CN101123428A - 可以进行动态设置的语音识别智能电子遥控开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种语音识别智能电子遥控开关，同时具有语音遥控与手工按键控制的控制方法，按键控制同语音命令控制互相兼容。键盘和语音的命令通过CPU发送给双向可控硅。对于采用SD技术的方案，采用预先录音控制命令，复用被控制按键进行动态关联的方法，达到了可以增加语音，删除语音，对增加删除操作进行回滚的功能以及语音动态关联多路开关按键的效果。对于SI技术的方案，它采用预先设置小命令词表同时配合动态设置方法的技术将词表命令同开关组中具体的某一个开关进行关联，也可以增加关联，删除关联。达到了使用特定语音命令内容控制特定开关的目的。在没有设置语音命令的条件下，该开关就是一个普通电子开关。

Description

可以进行动态设置的语音识别智能电子遥控开关

技术领域：

本发明涉及一种使用语音识别技术，同时具有语音动态设置功能与手工按键的语音识别电子遥控开关。

背景技术：

语音识别技术一般分为SD，SI两种类型，该技术可以用于家庭中对电器的控制，SD同SI各有其优点，SD控制可以根据用户的需要随机设定词汇，但是其识别依赖于特定的人的语音，SI控制采用预先设定词汇的方法，识别不依赖于特定的人的语音。但是词汇比较单一，固定。先进的语音识别开关应该能够具有SD的功能，又有SI的功能，同时提供好的将语音命令动态同被控制的电器进行关联，并能够兼容传统的手工按健的特点。

发明内容：

本发明的电子开关可以分别提供SD，SI技术，对于SD技术的部分，本产品提供用户语音录入的功能，同时提供了动态设置语音命令的方法，该方法能够将用户特定的词汇同某个特定的被控开关关联起来，一个开关可以被多个不同的语音命令同时控制，本产品提供多路开关的语音动态设置。对于SI部分，不需要预先进行语音训练，系统预先提供一个通用的小命令词汇表，同时提供了动态设置语音命令的方法，该方法能够将通用的小命令词汇表中的命令同某个特定的被控开关按键关联起来。而且一旦采用这种方法完成语音设置，任何用户都能够使用同样的命令语音对被关联的开关进行控制，即只要语音命令词汇表(里面可以有1到m个命令词汇)中的某个命令词汇(记为A)和一组开关组(里面可以有1到n个开关)中的任意某一个开关(记为B)进行了关联(记为(A-＞B)。就可以采用命令词汇表中的这个特定命令(A)对改组开关组中的这个特定开关(B)进行单独的打开或者关闭控制。通过上述的关联机制，实现了语音命令同受控对象的关联，实现了语音遥控功能。

无论采用那种技术，该开关都能够同时提供按键功能，按键和语音命令都能够对该开关进行控制而且这种两种控制是一致的，比如可以使用语音命令打开某个开关，这时候该开关对应的按键就能够关掉这个开关。

技术方案以及原理

本发明的目的是这样实现的：采用基于DSP内核的CPU处理芯片，芯片上运行处理程序。对于采用SI技术的部分来说，将需要识别的SI相关语音的命令小词汇表放入到系统的固定存取区上，比如Mask Rom或者Flash甚至芯片内部(如果芯片支持)。采用动态设置技术将词汇同被控制的开关进行关联。对于SD技术的产品来说，则不需要预先定义的词汇表，而是由用户自己录入词汇。由系统进行引导，将SD的命令以同受控的开关进行映射，映射关系存储在非易失存储器上，比如flash，SEEPROM或者EEPROM等等。

SD语音的识别以及动态映射维护的处理方法：

整个系统工作在3个状态：增加语音，删除语音，正常工作。使用一个功能键进行状态的切换，切换的顺序是：

以上的三个状态，正常工作是默认状态，其他的两个状态，需要使用LED进行状态提示。

增加语音的并且动态关联的方法：

1.使用功能按健，切换到增加语音的功能上，语音录入前，首先按受控的开关按健，由系统纪录该按键的信息，比如对于一个m键开关，用户按其中的键n(n＜m)，则系统纪录当前受控键为n，然后进入录音状态。

