船舶虚拟机舱内部通讯系统的研究与实现
发布时间：2021-02-10 15:14
伴随现代计算机网络技术、通信技术的高速发展,如今船舶机舱模拟器的研制也日益更新,逐步完善。在当代轮机模拟器中,各项技术不断发展,利用创建三维模型,结合虚拟现实等技术,模拟器中的各种效果都在不断逼近真实船舶,模拟器也更加具有真实性。而虚拟舱室内各种机械的使用方法,设备的操作流程规范也更加可以在最大程度上还原真实船舶中的操作体验。所以在轮机模拟器中构建一套完整的内部通讯系统,对于在现代船舶模拟器中实现真实性的操作体验有着更大的帮助。在此背景下,本文以大连海事大学轮机操作虚拟仿真实验教学中心的轮机三维模拟器项目为原型,以船舶内部通讯系统为研究对象,制作开发通讯系统的各项功能。本文首先对实时语音数据传输及处理展开研究学习,提高通讯过程中的语音数据传输效果以及通讯质量,并且解决语音通讯中常见的回声和噪声干扰问题。再研究了船舶内部通讯系统及其各个子系统,并学习运用了制作船舶虚拟机舱内部通讯系统所需要的相关技术,包括了应用程序接口高级API（Application Programming Interface）、软件联网同步技术、VoIP技术以及Dissonance:Unity Voice Chat语...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?２构建网络及架设客户端界面图示??Ｆｉｇ．?２．２?Ｄｉａｇｉ＊ａｍ?ｏｆ?ｂｕｉｌｄｉｎｇ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ａｎｄ?ｓｅｔｔｉｎｇ?ｕｐ?ｃｌｉｅｎｔ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??
?船舶虚拟机舱内部通讯系统的研究与实现???３?实时语音数据传输及处理??３．１实时语音数据传输??语音数据传输的整个过程由麦克风信号输入单元（ＭＩＣ），滤波器单元，Ａ／Ｄ模拟??数字信号转换器，通过ＶｏＩＰ技术进行数据传输，Ｄ／Ａ数字模拟信号转换器以及放大器??输出构成。语音信号通过（ＭＩＣ）输入，滤波器处理后经过拟数字信号转换器处理，将??数字信号经由数字信号处理器处理传输，数据再在其他用户的数字模拟信号转换器中转??换信号并放大输出，．实现语音传输。??语音数据处理主要分为两个过程：Ａ／Ｄ转换和Ｄ／Ａ转换。Ａ／Ｄ转换是发出语音的用??户把他的语音音频的模拟输入转化为数字化信号。而Ｄ／Ａ转换是接受用户将接收到的数??字信息转化为模拟信号。麦克风接受的信息在Ａ／Ｄ转换后，由电脑ＣＰＵ处理进行编码??解码，数据经过网络传递。如图３．１所示为编码程序以帧为单位的处理语音流程［１２］。?????—＊—?￣计算目标信号??｜■？读取语音数据??Ｔ???Ｉ??＊????１?１?计箄冲击响应??预处理??＾???丨士?＾?｜自适应码本搜索??计算ＬＰ系数??????＾?更新目标信号??ＬＳＰ量化???????ｊ?固定码本搜索??计算感知加权系数??Ｔ???＼?增益童化??开环基音分析计算——??＾?计算冲击更新存储器?????是??Ｔ?Ｉ??结束??图３．１编码程序帧处理语音流程［１２］??Ｆｉｇ．?３．１?Ｖｏｉｃｅ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｃｏｄｅｒ?ｆｒａｍｅ??－１０?－??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???３．１．１语音传输质量??对于实时语音通话，有许多影响因素，其产生于通信系统中的各个部分。在整个信??号传输过程中，所有的数据处理过程都会对信号削弱，最后使接收端与发送端信号产生??误差［１３］。语音通信系统由发送端、信道、接收端三个部分组成。在本文中发送端和接收??端都是客户端，如图３．２为语音通信系统模型。??发送端??？信道??？接收繃??图３．２语音通信系统??Ｆｉｇ．?３．２?Ｖｏｉｃｅ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??对于实时音频通讯的通讯质量而言，其主要可分为清晰度和流畅度两部分，另外还??有一个重要因素为：回声。清晰度指声音的质量，即接收端能否还原发送端的语音信号。??对清晰度的影响因素有很多，比如噪声、背景音、编码解码等等。流畅度指对卡顿、延??时的处理能力。本文为网络电话，对延时问题比较明显。??３．１．２语音数据传输??（１）语音数据传输协议??本文运用到两个不同的传输层协议：传输控制协议ＴＣＰ?（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ??Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）和用户数据报协议ＵＤＰ?（Ｕｓｅｒ?Ｄａｔａｇｒａｍ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）。ＴＣＰ面向连接服务，在??数据传输之前必须先建立连接，数据传送结束后则还要释放连接。ＵＤＰ提供的是无连接??的服务，在数据传输之前不需要先建立连接，主机在接收到ＵＤＰ数据后，不需要给出??任何确认【１４］。??理论上，传输层协议可以使用一些简单的协议。但由于ＩＰ网络的不可靠性，ＩＰ层??传输数据时，由于它是一个无连接的系统，我们无法保证数据被传输到指定对象。它只??会处理相关数据，而如果在这个过程中发生
本文编号：3027564
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．?２构建网络及架设客户端界面图示??Ｆｉｇ．?２．２?Ｄｉａｇｉ＊ａｍ?ｏｆ?ｂｕｉｌｄｉｎｇ?ｎｅｔｗｏｒｋ?ａｎｄ?ｓｅｔｔｉｎｇ?ｕｐ?ｃｌｉｅｎｔ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ??
