本发明涉及地空通话技术领域，特别是一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调方法及装置。
背景技术：
现有空管指挥模式一种人在回路的模式，即管制员根据空管自动化系统(atc)提供的融合监视信息、飞行计划、气象信息等的实时空情态势，依靠地空vhf电台以语音对话方式进行指挥控制。
管制员与飞行员之间的地空通话按照《空中交通无线电通话用语(mh/t4014-2003)》执行。地空通话一般采用无线电通话(vhf/hf)，因其稳定、可靠，得到广泛使用。比如常用的vhf电台，25khz带宽、调幅(am)模拟方式。需要通话的一方按住地空电台或内话系统的ptt(pushtotalk)开关说话，说完后放开，这是一种多人半双工语音通话模式。管制员的通话模式是先呼叫对方航班号(航空公司呼号 航班编号)，再跟上后续指令。飞行员复诵则先复诵听到的管制指令最后再报自己的航班号。
现有在地空通话的音频上加载身份标识的方法有数字水印的方法，包括在频谱中混合或者在频率子带中添加等具体方式。但是添加数字水印需要对现有的地空通话设备进行改造，成本巨大，更换周期长。现在的地空通话的记录设备(如专用记录仪、单收电台等)获取的语音数据是上下行混在一起，准确切分出每段语音以及识别出通话人身份信息等用于实时空管语音识别、事后调查分析等均存在极大技术困难，难以为判断通话指挥是否存在“错、忘、漏”的安全事件提供依据。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对现有技术存在的上下行通话的成本大、语音数据混在一起、无法直观区分的问题，提供一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调方法及装置，本发明可在不影响正常语音通话的前提下，在音频发送端加载身份标识音频到通话音频中，还可加载通话序号音频，在音频接收端接收并解调，得到发话方的身份信息及通话时标等信息，便于区分和存储通话数据。不需改动现有的地空通话设备，即可实现。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调方法：
所述数字身份信息至少包括身份标识信息和通话序号信息；
调制，当处于音频发送状态时，在通话音频的首或尾加载所述身份标识信息调制而成的身份标识音频；
解调，当处于音频接收状态时，接收通话音频，并提取其中包含的所述身份标识音频，解调得到所述身份标识信息；
其中，所述身份标识信息由96bit～256bit二进制数组成，调制成的所述身份标识音频长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps；
所述通话序号信息由24bit～32bit二进制数组成，调制成的通话序号音频长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
该方法在管制员与飞行员通话时，语音发送端在通话音频中加载调制好的如上述格式的身份标识音频，语音接收端可提取通话音频中的身份标识音频，并进行解调，得到身份标识信息。不影响管制员与飞行员的正常语音通话，便于通话语音的分类及存储。
优选的，所述调制采用数字调制方式，在通话音频的首或尾加载所述身份标识信息调制而成的所述身份标识音频：
在启动或改变配置参数时，根据事先配置的发话端的所述身份标识信息，调制所述身份标识音频并保存，每当处于音频发送状态时直接加载到通话音频的首或尾即可；
或每当处于音频发送状态时，调制所述身份标识音频加载到通话音频的首或尾，并以播放音频方式发送。
优选的，还用数字调制方式，调制所述通话序号信息，在通话音频的首或尾加载所述通话序号信息调制而成的通话序号音频：
每当处于音频发送状态时，动态对所述通话序号信息进行调制，将调制好的模拟音频加载到通话音频的首或尾，并以播放音频方式发送；加载在首端时作为通话开始标志音频，加载在尾端时作为通话结束标志音频；
其中，处于音频发送延时状态时，将所述身份标识音频和/或所述通话序号音频加载在通话音频的尾端；
发话完毕，将所述身份标识信息和/或所述通话序号信息及对应时标实时发送，进行保存。
该方法除了在管制员和飞行员的通话音频中加载身份标识音频外，还可以加载通话序号音频，可作为通话音频的通话开始标志或通话结束标志。
优选的，所述调制采用2fsk模式对所述身份标识信息和所述通话序号信息进行调制，采样频率为8000hz，中心频率为1000hz，波特率为1000bps～2000bps，调制的公式为：
y为调制好的音频数据，a为声音调制幅度，f1、f2分别为代表1、0的调制频率，x表示待调制的二进制数据；
其中，所述通话序号信息和所述身份标识信息均包括crc校验码。
选用数字调制方式中的2fsk模式进行调制，简单易实现。
优选的，所述解调包括：
a1、处于音频接收状态时，开始解调；
a2、接收通话音频，利用语音活动检测方法检测通话音频的人声部分，得到语音开始部分和语音结束部分；
a3、检测所述语音开始部分和所述语音结束部分，根据调制方式，采用相应的解调方式，对收到的数据进行解调，得到所述身份标识信息和/或所述通话序号信息，完成解调；
a4、将所述身份标识信息和/或所述通话序号信息及对应时标实时发送，进行保存。
优选的，所述步骤a3包括，接收和调制的所述身份标识音频和/或所述通话序号音频相对应时长的通话音频，根据2fsk模式进行解调，解调出所述身份标识信息和/或所述通话序号信息的二进制数字串，并进行crc校验，校验正确，则记录下解调得到的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息及对应时标；crc校验不正确，则为未知信息，记录下未知信息及对应时标。
优选的，通过检测ptt开关按下时、松开时以及持续松开的状态，判断音频发送状态、音频发送延时状态和音频接收状态，当检测到ptt开关按下时的ptt信号时，处于音频发送状态；当检测到ptt开关由按下变为松开时的ptt信号时，处于音频发送延时状态；当检测到ptt开关持续松开状态时的ptt信号时，处于音频接收状态。