2.开始录音，采用每个词汇录音两次的方法，其中，第二次录音是对第一次录音的确认。

3.录音的2个词汇进行比较，训练，如果不一致，则重新录音，如果一致则该语音通过，通过的语音被纪录到词汇表中，修改词汇表中词汇的数目，同时，刚才的受控键n进行关联映射。映射关系放置于受控键n的控制词汇表的末端，记录下关联词汇在词汇表中的位置。语音以及关联数据存放入非易失存储器内。

4.上述1-3的步骤重复进行，不断录入词汇，用户可以根据自己的需要对m键开关的每个按键都进行类似的录入控制语音的过程，则m个按键通过上述方式都同某一个或几个特定的语音进行了关联，受到这1个或n个词汇的控制，如果某个键没有录入语音，则该键不受语音控制。

5.使用一个数组定义开关每个按键的状态。每次语音命令到达，系统首先分析词汇内容，然后查同该词汇映射的按键。然后修改数组中该按键对应的状态，简单的可以采用取反的方法，比如0变1，1变0。

6.对于状态改变的按键，执行开或者关的操作。

7.由于是采用两次录音技术，系统使用LED等提示方法通知用户，这样将录音过程细分成了3个阶段：第一次录音阶段，第二次录音阶段和训练阶段，每个阶段都有相关的LED灯进行提示。如果第一次录音结果和第二次录影结果不一致，则系统自动返回第一录音阶段重新录音，反之，如果两次录音结果一致，系统进入训练状态，训练完毕以后，系统依旧回到第一次录音状态，进行下一个词汇的录音工作。

8.系统有5个状态LED指示灯，其中两个表明用户工作在增加状态还是删除状态，另外三个提示用户在录音中的状态。

删除语音并且动态关联的方法：

1.使用功能按健，进入删除语音的状态。然后按受控的按键。比如，一个m键的开关，按其中的第n个键(n＜m)。系统纪录受控按键信息。

2.系统搜索受控按键的命令关联表，得到该按键最后录入的词汇在词汇表中的位置。

3.系统在词汇表中删除该词汇，修改词汇表中的词汇的数目。同时修改该受控键的命令关联表。修改以后的内容，存入非易失存储器。

增加、删除中的回滚处理：

语音增加以及删除中，用户可以回滚刚才的操作，比如连续录制了n个词汇，但是没有按确定键确认录入，则用户可以选择按取消键进行回滚。方法如下：

1.增加和删除词汇的过程中，使用一个结构数组纪录新增加和删除的词汇在词汇表中的位置，同时纪录该词汇控制的开关的编号。

2.连续录入n个词汇以后，如果用户按确定，则该结构数组清空，用户接受刚才对于的词汇的增加或者删除，反之，如果用户按取消，则程序从结构数组中取得刚才纪录的信息，首先在结构数组中依次取得录入的信息，对于增加功能的回滚，在词汇表中将对应编号的词汇删除，然后从按键命令关联表中清楚该词汇的标记。对于删除功能的回滚，则不执行刚才进行的删除动作。

正常工作状态下的键盘，语音双控的处理：

系统回到正常的工作状态下。如果词汇表中有词汇，则系统进入语音识别环节，当用户输入语音命令，则按照增加语音命令中的步骤5执行，如果在语音识别状态下，用户输入按键，则退出语音识别状态，分析得到键值，然后修改数组中该按键对应的状态。比如状态取反，对于状态改变的按键，执行开或者关的操作。如果词汇表中没有词汇，则系统直接进入按键控制阶段，监控键盘按健，分析得到键值，然后修改数组中该按键对应的状态。比如状态取反，对于状态改变的按键，执行开或者关的操作。

考虑到开关状态是一个状态取反量，即每一个动作导致的下一个开关状态都是当前状态的取反。即动作p导致An＝～A。其中A是当前的状态，An是下一个状态。这里的动作p是来自语音或者键盘的命令动作。

