在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，廣播系統(tǒng)作為信息傳播的重要工具，其應(yīng)用范圍和重要性不斷擴(kuò)展。特別是在海上通信領(lǐng)域，廣播系統(tǒng)不僅是船舶航行安全的關(guān)鍵保障，也是應(yīng)急救援和公共信息服務(wù)的重要手段。隨著人工智能(AI)技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的廣播系統(tǒng)正逐漸向智能化、自動化方向轉(zhuǎn)型。基于AI技術(shù)的多模式電子語音廣播系統(tǒng)，通過整合智能語音合成、智能調(diào)度等核心功能，實(shí)現(xiàn)了SSB(單邊帶)與VHF(甚高頻)通信模式的協(xié)同廣播，顯著提升了海上信息傳播的效率與可靠性。本文將詳細(xì)探討這種新型廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用及其帶來的變革。
《2025-2030年中國廣播系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來投資研究報(bào)告》海洋環(huán)境復(fù)雜多變，船舶航行依賴實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的信息交互以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。語音廣播作為最直接的信息傳遞方式，在以下場景中發(fā)揮不可替代的作用：
(一)氣象預(yù)警與航行安全
廣播系統(tǒng)市場應(yīng)用分析指出海上氣象瞬息萬變，臺風(fēng)、強(qiáng)對流天氣等極端狀況對船舶安全構(gòu)成直接威脅。依據(jù)SOLAS公約的規(guī)定，所有航行中的船舶都必須配備特定的無線電通信設(shè)備，以確保在全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)(GMDSS)的框架下，能夠進(jìn)行高效且可靠的遇險(xiǎn)和安全通信。語音廣播作為其中一種重要通信手段，能夠?qū)?shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)、海況信息及臺風(fēng)警告轉(zhuǎn)化為可聽的信息發(fā)送給船舶，船員第一時(shí)間獲取最新預(yù)警，能及時(shí)調(diào)整航行計(jì)劃或采取防護(hù)措施。
(二)應(yīng)急救援與協(xié)同調(diào)度
當(dāng)船舶遭遇碰撞、火災(zāi)或人員落水等緊急情況時(shí)，語音通信無疑是連接海上船只與岸上救助協(xié)調(diào)中心的關(guān)鍵紐帶。語音廣播能通過SSB和VHF等方式向遇險(xiǎn)船舶區(qū)域周邊發(fā)出協(xié)助信息，附近船舶收到信息后加入救助響應(yīng)。廣播還兼具實(shí)時(shí)共享救援指令、位置坐標(biāo)、物資調(diào)配、區(qū)域氣象情況、海況等信息，以便多個(gè)協(xié)作方信息同步，提高救援效率。
(三)安全預(yù)警與公共信息服務(wù)
語音廣播可對區(qū)域內(nèi)各類商、漁船播發(fā)商漁碰撞預(yù)警、海上構(gòu)筑物碰撞預(yù)警。當(dāng)船舶進(jìn)入某個(gè)航道時(shí)，可通過廣播系統(tǒng)對船舶進(jìn)行提醒。船舶在偏離航道或者有觸碰海上構(gòu)筑物時(shí)，可發(fā)起警告。此外，語音廣播還有港口引導(dǎo)航、交通組織、聯(lián)合服務(wù)等公共服務(wù)功能。
在海上通信場景中，傳統(tǒng)語音廣播高度依賴人工操作，長期以來存在效率與可靠性問題。以港口引導(dǎo)、交通組織等高頻服務(wù)為例，人工操作需重復(fù)執(zhí)行信息編輯、頻道切換、語音播報(bào)、回復(fù)確認(rèn)等流程，單次任務(wù)處理耗時(shí)較長，導(dǎo)致人力資源消耗集中，時(shí)間成本居高不下。操作人員在高頻次工作中易出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，不同地域人員的口音差異，以及操作時(shí)的注意力分散等人為因素，常導(dǎo)致信息漏發(fā)、錯讀或語義偏差，影響關(guān)鍵指令的準(zhǔn)確傳達(dá)。此外，當(dāng)廣播設(shè)備突發(fā)故障時(shí)，需人工排查故障點(diǎn)并介入修復(fù)，期間易造成播發(fā)延誤，尤其在氣象預(yù)警、應(yīng)急救援等時(shí)間敏感場景中，可能因響應(yīng)滯后導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)加劇。設(shè)備維護(hù)的人工依賴性也使得系統(tǒng)穩(wěn)定性不足，難以適應(yīng)海上復(fù)雜環(huán)境對通信可靠性的嚴(yán)苛要求。另外，傳統(tǒng)播發(fā)系統(tǒng)既不支持SSB業(yè)務(wù)及VHF業(yè)務(wù)同時(shí)播發(fā)，也不支持基于四線音頻及基于VOIP的發(fā)信設(shè)備同時(shí)播發(fā)，在資源整合方面存在明顯短板。
