close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15314

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 10L 15/00
H 04R 29/00
(2006.01)
(2006.01)
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗБОРЧИВОСТИ РЕЧИ
(21) Номер заявки: a 20100291
(22) 2010.03.01
(43) 2011.10.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Полоцкий государственный университет" (BY)
(72) Авторы: Железняк Владимир Кириллович; Раханов Константин Яковлевич (BY)
BY 15314 C1 2012.02.28
BY (11) 15314
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Полоцкий государственный
университет" (BY)
(56) RU 2284586 C1, 2006.
RU 2277728 C1, 2006.
RU 2002133196 A, 2004.
SU 1573553 A1, 1990.
RS P20070515 A, 2009.
(57)
Устройство для определения разборчивости речи, содержащее установленные в точке
размещения источника речевого сигнала последовательно соединенные генератор испытательного сигнала и источник акустического испытательного сигнала; установленные в
точке возможного прослушивания речевого сигнала приемник испытательного сигнала,
N-полосный фильтр, последовательно соединенные вычислитель отношения сигнал/шум
(ОСШ) и вычислитель уровня разборчивости речи и блок управления и синхронизации,
причем генератор испытательного сигнала, N-полосный фильтр и вычислитель уровня
разборчивости речи выполнены с переключателями генерации сигналов и полос пропускания с возможностью синхронного управления ими блоком управления и синхронизации,
отличающееся тем, что генератор испытательного сигнала выполнен в виде генератора
линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала, входом соединенного с соответствующим выходом блока управления и синхронизации; содержит согласованный фильтр речевого
сигнала, первым входом соединенный с выходом приемника испытательного сигнала, а
выходом - с первым входом N-полосного фильтра, выходом соединенного с первым входом последовательно соединенных блока снижения порога ЛЧМ-сигнала, блока частотновременной обработки ЛЧМ-сигнала и измерителя уровней сигнала и шума, выходом соединенного с первым входом вычислителя ОСШ, причем вторые входы согласованного
BY 15314 C1 2012.02.28
фильтра речевого сигнала, N-полосного фильтра, блока снижения порога ЛЧМ-сигнала,
блока частотно-временной обработки ЛЧМ-сигнала, измерителя уровней сигнала и шума,
вычислителя ОСШ и вычислителя уровня разборчивости речи соединены с соответствующими выходами блока управления и синхронизации.
Изобретение относится к распознаванию речи, конкретно к определению разборчивости речи в крайне неблагоприятных условиях, в шуме, при малых отношениях сигнал/шум, и предназначено, в основном, для определения степени защиты помещений от
несанкционированной утечки акустической речевой информации в реальных условиях.
Известно устройство определения разборчивости речи [1], содержащее последовательно соединенные генератор последовательности тональных звуковых частот, ключ,
усилитель, громкоговоритель, размещенный в месте реального размещения источника
звуковых сигналов, микрофон, размещенный в месте возможного несанкционированного
прослушивания, усилитель, корректор частотной характеристики, блок фильтров, параллельных по входу, центральные частоты которых настроены соответственно на указанные
тональные частоты, а выходы соединены с коммутатором и детектором, выход которого
подключен через переключатель ко входам соответственно фиксатора мощности сигнала
и шума и фиксатора мощности шума в той же полосе, при этом выходы указанных фиксаторов подключены ко входам вычислителя мощности сигнала, выход которого подключен
к делителю, второй вход которого соединен с выходом фиксатора мощности шума, а выход - со входом вычислителя разборчивости, при этом в устройстве имеется тактовый генератор, включенный в управляющее устройство, один из выходов которого подключен
ко входу управления генератора последовательности тональных звуковых частот, второй к управляющему входу ключа, третий - к управляющему входу коммутатора с детектором,
четвертый - к управляющему входу переключателя выхода коммутатора с детектором, а
пятый выход соединен с синхронизирующим входом вычислителя разборчивости речи,
при этом корректор частотной характеристики включен в тракт излучения испытательных
сигналов, фильтры выполнены узкополосными (например, корреляционными, согласованными с сигналом и с переключаемыми полосами пропускания, с шириной полосы около
1 Гц для измерения сигнала и с шириной полосы N Гц для измерения шума, в цепь управления фильтров введен переключатель полосы пропускания фильтров, включаемый шестым выходом управляющего устройства при измерении шумов, введено нормирующее
устройство, например делитель мощности шумов на N, включенное между выходом фиксатора шумов и входами вычислителя значения мощности сигнала и делителя сигнал/шум,
причем испытательный сигнал содержит множество частот.
