在当今信息化时代，语音通信技术的进步对应急救援、卫星通信等领域的发展至关重要。在卫星通信领域，窄带宽（甚低码率500bps以下）和远距离传输等技术限制一直是亟待攻克的行业难题。

作为国内领先的北斗应用技术企业 ，磐钴智能依托国家第二代北斗重大专项的应用推广与产业化，与中山大学CPNT Lab（北斗综合智能导航团队）展开深度合作，成功研发出具有自主知识产权的低码率语音压缩算法，并获得国家专利授权。如今，这一算法已升级至3.0版本，为北斗语音通信带来了革命性的突破。

此次升级以256bps为突破口，在提升语音传输效率、保障语音质量方面取得了重大突破，为卫星物联网通信带来了颠覆性的解决方案。

一、技术升级亮点

（一）极低码率下的高清语音保障

传统声码器在0.6kbps噪声环境下，语音质量会显著下降，MOS评分常低于2.8，难以满足实际需求。而低码率语音压缩算法融合中山大学技术研究成果，采用基于VQ-VAE与Transformer的端到端声码器，技术优势明显。

1、高效压缩

通过残差矢量量化（RVQ），对语音信号进行分层量化，精准提取关键特征。再结合因果Transformer序列预测模型，利用自回归特性，深入挖掘语音帧间的依赖关系，实现从1000bps到256bps的压缩，压缩比低至24.8%，极大减少了传输数据量。

2、卓越音质

在低至256bps的码率下，仍能保持DNSMOS评分大于2.8，主观音质可懂度完全达标。即便是在带宽极度受限的情况下，也能为用户呈现清晰、可理解的语音内容。

3、技术原理剖析

（1）VQ-VAE架构

构建分层量化体系，灵活支持256-2000bps的多码率输出。特别是在0.5kbps以下的编码场景中，打破传统技术瓶颈，实现高效编码。

（2）Transformer序列预测

借助Transformer强大的序列建模能力，对语音帧序列进行预测。搭配二进制编码，实现二次压缩，在保证音质的同时，进一步降低码率。

（二）复杂环境下的抗噪黑科技

在真实场景中，语音极易受到混响、嘈杂噪声干扰，如餐厅内的人声鼎沸、地铁中的轰鸣等。算法的低成本语音去噪技术，实现了双重技术突破。

1、频域RNNOISE模型

创新采用GRU网络取代传统噪声估计方式，大幅降低计算量，满足实时处理需求。不过，该方式可能会对音质造成轻微损伤。

2、时频域DPCRN模型

融合双路径RNN与卷积网络，通过复数频谱掩码滤波技术，在有效抑制噪声的同时，最大程度保留语音细节。经测试，该技术可使声码器在含噪环境下的平均DNSMOS评分从2.1提升至2.8（256bps码率），语音清晰度提升超40%。

（三）去噪实测，话音清晰

在数据集中进行测试，运用该去噪技术后，语音可懂度显著提升。原本被噪声掩盖的话语变得清晰可闻，背景噪声得到有效抑制，声音纯净度大幅提高。

（四）端到端部署与跨平台适配

强大的技术落地能力是该算法的核心竞争力之一。磐钴智能的方案支持ONNX格式模型部署，可轻松适配C++等轻量化环境。在龙芯CPU等嵌入式国产设备上，也能实现实时编码解码，实时因子RTF小于1。并且，该技术高度兼容北斗短报文、天通卫星等窄带信道，已成功应用于多个关键领域。

1、应急通信设备

在野外救援、远洋船舶等场景中，通过低码率语音，实现实时语音回传。即便码率低至256bps，语音依然清晰可辨，为应急指挥提供有力支持。

2、智能物联网终端

采用低功耗设计，完美适配卫星物联网传感器。在延长设备续航时间的同时，保障通信质量，推动物联网设备高效运行。

二、技术优势对比

三、行业应用场景

（一）卫星应急指挥

在地震、山区等极端环境下，传统通信手段常常失效。此时，低码率语音技术优势尽显，能以低码率快速传递关键指令。比如在地震救援现场，救援人员可通过相关设备，利用低码率语音将废墟下的情况、救援进展等信息及时反馈给指挥中心，解决了传统通信“听不清、传不出”的痛点，为救援行动争取宝贵时间。

（二）远洋监控与科考

船舶在远洋航行时，需要实时汇报航行状态。运用该算法，可将语音数据压缩后传输，数据量减少25%。这不仅节省了卫星通信成本，还提升了传输效率。例如，科考船在执行任务过程中，能通过低码率语音清晰汇报科考数据、海上情况等，保障远洋作业顺利进行。

（三）智慧安防与野外监测

将算法嵌入低功耗设备，可实现长续航语音采集与回传。在森林防火场景中，分布在林区的设备可实时采集声音信息，一旦监测到异常声响，如火灾引发的树木爆裂声、人为活动噪声等，能通过低码率语音快速回传至监控中心，助力及时发现火情。在边境监控方面，也能有效监测人员活动，保障边境安全。

四、研发历程

低码率语音压缩算法研发之路始于对国家重大需求的积极响应。在国家第二代北斗重大专项的引领下，磐钴智能携手中山大学CPNT Lab，汇聚了一批通信与语音处理领域的精英人才。

研发团队深知低码率语音压缩对于特殊通信环境（如偏僻地区、应急救援通信等）的深远意义，在项目初期便明确了以提升语音压缩效率、保障语音质量为核心目标的研发方向。

1、2021年

磐钴智能联合中山大学CPNT Lab启动“北斗语音压缩算法”专项研究，瞄准国家重大需求。

2、2022年

国内外首次成功研发低码率语音压缩算法，在使用北斗三号五级卡（1750字节）情况下，它能实现最长31秒的语音传输。

3、2023年

低码率语音压缩算法正式获得国家发明专利授权。

4、2024年

低码率语音压缩算法升级到2.0版本，算法在使用北斗三号五级卡（1750字节）的情况下，最长传输56秒的语音。

5、2025年

算法迭代至3.0版本，在2022年核心专利基础上形成专利族。实现从1000bps到256bps的压缩，仍能保持DNSMOS评分大于2.8，极大地提高了语音传输的效率和清晰度。这意味着在相同的带宽条件下，搭载了该算法的终端能够传输更长、更清晰的语音信息。

1.0、2.0版本的低码率语音压缩算法相继诞生，并在实际应用中取得显著成效，为北斗语音通信等领域提供了坚实的技术支撑。

如今，算法3.0版本的发布，是站在前序成果的肩膀上，针对行业更高标准和特殊场景需求所实现的一次质的飞跃。它再次印证了国家重大专项的支撑作用，让这一技术成果在国家战略布局中持续发挥价值。

每一次的算法升级，都是对行业标准的重新定义与提升。虽然一直被模仿，但磐钴智能很乐意因为自己的贡献而提高了行业整体服务水平。正如北斗系统推动全球卫星导航产业升级，我们乐见更多企业参与低码率语音压缩技术的普及。

未来，磐钴智能将继续秉承创新精神，加大研发投入，不断探索低码率语音压缩算法的更多可能性。我们将融合前沿的扩散模型（Diffusion Model）与多模态特征编码技术，正在向更低码率（150bps以下）发起挑战。同时，不断优化跨语言、多场景适配能力，致力于为全球卫星物联网通信提供具有中国智慧的“中国方案”，引领行业技术发展潮流。