定义：动作p是由于用户按下键盘或者使用命令词汇表中的语音命令而触发需要进行的一次行动。任意一次语音命令或一次按键都被认为是一次单独的动作。

SI语音的识别以及映射维护的处理方法：

SI语音技术开关的语音词汇表采用的是词汇预先录入，所以没有动态录音的功能。词汇表预先放在非易失存储器中，用户使用前，需要使用设置方法将词汇表中的词汇同某个被控制的开关进行关联。

设置技术有两种技术方法

1.硬件的拨码器方法：

这种设置采用的是在小词汇表的所有m个词汇中取其中n个词汇动态映射到开关对应的控制线路。这样，每个开关值能够使用词汇表中特定的一个词汇进行控制。比如对于一个4路开关，并且词汇表中有16个词汇。则选择16位拨码器，可以分为4组，每组4位，根据计算机二进制原理，该拨码器可以表示0-15中的任何一个数字，也就是有16种状态，如果词汇表有16个词汇，则每个组可以表示16个词汇中的一个词汇，这样，这个拨码器实现了在16个词汇中任选择4个词汇的目的。这种设置方法需要在系统上电之前预先设置。设置的修改需要修改拨号器。对应的数学描述如下：当a[I]＝j时(其中j是某个命令在命令词汇表中的序号，a是动态设置结果集，I是结果集的下标，代表开关序号)则称为在A结果集中，1号开关由命令词表中的第j号命令控制。这样，当用户发出小词汇表中的命令的时候，由程序首先识别命令是小词表中的哪个词汇，并且得到该词汇的对应序号，然后程序读取动态设置结果集合进行匹配就知道这个命令控制那个结果。比如用户说“厨房”是命令词汇表的第13号，拨码设置a[1]＝13。则当用户说“厨房”的时候，对应的1号开关打开。

2.动态设置映射的方法：

这种设置方采用的是在设置状态下使用按受控键动态关联该键同拥有m个词汇的词汇表中词汇的映射。这样，每个开关受控键可以由m个词汇表中的选出来的n个词汇进行控制。比较灵活，比如一个16个词汇的词汇表，通过设置，可以实现：f个词汇控制1号开关，o个词汇控制2号开关，p个词汇控制3号开关，Q个词汇控制4号开关。其中(f+o+p+q＜＝16)，并且满足f∩o＝Φ，f∩p＝Φ，f∩p＝Φ，p∩o＝Φ，o∩q＝Φ，p∩q＝Φ的条件，即每个开关对应的控制词汇集中的词汇不能出现在其他开关对应的控制词汇集中。当然，如果用户如果需要更加广泛的动态关联，可以解除这个约束条件，这样，一个词汇可以同时控制开关上面的多个按健。

在SI技术下，系统有两种状态，设置状态，工作状态。使用功能键进行状态切换。在设置状态中，按受控键，系统纪录按键的次数，比如一个4路开关，SI词汇表有16个词，如果需要将词汇表中第二个位置上的语音词汇设置用来控制第3个按键，则在第3个按键上按2次。然后按确定键，系统接受这种设置。不同于拨码键盘，因为一个按键可以关联多个词汇。可以为开关上每个受控键分配一个数组，比如4路开关，则分配有4个数组，每个数组纪录同该按键关联的控制词汇在此词汇表中的位置。设置的结果保存在非易失存储器上，工作状态可以引用SD工作状态的内容进行相同的相关定义：

考虑到开关状态是一个状态取反量，即每一个动作导致的下一个开关状态都是当前状态的取反。即动作p导致An＝～A。其中A是当前的状态，An是下一个状态。这里的动作p是来自语音或者键盘的命令动作。

定义：动作p是由于用户按下键盘或者使用小命令词汇表中的语音命令而触发需要进行的一次行动。任意一次语音命令或一次按键都被认为是一次单独的动作。

有益效果：

采用上面的定义和处理方法，可以实现下面的几个效果：

对于SD功能：

1.系统能够动态的增加语音命令集合，同时用户可以动态的设置该语音命令集合中的语音命令同开关上的某个受控键进行关联，这样，以后这个语音就可以用来控制开关上的某个受控键。如果进入词汇增加状态，系统提供LED指示灯说明系统工作在增加状态，增加语音的时候，系统对录入语音进行训练。