Недостатками аналога являются:
оценка смеси сигнал + шум и шума выполняется в разные отрезки времени;
учитываются частично реверберационные помехи и резонансные явления;
не учитывается неравномерность АЧХ, так как измерения проводятся на средних частотах каждой N полосы, а не во всем диапазоне.
Известно также устройство для определения разборчивости речи [2], содержащее последовательно соединенные генератор N-частотного испытательного сигнала, имеющий
вход ручного управления, источник акустического испытательного сигнала, размещенный
в месте реального размещения источника звуковых сигналов, приемник испытательного
сигнала, размещенный в месте прослушивания, регулируемый корректор частотной характеристики, N-полосный вычислитель отношений сигнал/шум и вычислитель уровня
разборчивости речи. Непосредственно перед акустическим излучателем размещен измеритель уровня акустического сигнала, выход которого соединен с устройством сравнения.
Генератор испытательного сигнала и N-полосный измеритель имеют синхронно управляемые блоком управления и синхронизации переключатели частот генерации и полос про2
BY 15314 C1 2012.02.28
пускания. Кроме того, генератор испытательного сигнала снабжен входом ручного управления. Это устройство самое близкое к заявляемому по большинству существенных признаков и поэтому выбрано в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются:
оценка смеси сигнал + шум и шума выполняется в разные отрезки времени;
учитываются частично реверберационные помехи и резонансные явления;
не учитывается неравномерность АЧХ, так как измерения проводятся на средних частотах каждой N полосы, а не во всем диапазоне.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение точности определения разборчивости речи, повышение чувствительности устройства, устранение влияния на результат измерения неравномерности АЧХ,
резонансных явлений, реверберации объектов, снижение погрешности оценки отношения
мощности сигнала к мощности шума.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для определения разборчивости
речи, содержащем установленные в точке размещения источника речевого сигнала последовательно соединенные генератор испытательного сигнала и источник акустического испытательного сигнала; установленные в точке возможного прослушивания речевого
сигнала приемник испытательного сигнала, N-полосный фильтр, последовательно соединенные вычислитель отношений сигнал/шум (ОСШ) и вычислитель уровня разборчивости
речи и блок управления и синхронизации, причем генератор испытательного сигнала,
N-полосный фильтр и вычислитель уровня разборчивости речи выполнены с переключателями генерации сигналов и полос пропускания с возможностью синхронного управления ими блоком управления и синхронизации, в отличие от прототипа, в устройстве
использован генератор испытательного сигнала, выполненный в виде генератора линейночастотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала, входом соединенного с соответствующим выходом блока управления и синхронизации; содержит согласованный фильтр речевого сигнала, первым входом соединенный с выходом приемника испытательного сигнала, а
выходом - с первым входом N-полосного фильтра, выходом соединенного с первым входом последовательно блока снижения порога ЛЧМ-сигнала, блока частотно-временной
обработки ЛЧМ-сигнала и измерителя уровней сигнала и шума, выходом соединенного с
первым входом вычислителя ОСШ, причем вторые входы согласованного фильтра речевого сигнала, N-полосного фильтра, блока снижения порога ЛЧМ, блока частотновременной обработки ЛЧМ-сигнала, измерителя уровней сигнала и шума, вычислителя
ОСШ и вычислителя уровня разборчивости речи соединены с соответствующими выходами блока управления и синхронизации.