本发明还提供一种地空无线通话数字身份信息的调制装置，包括：
供电模块，所述供电模块用于为所述装置提供电能；
ptt状态检测与控制模块，所述ptt状态检测与控制模块用于检测ptt信号，检测ptt开关按下和松开的ptt信号，在检测到ptt开关按下时，生成再生ptt信号，发送到电台ptt，控制电台正常工作，还用于在ptt开关松开时进行延时控制，直到发送完通话音频尾部加载的音频后，生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台ptt断开，完成音频发送；
模拟开关控制模块，所述模拟开关控制模块根据ptt信号切换麦克风通道和内部音频通道；
身份标识音频发送模块，所述身份标识音频发送模块用于在所述ptt状态检测与控制模块检测到ptt开关松开的ptt信号后，将身份标识音频加载到通话音频的首或尾，即在管制员与飞行员的语音通话开始之前或结束后，将所述身份标识音频通过所述内部音频通道进行播放；
身份标识信息的位数为96至256bit，调制成的所述身份标识音频的时间长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps；
其中，所述内部音频通道为所述音频编码器与电台音频输入口间的内部语音通道，所述麦克风通道为地空通话手柄的麦克风与音频输入口间的麦克风通道。
优选的，所述调制装置还包括音频编码器和设备管理模块；
所述设备管理模块用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期和时间；并将参数传送到所述ptt状态检测与控制模块和所述音频编码器；
所述音频编码器利用所述身份标识信息调制所述身份标识音频，还用于根据内部计数器动态调制通话序号音频，并根据ptt信号将所述身份标识音频发送到所述身份标识音频发送模块，将所述通话序号音频发送到所述模拟开关控制模块；
所述通话序号音频加载在通话音频的首或尾；通话序号信息的位数为24bit～32bit，调制成的所述通话序号音频的时间长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
优选的，所述设备管理模块配置的参数还包括数据发送参数，所述调制装置还包括数据发送模块，所述数据发送模块根据所述数据发送参数，将接收到的由所述ptt状态检测与控制模块发送的所述身份标识信息、通话开始时标和通话结束时标，发送到外部设备，同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
本发明还提供一种地空无线通话数字身份信息的解调装置，包括供电模块、设备管理模块、数据发送模块和音频解码器：
所述供电模块用于为所述装置提供电能；
所述设备管理模块用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期、时间和数据发送参数；
所述音频解码器用于根据ptt开关的ptt信号，为持续松开状态的ptt信号时，解调接收到的电台音频输出口的身份标识音频和/或通话序号音频，得到身份标识信息和/或通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标，并发送到所述数据发送模块；
所述数据发送模块根据所述数据发送参数，将接收到的由所述音频解码器发送的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始和所述通话结束时标，发送到外部设备，同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
本发明还提供一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调装置，包括供电模块、ptt状态检测与控制模块、模拟开关控制模块、音频编码器和音频解码器；
所述供电模块用于为所述装置提供电能；
所述ptt状态检测与控制模块用于检测ptt信号，检测到ptt开关按下时，为音频发送状态，检测到ptt开关松开时，为音频发送延时状态，检测到ptt开关持续松开状态时，为音频接收状态；还用于在检测到ppt开关按下时，及时生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台处于音频发送状态；还用于在ptt开关松开时进行延时控制，处于音频发送延时状态，直到发送完尾部加载的音频后，生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台ptt断开，完成音频发送；
所述音频编码器用于调制身份标识音频，还用于根据内部计数器动态调制通话序号音频，并根据ptt信号将所述身份标识音频和/或所述通话序号音频发送到所述模拟开关控制模块；所述通话序号音频加载在通话音频的首或尾；
所述模拟开关控制模块根据ptt信号切换麦克风通道和内部音频通道；
所述音频解码器用于根据ptt信号解调接收到的电台音频输出口的身份标识音频和/或通话序号音频，得到身份标识信息和/或通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标；
其中，所述内部音频通道为所述音频编码器与电台音频输入口间的内部语音通道，所述麦克风通道为电台通话手柄的麦克风与电台音频输入口间的麦克风通道；
身份标识信息的位数为96bit～256bit，调制成的所述身份标识音频的时间长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps；
通话序号的位数为24bit～32bit，所述通话序号音频的时间长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
优选的，所述装置还包括设备管理模块和数据发送模块；
所述设备管理模块用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期、时间和数据发送参数；并将参数传送到所述ptt状态检测与控制模块、所述音频编码器、所述音频解码器和所述数据发送模块；