2.用户可以动态删除语音命令集合中的词汇，被删除的词汇自动同被控制的按键脱离映射关联，每次删除某个特定受控键最后录入的语音词汇。如果进入词汇删除状态，系统提供LED指示灯说明系统工作在删除状态

3.录音和删除的过程中，如果录音的结果没有进行最后的确定，可以使用回滚技术取消已经录入的词汇或者恢复已经删除词汇。

4.采用2次录音的方式，一次是输入控制词汇，一次是进行控制词汇的确定输入，此外还有训练状态，系统使用LED等方式进行提示诉用户目前是在录音的那个阶段。

5.键盘和语音可以同时控制开关受控键，而且可以保持控制的一致性。既可以采取遥控，也可以采用手工控制。

6.断电以后，所有系统的关联，设置以及语音内容全部能够保留住。系统来电以后可以继续按原来的使用方法和语音命令进行控制和使用。

对于SI功能：

1.开关系统能够通过小命令词汇表提供用户可以使用的语音命令集合，用户可以采用动态设置的方法将小命令词汇表中的某个特定命令与开关组中的某个特定受控键进行关联，从而实现命令组中某个特定命令控制开关组中某个特定开关的要求。

2.用户的使用该开关(或开关组)前不需要进行预先对开关进行语音训练或者语音录音等工作，仅仅需要根据系统提供的小词汇表中的词汇对开关中的特定按键进行语音命令的关联。一旦这种关联设定，任何人使用同样的语音命令都可以对该特定受控键进行控制。该开关不分辨命令是那个用户发出的。而仅仅识别命令的内容是否正确，既具有语音遥控，又不针对特定的人的声音。方便了使用。

3.如果采用动态关联技术，则一个开关能够被小词表的几个词汇同时控制。关联的内容存放在非易失存储器中，无论硬件静态关联还是软件动态关联，调电以后系统的相关设置都能够正常保留。

4.该语音开关同时具有按键控制功能，按键控制与语音遥控可以配合使用，采用状态取反的方法将语音命令控制与键盘控制进行了统一。这样，既可以采取遥控，也可以使用类似传统开关的手动控制。就能够实现语音命令控制与按键对开关操作的一致性。从而解决键盘与语音命令联合控制的问题。则该语音开关可以采用语音控制命令，又可以采用键盘来进行控制。

附图说明：下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

附图1基于SI的动态设置语音识别智能电子遥控开关原理图。

附图2SD技术的工作状态机。

附图3SI动态设置状态机。

附图4SD技术的状态指示。

注：附图4中的指示，可以使用LED管进行。

具体实施方式：

图1中，在flash，EEPROM或MaskRom中间存放入运行程序以及命令小词汇表数据，对于有些DSP芯片内部有一定的存储空间的情况下，这个部分可以不需要，数据存放于DSP芯片内部。

SD技术部分：使用功能键配合软件状态机进行工作状态的切换。没有语音设置的条件下，系统进入按键循环中，处理按键，这个时候，系统相当于一个普通开关。如果需要对某个受控键进行遥控，进入增加语音状态。按受控键，软件纪录键信息，然后软件启动录音程序，录两次语音，然后进行训练匹配，如果通过，使用软件纪录该词汇同受控键的关联信息，存放到非易失存储器。然后继续下个一词的录音。用户如果确定录音的词汇，不打算继续录音，则系统进入正常工作状态，启动语音功能，如果用户取消刚才的录音，则系统回滚刚才的录音内容。

系统在工作状态下，软件根据是否有录音，决定工作机的状态，在有语音设置的情况下，系统进入语音识别状态，正常工作中，用户的语音命令通过麦克风进行采集，然后送入到DSP芯片内部进行数据处理，系统不断监听用户的语音词汇，并且不断的识别。如果发现有匹配的词汇，则利用该词汇寻找其对应的开关受控键，并进行控制。识别中，如果有按键按下，则立即处理按键信息，这个时候，键盘工作部分启动。达到双控的目的。