Предложенное устройство поясняется структурной схемой, на которой:
1 - генератор испытательного ЛЧМ-сигнала;
2 - источник акустического испытательного сигнала - система громкоговорителей
(акустическая система);
3 - приемник испытательного сигнала;
4 - акустический преобразователь - остронаправленный микрофон с микрофонным
усилителем;
5 - преобразователь виброакустического поля с согласующим усилителем;
6 - преобразователь магнитного поля с измерительным усилителем;
7 - преобразователь электрического поля с измерительным усилителем;
8 - техническое средство передачи информации ТСПИ;
9 - вспомогательное техническое средство связи ВТСС;
10 - повышающий измерительный трансформатор с измерительным усилителем;
11 - согласованный фильтр речевого сигнала;
12 - N-полосный фильтр;
13 - блок снижения порога ЛЧМ-сигнала;
3
BY 15314 C1 2012.02.28
14 - блок частотно-временной обработки ЛЧМ-сигнала;
15 - измеритель уровней сигналов и шумов;
16 - вычислитель ОСШ;
17 - вычислитель уровня разборчивости речи;
18 - блок управления и синхронизации.
Устройство включает последовательно соединенные генератор испытательного ЛЧМсигнала 1 и источник акустического испытательного сигнала 2, размещенные в точке размещения источника речевого сигнала. Источником испытательного сигнала может служить
система громкоговорителей (акустическая система). Устройство включает также размещенный в точке возможного прослушивания приемник испытательного сигнала 3, который может содержать акустический преобразователь 4 - остронаправленный микрофон с
микрофонным усилителем, параллельно акустическому преобразователю 4 установлены:
преобразователь 5 виброакустического поля с согласующим усилителем, преобразователь 6
магнитного поля с измерительным усилителем, преобразователь 7 электрического поля с
измерительным усилителем, а также повышающий измерительный трансформатор 10 с
измерительным усилителем, к которому параллельно подключены техническое средство
передачи информации ТСПИ 8 и вспомогательное техническое средство связи ВТСС 9.
Последовательно к приемнику испытательного сигнала 3 подключены согласованный
фильтр 11, N-полосный фильтр 12, блок снижения порога ЛЧМ-сигнала 13, блок частотно-временной обработки ЛЧМ-сигнала 14, измеритель уровней сигналов и шумов 15, вычислитель отношений сигнал/шум (ОСШ) 16 и вычислитель уровня разборчивости речи 17,
входы каждого из которых подключены к блоку управления и синхронизации 18. Генератор испытательного сигнала 1, N-полосный фильтр 12, блок снижения порога ЛЧМсигнала 13 и вычислитель уровня разборчивости речи 17 имеют синхронно управляемые
блоком управления и синхронизации 18 переключатели частот генерации и полос пропускания.
Устройство работает следующим образом. Размещают источник акустического испытательного сигнала 2 в точке размещения реального источника речевого сигнала, а акустический преобразователь 4, в точке возможного прослушивания речевого сигнала. После
размещения источника акустического испытательного сигнала 2 и акустического преобразователя 4 в указанных местах включают устройство. Генератор 1 генерирует испытательный акустический ЛЧМ-сигнал в границах N полос разделения спектра речевого сигнала
P-кратно в каждой из N полос. P-кратное излучение сигнала позволяет обеспечить снижение порога надежного выделения ЛЧМ-сигнала в P раз. Источник акустического испытательного сигнала 2 излучает упомянутые сигналы. Акустический преобразователь 4
преобразует эти сигналы в электрические. Согласованный фильтр 11 для речевого сигнала
улучшает отношение сигнал/шум на выходе, так как его АЧХ соответствует спектральной
плотности речевого сигнала. N-полосный фильтр 12 ослабляет шумы и помехи пределами
их полосы пропускания. Блок снижения порога ЛЧМ-сигнала 13 устанавливает надпороговое отношение сигнал/шум, так как сигнал накапливается по линейному закону, шум по среднеквадратичному. Блок частотно-временной обработки ЛЧМ-сигнала 14 представляет энергию сигнала в частотно-временной области отдельно от реверберационных помех,
которые концентрируются в других частотно-временных областях из-за их запаздывания.