所述数据发送模块用于根据所述数据发送参数，将接收到的由所述ptt状态检测与控制模块发送的所述身份标识信息及对应时标，发送到外部设备；
还用于将所述音频解码器输出的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始时标和所述通话结束时标，发送到外部设备；同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、在管制员与飞行员的通话中，增加了数字身份信息，利用ptt开关按下和松开的时间，增加的通话序号音频和/或身份标识音频，不影响正常的语音通话。
2、上述装置对现有通信系统设备不需改造，增加的装置与现有接口兼容，即插即用，即可达到较好效果。
3、降低地空通话语音的实时语音切分、语音识别、事后统计等实现的的技术难度，有利于后续处理。
附图说明
图1是本发明的方法的流程示意图。
图2是通话序号音频的数据格式示意图。
图3是身份标识音频的数据格式示意图。
图4是本发明方法调制前后音频波形图。
图5是本发明方法调制前后音频频谱图。
图6是数据发送模块向外部设备发送通话数据的格式示意图。
图7是本发明的装置结构示意图。
图8是本发明的装置正视图。
图标：101-供电模块；102-设备管理模块；103-ptt状态检测与控制模块；104-音频编码器；105-模拟开关控制模块，106-音频解码器，107-数据发送模块。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
参照图1为本发明的流程图，一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调方法：
所述数字身份信息包括身份标识信息和通话序号信息。
调制
当处于音频发送状态，进行调制，调制时采用数字调制方式，调制得到身份标识音频和/或通话序号音频，将所述身份标识音频加载到通话音频的首或尾，将所述通话序号音频加载到通话音频的首或尾。
所述通话序号音频加载到通话音频的首端时，可作为通话开始标志音频，加载在尾端是，作为通话结束标志音频。
所述身份标识信息是根据使用者的身份事先配置的，在使用者的身份发生改变时，需要重新进行配置。
所述通话序号信息的位数为24bit～32bit；所述通话序号音频的时间长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
所述身份标识信息的位数为96bit～256bit；调制成的所述身份标识音频的时间长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps。
当波特率为1000bps，所述通话序号信息的位数分别为24bit和32bit时，时间长度分别为24ms和32ms；当波特率为2000bps，位数分别为24bit和32bit时，时间长度分别为12ms和16ms。
当波特率为1000bps，所述身份标识信息的位数分别为96bit和256bit时，时间长度分别为96ms和256ms；波特率为2000bps，所述身份标识信息的位数分别为96bit和256bit时，时间长度分别为48ms和128ms。
调制时采用的数字调制方式可以是ask、psk、fsk、qam等，本实施例采用较为简单的2fsk进行调制，本实施例调制所述通话序号音频音频做为通话开始标志音频，加载在通话音频的首端，调制的所述身份标识音频加载在通话音频的尾端；
调制的所述身份标识音频和/或所述通话序号音频,加载在通话音频上时，有以下几种情况：
1、加载在通话音频的首端；
2、加载在通话音频的尾端；
3、所述身份标识音频和所述通话序号音频一起加载在通话音频首端；
4、所述身份标识音频和所述通话序号音频一起加载在通话音频尾端；
5、所述身份标识音频加载在通话音频首端，所述通话序号音频加载在通话音频尾端；
6、所述通话序号音频加载在通话音频首端，所述身份标识音频加载在通话音频尾端。
本实施例将按照上述第6中情况进行调制，参照图2，将所述通话序号信息设计为24bit，其中前导字符为8位，固定为二进制01101100；8位为通话序号，顺序增加，从0～255编号，到255后归零，8位为循环冗余校验码(crc-8),校验多项式为x8 x2 x1 1。前导字符不加校验，如通话序号为10，加上校验后，除前导字符外，传输的16位数据为0x0a36。
采用2fsk调制模式，中心频率1000hz，1000bps的波特率，8000hz采样率，播放共持续24ms时间。调制的公式为：
y为调制好的模拟音频，a为声音调制幅度，f1、f2分别为代表1、0的调制频率，f1＝1500hz,表示二进制1，f2＝500hz,表示二进制0，x表示待调制的二进制数据。
参照图3，所述身份标识音频的调制方式与所述通话序号音频的调制方法相同，不同点在于所述身份标识信息设计为96bit，其中前导字符为8位，固定为二进制01101100；身份标识类别由8位组成数字，详细身份标识由64位组成的字符串，后16位为循环冗余校验码(crc-16)，所述详细身份标识根据身份标识类别确定。具体定义如下：
身份标识类别0：表示属于地面使用的电台，并且所述详细身份标识则填写4字节使用单位代码和4字节使用席位编号，如zuuu0001，代表成都双流机场管制1号席位；
身份标识类别1：表示机载电台，则所述详细身份标识为航班号字符串，最长8位，如cca1408；
身份标识类别2：表示机载电台，则所述详细身份标识为飞机注册编号(机尾号)，在民航局注册的唯一编号；
身份标识类别3：表示机载电台，则所述详细身份标识为飞机ssr应答机编号,4位0到7的字符组成；
身份标识类别4：表示机载电台，则所述详细身份标识为飞机icao统一编号，为24bit，全球唯一；
身份识别类别5及之后代码：保留，可以扩充为支持更多应用场景定义。
详细身份标识不足8字符，则在右边补充空格。
解调
当处于音频发送状态时，根据调制方式，采用对应的解调方式，接收通话音频，对数据进行解调，得到所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标。
本实施例按照上述选择的2fsk调制方式，进行解调，首先对接收到的通话音频，采用语音活动检测方法(vad，voiceactivitydetection)，即通过300～3400hz人声音频谱能量水平来判断静音或者是人声，得到语音开始部分和语音结束部分。
解调所述通话开始标志音频：当检测到声音开始时，则继续接收24ms以上数据，根据2fsk模式进行解调，主要方法是对接收的音频进行8000hz采样，将采样后的数据进行离散数字差分，用希尔伯特变换进行信号包络线检测，再做低通滤波后，转换得到所述通话开始信息的二进制数字序列。对检测到的二进制数字序列的格式进行crc校验，如校验正确，则记录下所述通话序号信息及对应时标。如果crc校验不正确，可能为数据传输错误或者接收的是未采用本方法进行调制的通话音频两种情况之一，则记录下该未知信息及对应时标。
解调身份标识音频：持续接收并缓存音频数据，当检测到声音结束时，本实施例设置为连续静音超过60ms的门限为声音结束，则回溯96ms以上数据，根据2fsk模式进行解调，主要方法是对接收的音频进行8000hz采样，将采样后的数据进行离散数字差分，用希尔伯特变换进行信号包络线检测，再做低通滤波后，转换得到所述身份标识信息二进制数字序列。对检测到的二进制数字序列进行crc循环校验，如果crc校验正确，则记录下所述身份标识信息及对应时标。如果crc校验不正确，可能为数据传输错误或者接收的是未采用本方法进行调制的通话音频两种情况之一，则记录下该未知信息及对应时标。
将所述身份标识和/或所述通话序号及对应时标实时发送出去，进行保存。
重复上述步骤，保持音频接收状态，直到ptt开关按下。
按照上述第3中情况，调制时，且所述通话序号音频在所述身份标识音频前，可将所述通话序号信息和所述身份标识信息设计为112bit，分别为：8位前导字符 8位通话序号 8位身份标识类别 64位详细身份标识 24位crc校验码，当波特率为1000bps时，播放时长为112ms；
对112ms的通话序号音频 身份标识音频进行解调时，接收112ms通话数据，利用上述第6种情况的实施例中用到的2fsk方式进行解调，即可得到通话序号信息和身份标识信息。
参照图4和图5，分别为使用本实例的方法，在管制员和飞行员通话音频的首端加载了所述通话序号音频，在尾端加载了所述身份标识音频前后的音频波形图和音频频谱图，上方的图为加载了数字音频后的图，下方的图为加载数字音频之前的图，可明显观察出语音通话前后分别增加了所述通话序号音频和身份标识音频，利用ptt开关按下和松开的时间调制了音频，在不影响正常通话的前提下，增加了每段语音通话的身份标识信息和通话序号信息，为实时空管语音识别、事后调查分析提供了清楚、简要的身份标识信息，可直观的表示通话双方的身份标识和通话时间等信息。
一种地空无线通话数字身份信息的调制装置，包括：
供电模块，所述供电模块用于为所述装置提供电能；
ptt状态检测与控制模块，所述ptt状态检测与控制模块用于检测ptt信号，检测ptt开关按下和松开的ptt信号，在检测到ptt开关按下时，生成再生ptt信号，发送到电台ptt，控制电台正常工作，还用于在ptt开关松开时进行延时控制，直到发送完通话音频尾部加载的音频后，生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台ptt断开，完成音频发送；
模拟开关控制模块，所述模拟开关控制模块根据ptt信号切换麦克风通道和内部音频通道；
身份标识音频发送模块，所述身份标识音频发送模块用于在所述ptt状态检测与控制模块检测到ptt开关松开的ptt信号后，将身份标识音频加载到通话音频的首或尾，即在管制员与飞行员的语音通话开始之前或结束后，将所述身份标识音频通过所述内部音频通道进行播放；
身份标识信息的位数为96bit～256bit，调制成所述身份标识音频的时间长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps。
其中，所述内部音频通道为所述音频编码器与电台音频输入口间的内部语音通道，所述麦克风通道为电台通话手柄的麦克风与电台音频输入口间的麦克风通道。
该装置用于在管制员和飞行员通话时，利用ptt开关按下和松开的时间来播放所述身份标识音频，所述ptt状态检测与控制模块检测ptt开关状态的ptt信号，当检测到ptt开关按下的ptt信号时，生成所述再生ptt信号，控制电台ptt接通，当所述身份标识音频发送模块将所述身份标识音频加载在通话音频的首端时，所述模拟开关控制模块根据ptt开关按下的ptt信号，接通所述内部音频通道，关闭所述麦克风通道，所述身份标识音频播放完后，再关闭所述内部音频通道，接通所述麦克风通道，进行正常通话；当所述身份标识音频发送模块将身份标识音频加载在通话音频的尾端时，所述模拟开关控制模块根据ptt开关松开的ptt信号进行延时控制，接通所述内部音频通道，关闭所述麦克风通道，播放所述身份标识音频，播放完后，断开所述内部音频通道，所述ptt状态检测与控制模块生成再生ptt信号发送到电台引脚，断开电台ptt，完成通话。
本装置还包括音频编码器和设备管理模块；
所述设备管理模块用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期、时间和数据发送参数；并将参数传送到所述ptt状态检测与控制模块和所述音频编码器；
其中，所述身份标识信息代表语音发送方的身份，用于调制所述身份标识音频，日期和时间用于确定时标，所述数据发送模块根据所述数据发送参数向外部设备发送数据；该装置在第一次使用或身份标识发生改变时需通过所述设备管理模块配置参数。
所述音频编码器利用所述身份标识信息调制所述身份标识音频，还用于根据内部计数器动态调制所述通话序号音频，并根据ptt信号将所述身份标识音频发送到所述身份标识音频发送模块，将所述通话序号音频发送到所述模拟开关控制模块；所述通话序号音频加载在通话音频的首或尾；