对于SI硬件设置技术：

系统需要预先进行硬件拨号器的配置。选择命令词汇表中的词汇同受控键关联。如果没有进行语音关联配置，系统相当于一个普通的键盘开关。如果设置了语音关联配置，处理程序将该语音命令内容同命令小词汇表中的命令进行匹配，该匹配仅仅匹配语音命令内容，而不检查说话人的语音，即与说话人无关。如果语音命令匹配，则读取拨号器中的动态设置内容，看看该语音命令控制那一个开关。一旦匹配发现该语音控制比如1号开关，则输出利用光电隔离器驱动双向可控制硅打开或者关闭开关。图1显示了该语音系统可以驱动两路开关，实际开关中可以根据需要驱动更多路开关。

同时，如果用户采用键盘命令，则系统将直接处理该键盘对应的开关。首先对该开关原状态量取反，然后将该状态输出给光电隔离器控制双向可控硅的打开，关闭状态。

对于SI软件设置技术：

系统需要预先进行软件关联的设置，如果没有进行语音关联配置，系统相当于一个普通的键盘开关。设置的过程，相当于连续按需要受控键，系统纪录按键的次数，比如5次，就说明，词汇表中的第5个词同该按受控键关联。信息纪录到非易失存储器中。然后启动语音识别程序。这里同SI硬件设置方面，仅仅设置方面的不同，正常工作中，工作的原理以及实现方法是一样的。

Claims (7)

1.SD版本开关同特定的人说话相关，如果需要使用语音功能，动态设置用户语音词汇，系统分为工作状态，增加语音状态，删除语音状态三种状态。每个状态使用LED等方法进行了状态提示。

2.SD版本开关增加语音状态中，使用二次录音的方法，录音前先按需要被语音控制的按键，则后续录入的语音同该被控制按键进行关联，这些语音命令就用来控制这个按键。录音如果不满意，还可以进行回滚。增加词汇过程中关联的核心是复用了需要被语音控制的按键，这个按健在工作状态的时候相当于普通按健，在增加语音状态中，通知系统语音录入的命令同该键进行关联。录音过程分为3个阶段：第一次录音，第二次录音以及接受词汇。每个状态，使用LED进行状态提示。利用复用被控制按键进行动态关联的方法可以对多路开关上面的每路按键都进行这样的相关设置。

3.SD版本开关可以删除开关某个按键里面的词汇，删除的原则是，删除该按键最后录入的那个词汇。删除以后的词汇如果不确定还可以进行回滚。删除词汇关联的核心是复用了需要被语音控制的按键，这个按健在工作状态的时候相当于普通按健，在删除状态中，通知系统删除该按键上关联的最后一个录入的语音控制命令。利用复用被控制按键进行动态关联方法可以对多路开关上面的每路按键都进行这样的相关删除。

4.SI版本开关只识别语音内容，与说话人无关，使用前不需要进行语音训练以及录音。但需要预先提供用户词汇表以及每个词在词汇表中的位置。且无法增加，删除词汇表中的词汇，无法使用词汇表以外的词汇，但是可以动态的从词汇表中选择词汇同被控制键关联。硬件设置，使用了外设的拨码器等设置。软件的关联，在设置状态下，复用控制按健，采用纪录被控制按健的按键次数得到词汇表中的词汇的位置

5.SI版本开关硬件关联的方法，每个开关只能够关联命令词汇表中的一个词汇，使用软件关联的方法，一个开关可以关联命令表中的多个词汇。使用软件进行的关联，可以利用软件程序，在设置状态下，通过输入特定的数字取消该关联，使用硬件的关联，可以调整拨号器取消该关联。

6.两种版本的语音遥控开关都同时提供了键盘控制的部分，语音部分和键盘控制可以进行双控，而且不互相冲突。允许一个按键由多个不同的语音来控制，采用了状态取反的方法进行操作，每个命令操作的结果是在上一个命令的结果的基础上取反，无论语音还是按键都遵守这个规则。保证控制结果不发生不一致的现象。

7.开关存储的内容可以进行保存，掉电以后信息不丢失。在没有进行任何语音配置的条件下，该开关相当于一个普通电子开关。

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