论文部分内容阅读
摘 要：该文介绍了一种车载紧急呼救系统语音通话质量测试的方法，包括介绍车载紧急呼救系统工作机制、语音通话质量测试重要性、搭建测试环境（模拟无线通信网络和公共安全应答点），简要地介绍了语音通话质量测试方法，通过信噪比纳和失真度定量评价通话质量，探索在EMC抗干扰试验中，采用该方法对被测车辆的紧急呼救语音通话功能做判断。
关键词：车载紧急呼救系统 工作机制 语音通话质量 测试方法
中图分类号：TB54 文獻标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）01（a）-0026-03
Research on Voice Call Quality Test Method of Vehicle Emergency Call System
WANG Wei JIANG JiangJian
（Shanghai Motor Vehicle Inspection Certification & Tech Innovation Center Co.， Ltd.， Shanghai， 201805 China）
Abstract： This paper introduces a method of voice call quality test of vehicle emergency call system， including the working mechanism of the on-board emergency call system， the importance of voice call quality test， setting up a test environment （simulating wireless communication network and public safety answer point）， introducing the quality test method of voice call. Through the quantitative evaluation of signal-to-noise ratio and distortion， this method can be used to judge the emergency call voice function of the tested vehicle in EMC anti-interference test.
Key Words： On-board emergency call system; Working mechanism; The method of voice call; Quality test
车载紧急呼救系统在欧盟被称为eCall系统。当车辆发生比较严重的交通事故，由传感器采集到的信息来自动触发eCall，或者由车内受伤人员手动触发eCall。车辆向PSAP发送MSD（最小数据集：包括车辆发生事故时间、地点、车辆VIN码、燃料类型、车辆类型、乘客人数等），随后建立语音通话。PSAP从而获取事故信息，调度救援车辆施救。紧急呼叫系统的重要意义在于缩短救援时间：郊区缩短50%;城市缩短40%;提高受伤人员救治率：对于同样伤势的重伤员，如果在30 min内获救，其生存率为80%;如果在60 min获救，其生存率降低为40%。
语音通话质量决定了受伤者与公共安全应答点（PSAP）之间的沟通效率，是eCall系统运行的关键点。该文专注eCall系统中车载终端与PSAP的语音通话质量测试方法，以及车载终端在EMC实验中的抗扰度评估方法。
1 设计方法
1.1 搭建模拟无线网络和PSAP（公共安全应答点）
在真实移动通信网络中测试eCall的语音通话质量，只能靠主观评定，而且实际通信网络环境的变化会影响测试结果的一致性。该文采用无线通信综测仪CMW500模拟无线通信基站与车载无线终端（TBOX）进行通信;并通过PC端应用软件模拟公共安全应答点与车载无线终端进行语音通话，对语音通话质量测试方法进行研究。并且针对EMC的抗干扰测试中，eCall终端与模拟基站的语音通话质量评定方法做进一步探究。对比加入EMC干扰前、后音频参数如信纳比和噪声等变化量，来评价eCall系统的EMC试验的抗扰度。
1.2 车载紧急呼救系统工作机制
当装有eCall系统的车辆发生碰撞时，传感器会自动触发eCall功能，车载无线终端IVS将从GNSS获取的位置信息（经纬度值）、时间等车辆信息（MSD）通过无线通信网络（GSM/LTE等）发生给公共安全应答点（PSAP），并建立语音通话。该文采用实验室模拟无线通信网络和PSAP来测试语音通话质量。
1.3 语音通话质量测试方法
1.3.1 车内音频接收端音频性能测试
（1）将被测车辆放置于电磁屏蔽暗室内，手动触发eCall，车辆主动发起语音通话，通过CMW500与PSAP建立通话。 （2）音频测试应用软件控制声卡发送1 kHz的音频信号，并通过CMW500（输出信号强度不低于 -70 dBm）发送至车辆的音频接收端（车内扬声器）。
（3）采用抗电磁干扰的麦克（放置于车内扬声器附近），来收集步骤2中的音频信号，并通过光电转换模块，送到电磁屏蔽暗室外的音频分析仪端，对比1kHz的输入信号做分析：测试失真和信纳比等值。
（4）适当地减小CMW500的输出信号强度，当步骤2中建立的语音通话质量下降到主观评定认为出现断续或杂音导致无法听清楚时，记录此时步骤3中的失真和信纳比值。
（5）恢复CMW500的信号输出强度，施加EMC干扰，在干扰过程中观察步骤3中的失真和信纳比值，与步骤4中的值做对比，以此来判断干扰对通话质量的影响。
1.3.2 车内发送端音频性能测试
（1）手动触发eCall，车辆主动发起语音通话，通过CMW500与PSAP建立通话。
（2）采用抗电磁干扰的标准音源（发出1kHz声音，放车内的麦克附近），声音通过车内的麦克风，发送到PSAP，然后转到音频分析仪输入端，对比1kHz的输入信号，分析：失真和信纳比等值。
（3）适当地减小CMW500的输出信号强度，当建立的语音通话质量下降到主观评定认为出现断续或杂音导致无法听清楚时，记录此时步骤2中的失真和信纳比值。
（4）恢复CMW500的信号输出强度，施加EMC干扰，在干扰过程中观察步骤2中的失真和信纳比值，与步骤3中的值做对比，以此来判断干扰对通话质量的影响。
1.3.3 语音通话质量评估
话音质量主观评价通常分为5级：
（1）优（5级，话音清晰，几乎无噪声和失真）;
（2）良（4级，语音清楚，可感觉到有轻微噪声或失真）;
（3）中（3级，话音可懂，可感受到令人烦恼的噪声或失真）;
（4）差（2级，语音可懂，有令人非常烦恼的噪声或严重失真）;
（5）劣（1级，话音几乎不可懂）。
分别测得良、中、差这3个等级下声音的信纳比和失真度。
可发现等级3时的信纳比为24 dB左右，所以当测得信纳比低于24 dB时，可判断通话质量差。
2 结语
欧盟标准EU2017/79中采用主观评定的方式测试eCall系统的语音通话质量。主观评定的一致性不好，不同的测试人员说话的语音、语调、语速不同，听力也不一样，难免造成评估结果的差异。而且在EMS测试中，会施加电磁场的干扰信号，车内不可以有测试人员，也无法进行主观评价。
俄罗斯标准GOST 33468-2015中采用通信产品的音频测试方法。测试项目较多，包括噪音、重叠、失真、频率响应等，EMS测试时长不足以完成如此多的测试参数。而且主流的通信产品音频性能测试设备不具备电磁抗干扰能力，无法在EMS测试中使用。
该文采用的语音通话质量测试方法，引入了主观评定的方式寻找通话质量的临界点，对此临界点的音频性能做量化测试，以此作为EMS测试中客观判断车载紧急呼救系统的语音通话质量依据。音频性能测试中只关注信纳比和失真度两个参数，在施加电磁干扰过程中，易于测试和判断语音通话质量。
参考文献
[1] 黄秀彬，田诺，吴佐平，等.语音通话质量自动去噪方法研究[J].自動化与仪器仪表，2019（12）：134-137.
[2] 曹瑞琅，齐法琳，贺少辉.地质雷达非接触式车载系统隧道衬砌检测影响因素研究[J].现代隧道技术，2016，53（5）：17-24.
[3] UN Regulation No. 144. Uniform provisions concerning the Accident Emergency Call Systems [S].UNITED NATIONS，2018.
[4] 张瑞纹，李嘉.Carplay车载语音通话系统的测试研究[J].汽车实用技术，2019（8）：96-99.
[5] 国家标准.道路车辆电磁兼容性要求和试验方法：GB34660-2017[S].北京：中国标准出版社，2017.
[6] 熊超，费鹏，万文杰，等.基于GPRS和车载导航仪的汽车紧急呼救系统[J].仪器仪表用户，2016，23（3）：50-52.
关键词：车载紧急呼救系统 工作机制 语音通话质量 测试方法
中图分类号：TB54 文獻标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）01（a）-0026-03
Research on Voice Call Quality Test Method of Vehicle Emergency Call System
WANG Wei JIANG JiangJian
（Shanghai Motor Vehicle Inspection Certification & Tech Innovation Center Co.， Ltd.， Shanghai， 201805 China）
Abstract： This paper introduces a method of voice call quality test of vehicle emergency call system， including the working mechanism of the on-board emergency call system， the importance of voice call quality test， setting up a test environment （simulating wireless communication network and public safety answer point）， introducing the quality test method of voice call. Through the quantitative evaluation of signal-to-noise ratio and distortion， this method can be used to judge the emergency call voice function of the tested vehicle in EMC anti-interference test.
Key Words： On-board emergency call system; Working mechanism; The method of voice call; Quality test
车载紧急呼救系统在欧盟被称为eCall系统。当车辆发生比较严重的交通事故，由传感器采集到的信息来自动触发eCall，或者由车内受伤人员手动触发eCall。车辆向PSAP发送MSD（最小数据集：包括车辆发生事故时间、地点、车辆VIN码、燃料类型、车辆类型、乘客人数等），随后建立语音通话。PSAP从而获取事故信息，调度救援车辆施救。紧急呼叫系统的重要意义在于缩短救援时间：郊区缩短50%;城市缩短40%;提高受伤人员救治率：对于同样伤势的重伤员，如果在30 min内获救，其生存率为80%;如果在60 min获救，其生存率降低为40%。
语音通话质量决定了受伤者与公共安全应答点（PSAP）之间的沟通效率，是eCall系统运行的关键点。该文专注eCall系统中车载终端与PSAP的语音通话质量测试方法，以及车载终端在EMC实验中的抗扰度评估方法。
1 设计方法
1.1 搭建模拟无线网络和PSAP（公共安全应答点）
在真实移动通信网络中测试eCall的语音通话质量，只能靠主观评定，而且实际通信网络环境的变化会影响测试结果的一致性。该文采用无线通信综测仪CMW500模拟无线通信基站与车载无线终端（TBOX）进行通信;并通过PC端应用软件模拟公共安全应答点与车载无线终端进行语音通话，对语音通话质量测试方法进行研究。并且针对EMC的抗干扰测试中，eCall终端与模拟基站的语音通话质量评定方法做进一步探究。对比加入EMC干扰前、后音频参数如信纳比和噪声等变化量，来评价eCall系统的EMC试验的抗扰度。
1.2 车载紧急呼救系统工作机制
当装有eCall系统的车辆发生碰撞时，传感器会自动触发eCall功能，车载无线终端IVS将从GNSS获取的位置信息（经纬度值）、时间等车辆信息（MSD）通过无线通信网络（GSM/LTE等）发生给公共安全应答点（PSAP），并建立语音通话。该文采用实验室模拟无线通信网络和PSAP来测试语音通话质量。
1.3 语音通话质量测试方法
1.3.1 车内音频接收端音频性能测试
（1）将被测车辆放置于电磁屏蔽暗室内，手动触发eCall，车辆主动发起语音通话，通过CMW500与PSAP建立通话。 （2）音频测试应用软件控制声卡发送1 kHz的音频信号，并通过CMW500（输出信号强度不低于 -70 dBm）发送至车辆的音频接收端（车内扬声器）。
（3）采用抗电磁干扰的麦克（放置于车内扬声器附近），来收集步骤2中的音频信号，并通过光电转换模块，送到电磁屏蔽暗室外的音频分析仪端，对比1kHz的输入信号做分析：测试失真和信纳比等值。
（4）适当地减小CMW500的输出信号强度，当步骤2中建立的语音通话质量下降到主观评定认为出现断续或杂音导致无法听清楚时，记录此时步骤3中的失真和信纳比值。
（5）恢复CMW500的信号输出强度，施加EMC干扰，在干扰过程中观察步骤3中的失真和信纳比值，与步骤4中的值做对比，以此来判断干扰对通话质量的影响。
1.3.2 车内发送端音频性能测试
（1）手动触发eCall，车辆主动发起语音通话，通过CMW500与PSAP建立通话。
（2）采用抗电磁干扰的标准音源（发出1kHz声音，放车内的麦克附近），声音通过车内的麦克风，发送到PSAP，然后转到音频分析仪输入端，对比1kHz的输入信号，分析：失真和信纳比等值。
（3）适当地减小CMW500的输出信号强度，当建立的语音通话质量下降到主观评定认为出现断续或杂音导致无法听清楚时，记录此时步骤2中的失真和信纳比值。
（4）恢复CMW500的信号输出强度，施加EMC干扰，在干扰过程中观察步骤2中的失真和信纳比值，与步骤3中的值做对比，以此来判断干扰对通话质量的影响。
1.3.3 语音通话质量评估
话音质量主观评价通常分为5级：
（1）优（5级，话音清晰，几乎无噪声和失真）;
（2）良（4级，语音清楚，可感觉到有轻微噪声或失真）;
（3）中（3级，话音可懂，可感受到令人烦恼的噪声或失真）;
（4）差（2级，语音可懂，有令人非常烦恼的噪声或严重失真）;
（5）劣（1级，话音几乎不可懂）。
分别测得良、中、差这3个等级下声音的信纳比和失真度。
可发现等级3时的信纳比为24 dB左右，所以当测得信纳比低于24 dB时，可判断通话质量差。
2 结语
欧盟标准EU2017/79中采用主观评定的方式测试eCall系统的语音通话质量。主观评定的一致性不好，不同的测试人员说话的语音、语调、语速不同，听力也不一样，难免造成评估结果的差异。而且在EMS测试中，会施加电磁场的干扰信号，车内不可以有测试人员，也无法进行主观评价。
俄罗斯标准GOST 33468-2015中采用通信产品的音频测试方法。测试项目较多，包括噪音、重叠、失真、频率响应等，EMS测试时长不足以完成如此多的测试参数。而且主流的通信产品音频性能测试设备不具备电磁抗干扰能力，无法在EMS测试中使用。
该文采用的语音通话质量测试方法，引入了主观评定的方式寻找通话质量的临界点，对此临界点的音频性能做量化测试，以此作为EMS测试中客观判断车载紧急呼救系统的语音通话质量依据。音频性能测试中只关注信纳比和失真度两个参数，在施加电磁干扰过程中，易于测试和判断语音通话质量。
参考文献
[1] 黄秀彬，田诺，吴佐平，等.语音通话质量自动去噪方法研究[J].自動化与仪器仪表，2019（12）：134-137.
[2] 曹瑞琅，齐法琳，贺少辉.地质雷达非接触式车载系统隧道衬砌检测影响因素研究[J].现代隧道技术，2016，53（5）：17-24.
[3] UN Regulation No. 144. Uniform provisions concerning the Accident Emergency Call Systems [S].UNITED NATIONS，2018.
[4] 张瑞纹，李嘉.Carplay车载语音通话系统的测试研究[J].汽车实用技术，2019（8）：96-99.
[5] 国家标准.道路车辆电磁兼容性要求和试验方法：GB34660-2017[S].北京：中国标准出版社，2017.
[6] 熊超，费鹏，万文杰，等.基于GPRS和车载导航仪的汽车紧急呼救系统[J].仪器仪表用户，2016，23（3）：50-52.