通话序号信息的位数为24bit～32bit；调制成的所述通话序号音频的时间长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
所述身份标识音频和所述通话序号音频，进行调制并加载到通话音频上的情况与上述方法相同有6种情况。
为1和2的情况时，所述音频编码器只调制并加载所述身份标识音频在通话音频的首或尾。为3和4的情况时，所述身份标识音频和所述通话序号一起调制和成一段音频，并加载在通话音频的首或尾。为5和6的情况时，所述身份标识音频和所述通话序号都分别进行，且分开加载。
为3和4的情况时，所述身份标识音频和所述通话序号调制在一段音频内，调制格式与本实施例所述方法调制的格式相同，可调制为112bit。
所述设备管理模块配置的参数还包括数据发送参数，所述调制装置还包括数据发送模块，所述数据发送模块根据所述数据发送参数，将接收到的由所述ptt状态检测与控制模块发送的所述身份标识信息、通话开始和结束时标，发送到外部设备，同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
所述数据发送模块接收所述ptt状态检测与控制模块的身份标识信息及时标，并根据所述数据发送参数，发送到外部设备进行保存。
该装置只在管制员与飞行员的通话音频尾端加载身份标识音频时，语音通话完毕，所述ptt状态检测与控制模块检测到ptt开关松开，所述ptt状态检测与控制模块生成的再生ptt信号，控制电台正常工作，所述ptt状态检测与控制模块延时控制，所述模拟开关接通所述内部音频通道，断开所述麦克风通道，将所述音频编码器调制的所述身份标识音频，通过所述内部音频通道发送到电台音频输入口，直到所述身份标识音频发送完毕，断开所述内部音频通道，所述ptt状态检测与控制模块生成再生ptt信号，控制断开电台ptt；实现将所述身份标识音频加载到通话音频尾端。
一种地空无线通话数字身份信息的解调装置，用于接收管制员和飞行员的通话音频，并解调出其中包含的身份标识信息和/或通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标，该装置包括供电模块、设备管理模块、数据发送模块和音频解码器；
所述供电模块用于为所述装置提供电能；
所述设备管理模块用于所述装置参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识、日期、时间和数据发送参数；
所述音频解码器用于根据ptt开关为持续松开状态的ptt信号时，解调接收到的电台音频输出口的身份标识音频和/或通话序号音频，得到所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始时标和所述通话结束时标，并发送到所述数据发送模块；
所述数据发送模块根据所述数据发送参数，将接收到的由所述音频解码器发送的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始和所述通话结束时标，发送到外部设备，同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
该装置在第一次使用或身份标识信息发生改变时需通过所述设备管理模块配置参数；
在电台处于接收状态时，即ptt开关处于持续松开状态时，通过在电台的音频输出口并联所述音频解码器接收语音信号，并根据上述解调方法，解调得到通话开始时标、通话结束时标及身份标识信息并保存，所述数据发送模块根据所述设备管理模块配置的数据发送参数，将保存的数据发送到外部设备进行保存。
参照图6，所述数据发送模块向外部设备发送的数据包括身份标识类别、数据长度、通话开始时间、通话时长和详细身份标识。其中，所述身份标识类别为整数，占1字节；所述数据长度为整数，占2字节；所述开始时间为字符串，占17字节；所述通话时长为浮点数，占4字节；所述身份标识为字符串，占8字节。
一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调装置，包括供电模块101、ptt状态检测与控制模块103、模拟开关控制模块105、音频编码器104和音频解码器106；
所述供电模块101用于为所述装置提供电能；
所述ptt状态检测与控制模块103用于检测ptt信号，检测到ptt开关按下时，为音频发送状态，检测到ptt开关松开时，为音频发送延时状态，检测到ptt开关持续松开状态时，为音频接收状态；还用于检测到ppt开关按下时，及时生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台处于音频发送状态；还用于在ptt开关松开时进行延时控制，处于音频发送延时状态，直到发送完尾部音频后再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台ptt断开，完成音频发送；
所述音频编码器104用于调制身份标识音频，还用于根据内部计数器动态调制通话序号音频，并根据ptt信号将所述身份标识音频和/或所述通话序号音频发送到所述模拟开关控制模块105；所述通话序号音频加载在通话音频的首或尾；
所述模拟开关控制模块105根据ptt信号切换麦克风通道和内部音频通道；
所述音频解码器106用于根据ptt信号解调接收到的电台音频输出口的身份标识音频和/或通话序号音频，得到身份标识信息和/或通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标；
其中，所述内部音频通道为所述音频编码器104与电台音频输入口间的内部语音通道，所述麦克风通道为电台通话手柄的麦克风与电台音频输入口间的麦克风通道；
本装置所述的数字身份信息包括身份标识信息和通话序号信息，所述身份标识信息的位数为96至256bit，调制成的所述身份标识音频的时间长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps。
所述通话序号信息的位数为24至32bit，所述通话序号音频的时间长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
所述装置还包括设备管理模块102和数据发送模块107；
所述设备管理模块102用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期、时间和数据发送参数；并将参数传送到所述ptt状态检测与控制模块103、所述音频编码器104、所述音频解码器106和所述数据发送模块107；
所述数据发送模块107用于根据所述数据发送参数，将接收到的由所述ptt状态检测与控制模块103发送的所述身份标识信息及对应时标，发送到外部设备；
还用于将所述音频解码器106输出的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始和所述通话结束时标，发送到外部设备；同时所述数据发送模块107也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
该装置在第一次使用或身份标识信息发生改变时需通过所述设备管理模块102配置参数；
该装置可用于按照上述方法所述的6中调制情况进行调制，也可进行相应的解调。
该装置用于在管制员和飞行员通话音频首端调制并加载所述通话序号音频，在通话音频尾端调制并加载所述身份标识音频；且对加载的音频进行解调时：
所述ptt状态检测与控制模块103检测到ptt开关按下的ptt信号时，控制电台ptt处于接通状态，所述模拟开关控制模块105根据按下的ptt信号，断开所述麦克风通道，连通所述内部音频通道，将所述音频编码器104调制好的所述通话序号音频通过所述内部音频通道发送到电台的音频输入口；
所述音频编码器104可在每次通话时都进行调制，得到所述身份标识音频和所述通话序号音频；也可在所述设备管理模块102配置好参数后，将所述身份标识音频和所述序号音频调制并储存，在每次通话时直接发送调制好的音频即可，调制与解调的步骤与上述方法相同。
所述通话序号音频播放完毕后，所述模拟开关控制模块105控制所述内部音频通道关闭，打开所述麦克风通道，进行正常的语音通话，语音通话完毕后，所述ptt状态检测与控制模块103检测到ptt开关松开的ptt信号时，进行延时控制，控制所述模拟开关控制模块105打开所述内部音频通道，断开所述麦克风通道，播放所述音频编码器104调制好的所述身份标识音频，播放完毕后，断开所述内部音频通道，所述ptt状态检测与控制模块103生成再生ptt信号，断开电台ptt，发话完毕。
所述ptt状态检测与控制模块103将本次发话的所述身份标识信息及对应的时标，发送到所述数据发送模块107；所述数据发送模块107将接收到的通话信息按照所述设备管理模块102配置的所述数据发送参数，发送到外部设备进行保存。
接收端的该装置，所述ptt状态检测与控制模块103检测到ptt开关持续松开的ptt信号时，连接在电台ptt的所述音频解码器106，根据调制的格式，接收与调制的所述身份标识音频和/或所述通话序号音频相同时长的通话音频，并采用对应的解调方式进行解调，得到所述身份标识信息和/或通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标。
所述音频解码器106将解调得到的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始时标和所述通话结束时标，发送到所述数据发送模块107；所述数据发送模块107根据所述设备管理模块102配置的所述数据发送参数，将接收到的通话信息发送到外部设备进行保存。
上述解调的过程可以重复执行，只要ptt开关没有按下。
本实施例所述的外部设备可以是专用记录仪、空管指挥系统等设备，空管指挥系统就可根据外部设备保存的数据，判断空管员应当呼叫的飞行员是否与当前通话的飞行员身份信息一致。外部设备保存的数据，可为空管系统判断地空通话中“错、忘、漏”的安全事件，提高指挥通话的安全性。
参照图7，将所述通话序号音频加载在通话音频首端，作为通话开始标志音频，将所述身份标识音频加载在通话信息尾端时，各个模块的构成和工作状态为：所述供电模块101以内置电池方式为上述装置提供电能，选择充电式锂电池，5v，100mah。
所述设备管理模块102主要包括控制芯片、液晶显示屏和控制开关组成。当用户设置好参数后，一方面将参数发送到所述ptt状态检测与控制模块103、所述音频编码器104、所述音频解码器106、所述数据发送模块107，同时保存在装置的存储中。
所述ptt状态检测与控制模块103包括控制芯片，所述控制芯片可为fpga或单片机，根据ptt信号变换，驱动其它模块工作。主要原理是检测ptt引脚电平变化，即当ptt开关按下时，ptt引脚与信号地(gnd)短接，电平为0，表示按下状态；当ptt开关松开时，ptt引脚与信号地(gnd)开路，此时电平为3～5v，表示松开状态。ptt状态引脚包括2条控制线，可以表示4种状态。其主要处理时序如下：
(1)ptt信号由高电平向0跳变(按下)：把再生ptt信号电平控制在0v(接通)，同时控制ptt状态引脚上输出11的控制信号并保持24ms，然后控制ptt状态引脚上输出10的控制信号。
(2)ptt信号由0v向高电平跳变(松开)：控制ptt状态引脚上输出01的控制信号并保持96ms，然后控制ptt状态引脚上输出00的控制信号最后把再生ptt信号电平控制在3-5v(断开)。
所述音频编码器104:由控制芯片和音频编码芯片组成，用fpga或单片机构成。若ptt状态控制信号为11，则根据设置参数将所述通话序号调制成音频信号播放；若ptt状态控制信号为01，则根据设置参数将所述身份标识信息调制成音频信号播放，通过音频输出接口发送到所述模拟开关控制器105模块。本模块维持一个计算器，从0～255，超过255则归零重新计算计数。
所述模拟开关控制模块105：采用模拟控制开关元件组成，设计为两路控制开关，即ptt状态控制信号为11或01时，选通所述音频编码器104的输入，否则选通麦克风输入，实现电台语音输入的控制逻辑。