Измеритель уровней сигналов и шумов 15 фиксирует уровни ЛЧМ-сигнала и среднеквадратичное значение шума. Вычислитель отношений сигнал/шум 16 определяет значение
ОСШ на входе акустического преобразователя 4. Аналогично определяется ОСШ на входе
акустического преобразователя 4 для остальных N-1 полос. Устройство вычисления уровня разборчивости речи 17, используя числовые значения уровня ОСШ, вычисляет уровень
разборчивости речи по методике, предложенной в [3]. В блоке управления и синхронизации 18 в виде notebook формируются сигналы синхронизации для управления циклической
генерацией ЛЧМ-сигналов генератором 1, синхронным подключением согласованного
4
BY 15314 C1 2012.02.28
фильтра, одного из N-полосного фильтра, полоса пропускания которого соответствует полосе генерации и излучения генератором 1 и источником акустического испытательного
сигнала. Аналогично происходит управление устройствами 13, 14, 15, 16, 17. Вместо акустического преобразователя 4 могут использоваться преобразователи виброакустического,
магнитного, электрического полей 5, 6, 7, которые преобразуют при излучении обусловленного акустическим (электрическим в результате преобразования акустического поля в
электрический сигнал) виброакустического, магнитного электрического полей, поступающих
на соответствующие входы согласованного фильтра, и при поступлении управляющего
сигнала от устройства управления и синхронизации. Также оценка уровня разборчивости
речи может осуществляться при воздействии на ТСПИ (ВТСС) 8, 9 акустического испытательного сигнала от источника акустического испытательного сигнала 2 либо от магнитного, виброакустического полей, образованных при воздействии акустического поля
ЛЧМ-сигнала и преобразовании преобразователями виброакустического, магнитного,
электрического полей за счет микрофонного эффекта в указанные поля. Повышающий
измерительный трансформатор с измерительным усилителем 10 преобразует слабый электрический сигнал, наведенный за счет микрофонного эффекта, а также вторичного преобразования магнитного, электрического, виброакустического полей, в электрический
сигнал в цепях ВТСС и ТСПИ.
Отличием заявленного устройства от прототипа является введение нескольких новых
элементов. Такое устройство авторам неизвестно из доступных источников информации.
Совокупность отличий заявляемого изобретения является творческим достижением
изобретателей, она неочевидна для специалиста.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает:
оценку мощности сигнала и мощности шума одновременно, так как блок частотновременной обработки ЛЧМ-сигнала позволяет четко локализовать значение уровня испытательного сигнала и оценить уровень шумов в заданной полосе, что снижает методическую погрешность измерения;
измерение всей полосы каждой из N полос в отличие от измерения на одной частоте в
каждой из N полос позволило снизить методическую погрешность;
использование генератора испытательного N-полосного ЛЧМ-сигнала обеспечило:
исключение влияния эффектов реверберации и резонанса на результаты определения
разборчивости речи, это снизило методическую погрешность результатов измерения;
повышение чувствительности устройства за счет совместного использования блока
снижения порога и блока частотно-временной обработки ЛЧМ-сигнала;
исключение методической погрешности измерения за счет учета неравномерности
АЧХ речевого сигнала;
введение блока снижения порога ЛЧМ-сигнала снизило порог его надежного выделения, это улучшило отношение сигнал/шум за счет надпороговой частотно-временной обработки ЛЧМ-сигнала.
Источники информации:
1. Свидетельство на полезную модель РФ 27259, МПК G 10L 11/00, 2003.
2. Патент РФ 2284586, МПК G 10L 15/00, H 04R 29/00, 2006 (прототип).
3. Железняк В.К. Защита информации от утечки по техническим каналам: учебное пособие. - СПб.: ГУАП, 2006. - 188 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
101 Кб
Теги
by15314, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа