通过激光器进行Python音频传输

我目前正在开展一个比较简单的项目，直到现在。基础项目是使用音频转换在激光器上传输数据/消息。简而言之过程目前是这样通过激光器进行Python音频传输

用户输入一个消息
消息变成二进制
对于每个1和0的二进制消息中，它起着对应音调的信号，其在我的情况下，250赫兹为1和450赫兹为0.
输出音频通过立体声电缆发送到音频变压器，使用镭射装置
太阳能电池板充当麦克风并记录传入“声音”作为文件
它们播放文件并读取音调，并尝试将每个250和450赫兹与1或0（这是我的问题所在）匹配。

直到声音的实际处理很好，我目前的问题如下。

我在x时间播放每个音调，在接收端记录y个时间，y时间被削减多次采样，然后通过样本分析样本，然后记录每个频率。这是低效和不准确的。无论何时播放音调，我都有过许多问题，因为它经常听到两次音，或根本听不到它，这完全抛弃了整个信息。
我试图将它的采样率与每个音调播放的时间相匹配，但除非相应对齐，否则不起作用。我只对“测试”和“嗨”等消息进行过一些成功的测试。我已经看过bpsk和fsk，但我感觉好像我已经在做类似的事情，但是我有一个糟糕的接收端来破译它。

这是全部用Python编写的，我非常感谢您提供的任何提示，建议或可能的实现。另外对于音调发射，我使用pyaudiere和录音我使用pyaudio。

谢谢！

-Steve

来源

2011-09-30 sbrichards

好问题 - 这是更多的DSP相关的不是编程有关，但这样你可能会想尝试http://DSP.stackexchange.com –

多久的是什么方法您目前使用的检测每个音调和？ –

可能重复[Binary Phase Shift Keying in Python]（http://stackoverflow.com/questions/7466715/binary-phase-shift-keying-in-python） –

这听起来像一个硬件问题。我很确定它是 FSK的工作。大多数现代FSK型系统使用PLL（锁相环芯片）进行实际检测。频率 - 电压或频率 - 电流电路也可用。

我已经在几十个爱好者书籍，数据表和网站上看到了实用电路。这里有几个：

Circuit for demodulating an FSK signal

PLL Tutorial

我希望这不只是一个行程下来的兔子洞，你 - 祝你好运！

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2011-09-30 07:33:49 Dogmug

使用自计时信号表示诸如Manchester code。这样你的时间只需要“足够好”，而且你主要担心在这种情况下检测频率的变化。在链接的文章中，高电平和低电平指的是电压，但没有必要的理由。您可以轻松使用高频和低频，或打开/关闭单个激光。

来源

2011-09-30 05:39:59 wberry

曼彻斯特码是一个很好的建议，但仍然存在实际音频检测的问题。 –

你可以在这个问题上抛出一个神经网络，给它一个样本的滑动窗口，并在每个时钟周期询问它在那个时刻的性质。您必须在训练数据上手动作出这些决定。 – wberry

你做通过听声音文件完整性检查（发送和接收），或与音频编辑器中查看波形，看他们是否大致声音或看起来是一样的？这样，您可以将问题缩小到通道引发的错误与您的软件分析。

你的解码/解调软件将需要能够确定并跟踪时间，从调制的一个频率到另一个音频信号的变化，那么你将需要单独测试此同步方法为偏移误差的同步方法。

来源

2011-09-30 19:12:24 hotpaw2

我会解决使用两个FIR滤波器，一个用于您正试图检测每个频率的接收端。滤波器的系数只是您正在查找的信号的副本（即一种情况下为250Hz，另一种情况下为450Hz）。您必须查看太阳能电池板的输出，以确定它是方波，正弦波还是其他类型的波形。过滤器的长度对应于音调的持续时间（即问题中的'x'）。样品并行馈入两个滤波器。需要

每个滤波器的输出进行整流（即取绝对值）和平滑。可以使用简单的移动平均在大约一半的时间内完成平滑（您可以尝试查找最佳值）。然后，如果比较平滑值（即a> b或b> a），则应该得到0和1的流。

事情要意识到：这是假设该通道表现为两个频率相同（即你得到类似SNR和衰减）。您可能需要调整一下您的频率，因为450Hz非常接近500Hz，这是250Hz的谐波。

来源

2011-10-03 08:20:11

通过激光器进行Python音频传输

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