所述音频解码器106:由控制芯片和音频采集与编码芯片组成，用fpga或单片机构成。根据所述ptt状态检测与控制模块103输出的再生ptt信号引脚状态工作，即当再生ptt信号引脚为高电平(持续松开状态)时，启动语音数据采集与解码处理。
所述数据发送模块107由蓝牙处理芯片及相关控制电路构成，接收所述设备管理模块102的配置参数，接收所述ptt状态检测与控制模块103和所述音频解码器106的数据并通过蓝牙传输协议发送。
以上模块组成及接口均为逻辑结构设计，其中各模块可以单独设计实现或者多个模块合并设计实现，如编码/解码器模块可以采用idt公司的idt821068芯片、fpga可采用xilinxartix-7系列、模拟控制开关可以adi公司的adgs1408芯片，也可以用意法半导体公司stm32系列单片机实现多项功能，均为通用或成熟的公开实现技术。
参照图8，所述设备管理模块包括显示模块和控制开关，所述显示模块包括液晶显示屏，用于显示时间和通话状态等信息所述控制开关用于配置所述参数。
本实施例所述装置与地空通话手柄的形状大小一致，采用圆柱体形状，直径约4厘米，长度约8厘米。在正面配置“开关”、“设置”、“ ”、“-”4个按钮和一块小尺寸液晶显示屏(16*2字符点阵)，用于设置装置参数及显示时间、状态等信息。所述装置与手柄连接端接口采用母接头，发明装置与电台或内话系统采用公接头。但两端接头具体形式(公母头、针脚定义等)可根据电台实际物理接插件规格适当调整。
上述实施例所述的方法及装置，不需要对现有的地空通话设备进行修改，只需接入一个与现有地空通话设备的接口适配的本发明所描述的装置，即可调制和解调地空通话信道的身份标识音频，装置安装简便。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调方法，其特征在于：
所述数字身份信息至少包括身份标识信息和通话序号信息；
调制，当处于音频发送状态时，在通话音频的首或尾加载所述身份标识信息调制而成的身份标识音频；
解调，当处于音频接收状态时，接收通话音频，并提取其中包含的所述身份标识音频，解调得到所述身份标识信息；
其中，所述身份标识信息由96bit～256bit二进制数组成，调制成的所述身份标识音频长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps；
所述通话序号信息由24bit～32bit二进制数组成，调制成的通话序号音频长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调制采用数字调制方式，在通话音频的首或尾加载所述身份标识信息调制而成的所述身份标识音频：
在启动或改变配置参数时，根据事先配置的发话端的所述身份标识信息，调制所述身份标识音频并保存，每当处于音频发送状态时直接加载到通话音频的首或尾即可；
或每当处于音频发送状态时，调制所述身份标识音频加载到通话音频的首或尾，并以播放音频方式发送。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还用数字调制方式，调制所述通话序号信息，在通话音频的首或尾加载所述通话序号信息调制而成的通话序号音频：
每当处于音频发送状态时，动态对所述通话序号信息进行调制，将调制好的模拟音频加载到通话音频的首或尾，并以播放音频方式发送；加载在首端时作为通话开始标志音频，加载在尾端时作为通话结束标志音频；
其中，处于音频发送延时状态时，将所述身份标识音频和/或所述通话序号音频加载在通话音频的尾端；
发话完毕，将所述身份标识信息和/或所述通话序号信息及对应时标实时发送，进行保存。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调制采用2fsk模式对所述身份标识信息和所述通话序号信息进行调制，采样频率为8000hz，中心频率为1000hz，波特率为1000bps～2000bps，调制的公式为：
y为调制好的音频数据，a为声音调制幅度，f1、f2分别为代表1、0的调制频率，x表示待调制的二进制数据；
其中，所述通话序号信息和所述身份标识信息均包括crc校验码。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述解调包括：
a1、处于音频接收状态时，开始解调；
a2、接收通话音频，利用语音活动检测方法检测通话音频的人声部分，得到语音开始部分和语音结束部分；
a3、检测所述语音开始部分和所述语音结束部分，根据调制方式，采用相应的解调方式，对收到的数据进行解调，得到所述身份标识信息和/或所述通话序号信息，完成解调；
a4、将所述身份标识信息和/或所述通话序号信息及对应时标实时发送，进行保存。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤a3包括，接收和调制的所述身份标识音频和/或所述通话序号音频相对应时长的通话音频，根据2fsk模式进行解调，解调出所述身份标识信息和/或所述通话序号信息的二进制数字串，并进行crc校验，校验正确，则记录下解调得到的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息及对应时标；crc校验不正确，则为未知信息，记录下未知信息及对应时标。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，通过检测ptt开关按下时、松开时以及持续松开的状态，判断音频发送状态、音频发送延时状态和音频接收状态，当检测到ptt开关按下时的ptt信号时，处于音频发送状态；当检测到ptt开关由按下变为松开时的ptt信号时，处于音频发送延时状态；当检测到ptt开关持续松开状态时的ptt信号时，处于音频接收状态。
8.一种地空无线通话数字身份信息的调制装置，其特征在于，包括：
供电模块，所述供电模块用于为所述装置提供电能；