(一)智能語音合成技術(shù)：從文本到自然語音的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化
基于Transformer架構(gòu)的航海語音合成與交互系統(tǒng)，技術(shù)原理貫穿數(shù)據(jù)處理、模型構(gòu)建及信號智能解析全鏈條。數(shù)據(jù)層面構(gòu)建包含多語種航海術(shù)語(如IMO標(biāo)準(zhǔn)英語、普通話指令)的語音庫，經(jīng)清洗去噪后標(biāo)注音素、重音等語言學(xué)特征，提取梅爾頻譜、基頻等聲學(xué)參數(shù)，針對專業(yè)場景優(yōu)化發(fā)音規(guī)則以糾正多音字、標(biāo)點(diǎn)錯讀問題。核心模型采用端到端Transformer架構(gòu)，文本編碼器通過自注意力機(jī)制捕捉語義特征，結(jié)合時(shí)長預(yù)測器實(shí)現(xiàn)并行解碼生成梅爾頻譜，擴(kuò)散模型則通過漸進(jìn)去噪增強(qiáng)聲學(xué)細(xì)節(jié)自然度;聲碼器模塊利用WaveNet、HiFiGAN等深度學(xué)習(xí)模型，通過因果卷積或?qū)褂?xùn)練將聲學(xué)特征轉(zhuǎn)換為接近真人的語音波形，訓(xùn)練過程通過頻譜損失、對抗損失及多說話人嵌入技術(shù)提升合成精度與泛化能力。
實(shí)際應(yīng)用中，對接AIS系統(tǒng)后，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)解析目標(biāo)船舶位置，并對船舶進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。當(dāng)船舶進(jìn)入受管區(qū)域或可能觸發(fā)危險(xiǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動根據(jù)船舶名稱及行為，自動生成標(biāo)準(zhǔn)化播報(bào)文本，并能通過語音識別功能，根據(jù)船舶語音回復(fù)做下一步工作，無需人工干預(yù)。針對海上船舶的多樣性，為進(jìn)一步與國際化需求接軌，系統(tǒng)支持中、英等多語種實(shí)時(shí)切換，后續(xù)可以根據(jù)國際需要，開通更多語種，滿足不同海上用戶的需求，通過語音訓(xùn)練確保不同語言的播報(bào)風(fēng)格統(tǒng)一，避免因語言差異導(dǎo)致的理解偏差。
(二)兼容模擬數(shù)字通信：提升信號傳輸可靠性
系統(tǒng)集成SSB與VHF發(fā)射模塊的技術(shù)原理，在于構(gòu)建模擬與數(shù)字通信融合的智能架構(gòu)，通過AI算法實(shí)現(xiàn)通信模式的動態(tài)適配。硬件層面采用復(fù)合設(shè)計(jì)，SSB模塊基于單邊帶調(diào)制技術(shù)壓縮頻譜帶寬，提升遠(yuǎn)距離傳輸穩(wěn)定性;VHF模塊運(yùn)用數(shù)字調(diào)制技術(shù)增強(qiáng)抗干擾能力與傳輸精度，形成雙模式并行的硬件基礎(chǔ)。軟件層面通過實(shí)時(shí)信號監(jiān)測模塊采集信道參數(shù)(信噪比、干擾強(qiáng)度、多徑衰落)，AI算法基于多目標(biāo)優(yōu)化模型(可靠性、頻譜效率、抗干擾能力)，采用模式識別或強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略評估模擬與數(shù)字模式的傳輸質(zhì)量，動態(tài)選擇最優(yōu)方案：信道條件良好時(shí)啟用數(shù)字模式實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，復(fù)雜環(huán)境下切換至模擬模式保障基礎(chǔ)通信。系統(tǒng)通過自適應(yīng)調(diào)制解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)模式無縫切換，結(jié)合頻譜感知與資源分配機(jī)制動態(tài)協(xié)調(diào)功率與頻段，構(gòu)建兼容性與靈活性兼?zhèn)涞耐ㄐ畔到y(tǒng)。
