特征参数——〉比较特征参数——〉输出比对结果。

滤波和增益补偿的主要目的是降低噪音的干扰；压缩处理是为了减少音频中相关性较低或不相关的参数，提高后续工作的处理速度；特征参数范畴广泛，可以是音频流中以帧为单位提取出音频的质心、均方根、Mel倒谱系数、音高、振幅、带宽、能量等的1个或多个特征参数的组合；比较特征参数，自动完成计算，将比较结果同预先设定的阈值进行对比，可以得出最终结果。

在具体的特征参数计算上，多种算法的讨论也一直在进行[1][6]，如音频包络余弦距离法、余弦夹角法等陆续提出，其占有计算机资源的开销合理，比对结果满足预设目标。