ptt状态检测与控制模块，所述ptt状态检测与控制模块用于检测ptt信号，检测ptt开关按下和松开的ptt信号，在检测到ptt开关按下时，生成再生ptt信号，发送到电台ptt，控制电台正常工作，还用于在ptt开关松开时进行延时控制，直到发送完通话音频尾部加载的音频后，生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台ptt断开，完成音频发送；
模拟开关控制模块，所述模拟开关控制模块根据ptt信号切换麦克风通道和内部音频通道；
身份标识音频发送模块，所述身份标识音频发送模块用于在所述ptt状态检测与控制模块检测到ptt开关松开的ptt信号后，将身份标识音频加载到通话音频的首或尾，即在管制员与飞行员的语音通话开始之前或结束后，将所述身份标识音频通过所述内部音频通道进行播放；
身份标识信息的位数为96至256bit，调制成的所述身份标识音频的时间长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps；
其中，所述内部音频通道为所述音频编码器与电台音频输入口间的内部语音通道，所述麦克风通道为地空通话手柄的麦克风与音频输入口间的麦克风通道。
9.根据权利要求8所述的调制装置，其特征在于，所述调制装置还包括音频编码器和设备管理模块；
所述设备管理模块用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期和时间；并将参数传送到所述ptt状态检测与控制模块和所述音频编码器；
所述音频编码器利用所述身份标识信息调制所述身份标识音频，还用于根据内部计数器动态调制通话序号音频，并根据ptt信号将所述身份标识音频发送到所述身份标识音频发送模块，将所述通话序号音频发送到所述模拟开关控制模块；
所述通话序号音频加载在通话音频的首或尾；通话序号信息的位数为24bit～32bit，调制成的所述通话序号音频的时间长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
10.根据权利要求8或9所述的调制装置，其特征在于，所述设备管理模块配置的参数还包括数据发送参数，所述调制装置还包括数据发送模块，所述数据发送模块根据所述数据发送参数，将接收到的由所述ptt状态检测与控制模块发送的所述身份标识信息、通话开始时标和通话结束时标，发送到外部设备，同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
11.一种地空无线通话数字身份信息的解调装置，其特征在于，包括供电模块、设备管理模块、数据发送模块和音频解码器：
所述供电模块用于为所述装置提供电能；
所述设备管理模块用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期、时间和数据发送参数；
所述音频解码器用于根据ptt开关的ptt信号，为持续松开状态的ptt信号时，解调接收到的电台音频输出口的身份标识音频和/或通话序号音频，得到身份标识信息和/或通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标，并发送到所述数据发送模块；
所述数据发送模块根据所述数据发送参数，将接收到的由所述音频解码器发送的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始和所述通话结束时标，发送到外部设备，同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
12.一种地空无线通话数字身份信息的调制和解调装置，其特征在于，包括供电模块、ptt状态检测与控制模块、模拟开关控制模块、音频编码器和音频解码器；
所述供电模块用于为所述装置提供电能；
所述ptt状态检测与控制模块用于检测ptt信号，检测到ptt开关按下时，为音频发送状态，检测到ptt开关松开时，为音频发送延时状态，检测到ptt开关持续松开状态时，为音频接收状态；还用于在检测到ppt开关按下时，及时生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台处于音频发送状态；还用于在ptt开关松开时进行延时控制，处于音频发送延时状态，直到发送完尾部加载的音频后，生成再生ptt信号，发送到电台ptt引脚，控制电台ptt断开，完成音频发送；
所述音频编码器用于调制身份标识音频，还用于根据内部计数器动态调制通话序号音频，并根据ptt信号将所述身份标识音频和/或所述通话序号音频发送到所述模拟开关控制模块；所述通话序号音频加载在通话音频的首或尾；
所述模拟开关控制模块根据ptt信号切换麦克风通道和内部音频通道；
所述音频解码器用于根据ptt信号解调接收到的电台音频输出口的身份标识音频和/或通话序号音频，得到身份标识信息和/或通话序号信息、通话开始时标和通话结束时标；
其中，所述内部音频通道为所述音频编码器与电台音频输入口间的内部语音通道，所述麦克风通道为电台通话手柄的麦克风与电台音频输入口间的麦克风通道；
身份标识信息的位数为96bit～256bit，调制成的所述身份标识音频的时间长度为48ms～256ms，波特率为1000bps～2000bps；
通话序号的位数为24bit～32bit，所述通话序号音频的时间长度为12ms～32ms，波特率为1000bps～2000bps。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设备管理模块和数据发送模块；
所述设备管理模块用于所述装置的参数配置管理，配置的参数包括使用者的身份标识信息、日期、时间和数据发送参数；并将参数传送到所述ptt状态检测与控制模块、所述音频编码器、所述音频解码器和所述数据发送模块；
所述数据发送模块用于根据所述数据发送参数，将接收到的由所述ptt状态检测与控制模块发送的所述身份标识信息及对应时标，发送到外部设备；
还用于将所述音频解码器输出的所述身份标识信息和/或所述通话序号信息、所述通话开始时标和所述通话结束时标，发送到外部设备；同时所述数据发送模块也具有内部存储运行日志和通话信息短时记录功能。
技术总结