在實(shí)際應(yīng)用中，語音廣播與AIS、VTS等進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，能有效判斷出目標(biāo)船舶的通信位置，并根據(jù)其距離、周邊環(huán)境等因素，通過對通信模式、頻道、天線等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出通信效能圖譜，并給出優(yōu)選提示，供值守人員參考，有效降低了值守人員在多頻道、多模式下反復(fù)測試的問題，提高了通信效果。針對傳統(tǒng)通信的問題，AI語音廣播能有效控制錄制時(shí)環(huán)境雜聲，通過優(yōu)選方案，可為接收方提供較好通信效果的方式，進(jìn)一步提高服務(wù)質(zhì)量;針對特定船舶，可利用數(shù)字SSB或VHF方式，實(shí)現(xiàn)聯(lián)播、組播及單播，適合特定工作使用，有效解決傳統(tǒng)系統(tǒng)“聽得見、聽不清”的問題。
(三)智能調(diào)度與定時(shí)播發(fā)：構(gòu)建自動化廣播體系
系統(tǒng)通過動態(tài)任務(wù)規(guī)劃算法與強(qiáng)化學(xué)習(xí)調(diào)度模塊實(shí)現(xiàn)智能策略生成。動態(tài)任務(wù)規(guī)劃算法整合船舶位置、氣象緊急等級、頻段占用等多維數(shù)據(jù)，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型，運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)方法或啟發(fā)式規(guī)則完成通信資源的全局優(yōu)化配置，形成播發(fā)策略框架。強(qiáng)化學(xué)習(xí)調(diào)度模塊基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立“狀態(tài)-動作”映射，以通信效果、能耗、干擾抑制為優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)時(shí)采集AIS系統(tǒng)提供的目標(biāo)船舶坐標(biāo)及信道質(zhì)量等狀態(tài)信息，通過探索-利用機(jī)制迭代優(yōu)化通信模式、頻道選擇、功率配置等動作。信號傳輸中，系統(tǒng)基于電波傳播模型，結(jié)合通信距離與氣象環(huán)境動態(tài)調(diào)整參數(shù)，近距離采用高頻低功率數(shù)字模式，遠(yuǎn)距離或復(fù)雜環(huán)境切換至SSB模擬模式并優(yōu)化功率。頻段管理借助頻譜感知與沖突避免算法實(shí)現(xiàn)資源高效利用。
實(shí)際應(yīng)用中，通過智能化的播發(fā)策略，可以利用AIS系統(tǒng)獲取目標(biāo)船舶坐標(biāo)，根據(jù)通信距離及環(huán)境因素，調(diào)整通信模式、頻道及功率，提高通信效果，降低能耗，減輕對其他船舶的通信干擾，有效利用智能化手段，降低系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，優(yōu)化播發(fā)任務(wù)工作計(jì)劃，從而令數(shù)據(jù)接入到語音發(fā)射更智能化，提高工作效率。
(一)資源層
資源層是水上安全通信系統(tǒng)的根基，負(fù)責(zé)管理SSB、VHF廣播系統(tǒng)的頻譜、通信設(shè)備、天線和網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)物理資源。它具備統(tǒng)一管理、調(diào)度及狀態(tài)監(jiān)控能力，為上層業(yè)務(wù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)承載提供底層支撐，如同為通信系統(tǒng)搭建起穩(wěn)固的物理框架，使各類資源有序運(yùn)作，保障基礎(chǔ)通信設(shè)施的正常運(yùn)行。
(二)服務(wù)層
服務(wù)層靈活調(diào)用資源層要素，實(shí)現(xiàn)資源調(diào)度、傳輸控制、網(wǎng)絡(luò)控制和業(yè)務(wù)適配等功能。通過合理調(diào)配資源，確保數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確、高效地接入系統(tǒng)，如同交通樞紐的調(diào)度中心，保障數(shù)據(jù)流通的順暢有序。傳輸服務(wù)子層將接入控制子層的數(shù)據(jù)收發(fā)能力封裝成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)承載類型的傳輸服務(wù)，如實(shí)時(shí)話音用于實(shí)時(shí)語音業(yè)務(wù)，無差錯長數(shù)據(jù)滿足對可通率要求高的應(yīng)用。它為上層應(yīng)用提供了穩(wěn)定、規(guī)范的數(shù)據(jù)傳輸通道，使不同類型業(yè)務(wù)能按需獲取合適的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