?船舶虚拟机舱内部通讯系统的研究与实现???３?实时语音数据传输及处理??３．１实时语音数据传输??语音数据传输的整个过程由麦克风信号输入单元（ＭＩＣ），滤波器单元，Ａ／Ｄ模拟??数字信号转换器，通过ＶｏＩＰ技术进行数据传输，Ｄ／Ａ数字模拟信号转换器以及放大器??输出构成。语音信号通过（ＭＩＣ）输入，滤波器处理后经过拟数字信号转换器处理，将??数字信号经由数字信号处理器处理传输，数据再在其他用户的数字模拟信号转换器中转??换信号并放大输出，．实现语音传输。??语音数据处理主要分为两个过程：Ａ／Ｄ转换和Ｄ／Ａ转换。Ａ／Ｄ转换是发出语音的用??户把他的语音音频的模拟输入转化为数字化信号。而Ｄ／Ａ转换是接受用户将接收到的数??字信息转化为模拟信号。麦克风接受的信息在Ａ／Ｄ转换后，由电脑ＣＰＵ处理进行编码??解码，数据经过网络传递。如图３．１所示为编码程序以帧为单位的处理语音流程［１２］。?????—＊—?￣计算目标信号??｜■？读取语音数据??Ｔ???Ｉ??＊????１?１?计箄冲击响应??预处理??＾???丨士?＾?｜自适应码本搜索??计算ＬＰ系数??????＾?更新目标信号??ＬＳＰ量化???????ｊ?固定码本搜索??计算感知加权系数??Ｔ???＼?增益童化??开环基音分析计算——??＾?计算冲击更新存储器?????是??Ｔ?Ｉ??结束??图３．１编码程序帧处理语音流程［１２］??Ｆｉｇ．?３．１?Ｖｏｉｃｅ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｆｌｏｗ?ｏｆ?ｃｏｄｅｒ?ｆｒａｍｅ??－１０?－??
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???３．１．１语音传输质量??对于实时语音通话，有许多影响因素，其产生于通信系统中的各个部分。在整个信??号传输过程中，所有的数据处理过程都会对信号削弱，最后使接收端与发送端信号产生??误差［１３］。语音通信系统由发送端、信道、接收端三个部分组成。在本文中发送端和接收??端都是客户端，如图３．２为语音通信系统模型。??发送端??？信道??？接收繃??图３．２语音通信系统??Ｆｉｇ．?３．２?Ｖｏｉｃｅ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ??对于实时音频通讯的通讯质量而言，其主要可分为清晰度和流畅度两部分，另外还??有一个重要因素为：回声。清晰度指声音的质量，即接收端能否还原发送端的语音信号。??对清晰度的影响因素有很多，比如噪声、背景音、编码解码等等。流畅度指对卡顿、延??时的处理能力。本文为网络电话，对延时问题比较明显。??３．１．２语音数据传输??（１）语音数据传输协议??本文运用到两个不同的传输层协议：传输控制协议ＴＣＰ?（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ??Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）和用户数据报协议ＵＤＰ?（Ｕｓｅｒ?Ｄａｔａｇｒａｍ?Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）。ＴＣＰ面向连接服务，在??数据传输之前必须先建立连接，数据传送结束后则还要释放连接。ＵＤＰ提供的是无连接??的服务，在数据传输之前不需要先建立连接，主机在接收到ＵＤＰ数据后，不需要给出??任何确认【１４］。??理论上，传输层协议可以使用一些简单的协议。但由于ＩＰ网络的不可靠性，ＩＰ层??传输数据时，由于它是一个无连接的系统，我们无法保证数据被传输到指定对象。它只??会处理相关数据，而如果在这个过程中发生
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