(三)應(yīng)用層
應(yīng)用層面向用戶，提供豐富的業(yè)務(wù)，包括SSB語音、VHF語音，同時(shí)拓展衛(wèi)星語音、AIS、DSC及短信、短報(bào)文等功能。這些業(yè)務(wù)根據(jù)實(shí)際需求靈活拓展，直接服務(wù)于水上安全通信的各類場景，滿足船舶航行、調(diào)度管理等多方面的通信需求，是通信系統(tǒng)與用戶交互的直接窗口。
(四)智能數(shù)據(jù)交互層
智能數(shù)據(jù)交互層收集來自應(yīng)用層、資源層的各種類型的語音業(yè)務(wù)、消息業(yè)務(wù)和設(shè)備接口數(shù)據(jù)，通過服務(wù)層處理后的業(yè)務(wù)流程、語音流和數(shù)據(jù)流等再反饋給應(yīng)用層、資源層。將這些不同來源、不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集合，為后續(xù)處理做準(zhǔn)備。通過數(shù)據(jù)存儲功能，將整合后的數(shù)據(jù)有序存儲。利用AI分析技術(shù)，對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度剖析，挖掘數(shù)據(jù)背后的潛在模式和規(guī)律，通過對各資源數(shù)據(jù)及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步提高播發(fā)任務(wù)的及時(shí)性、穩(wěn)定性及高效性，達(dá)到智能化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，并通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，通過通信熱力點(diǎn)數(shù)據(jù)，掌握船舶對通信業(yè)務(wù)的需求，使通信更有針對性，更貼合實(shí)際需求，進(jìn)一步提高通信服務(wù)質(zhì)量。
本文提出的基于AI的多模式電子語音廣播系統(tǒng)，通過智能語音合成、智能調(diào)度等技術(shù)突破，有效解決了傳統(tǒng)海上廣播的效率與可靠性問題。實(shí)測數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)在語音質(zhì)量、抗干擾能力、自動化水平等關(guān)鍵指標(biāo)上顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方案，具備廣闊的應(yīng)用前景。未來的發(fā)展思路包括：
跨模態(tài)融合與彈性交互：整合衛(wèi)星(如Inmarsat)與地面網(wǎng)絡(luò)(如5G)，構(gòu)建全域通信覆蓋體系，同時(shí)保留人工干預(yù)接口，實(shí)現(xiàn)“機(jī)器處理+人工校準(zhǔn)”的協(xié)同模式。
業(yè)務(wù)拓展與決策輔助深化：在智能航運(yùn)、生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域，從信息播發(fā)升級為“數(shù)據(jù)建模-風(fēng)險(xiǎn)分析-方案建議”服務(wù)，如為自動駕駛船舶提供航線風(fēng)險(xiǎn)評估，為管理部門提供數(shù)據(jù)支撐而非直接決策，強(qiáng)化“AI輔助、人工決斷”的互補(bǔ)定位。
更多廣播系統(tǒng)行業(yè)研究分析，詳見中國報(bào)告大廳《廣播系統(tǒng)行業(yè)報(bào)告匯總》。這里匯聚海量專業(yè)資料，深度剖析各行業(yè)發(fā)展態(tài)勢與趨勢，為您的決策提供堅(jiān)實(shí)依據(jù)。
更多詳細(xì)的行業(yè)數(shù)據(jù)盡在【數(shù)據(jù)庫】，涵蓋了宏觀數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、進(jìn)出口數(shù)據(jù)、價(jià)格數(shù)據(jù)及上市公司財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)等各類型數(shù)據(jù)內(nèi)容。
京公網(wǎng)安備 11010502031895號
