CN102724349A - 一种具有语音识别功能的车载免提系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有语音识别功能的车载免提系统。该车载免提系统就是利用蓝牙技术与进入车内的蓝牙手机进行无线通信,通过语音识别技术来进行语音指令接听、拨出、音量控制等功能,在用户可以在手不离开方向盘的情况下,能完成语音拨号等功能。

Description

一种具有语音识别功能的车载免提系统
技术领域
本发明涉及语音识别,更具体地讲,涉及一种具有语音识别功能的车载免提系统。
背景技术
语音识别的研究涉及微机技术、人工智能、数字信号处理、模式识别、声学、语言学和认知科学等许多学科领域, 是一个多学科综合性研究领域。语音识别系统的基本过程包括: 采样、确定输入信号的起始点, 由数字滤波器直接地或模拟滤波器间接地计算语音谱、音调轮廓图估价、分解输入信号、单词识别和对输入信号做出响应。随着现代计算机技术的飞速发展和互联网技术的广泛应用, 车载系统正向智能化、信息化和网络化方向发展, 蓝牙通信技术在汽车等移动系统中得到广泛的应用。对于汽车环境中的移动终端用户, 基于开车时安全性的要求, 双手是不能离开方向盘的, 因此在汽车上拨打电话时, 使用语音作为人机交互的途径对于使用者来说是一种自然、安全和便捷的方式。语音处理系统大量地从 PC 平台向嵌入式平台转移来满足消费类电子产品中对于高性能、高稳健性的语音接口需求, 同时, 它也推动汽车电子的研究和应用, 使其成为汽车工业市场一个重要的增长点,随着蓝牙与语音识别技术的发展和完善, 嵌入式车载免提系统将会得到更加广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载免提系统,该系统能够保证用户在手不离开方向盘的情况下, 能完成语音拨号等功能。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种具有语音识别功能的车载免提系统,包括如下内容:
S1: 免提协议模型;
S2: 硬件结构;
S3: 识别过程;
S4: 通信过程
进一步,免提协议模型的内容包括:
S201: 音频网关 AG: 音频输入输出装置。此处为蓝牙手机端;
S202: 免提终端 HF: 音频网关的远端音频输入输出, 提供远程控制。此处为蓝牙免提终端;
进一步,硬件结构的模块包括:
S301: MCU:协调整个系统各部分之间的运转情况; 
S302: 蓝牙模块:根负责与蓝牙手机等其他它蓝牙设备进行无线连接和语音传输;此外,优选的,本发明所提供技术方案中的麦克风阵列全部由全指向麦克风组成或者由全指向麦克风和单指向麦克风组成或者全部由单指向麦克风组成
S303: PCM CODEC 模块:负责对蓝牙模块接口语音信号进行 PCM编解码, 有回声消除和噪声压制等功能;
S304: 语音识别模块:负责语音识别、语音合成等方面; 
S305: Flash :用于固化操作系统和应用程序等软件附图说明;
S306: SDRAM:作为程序和数据缓存;
S307: LCD:用于姓名及电话号码、日期、时间等显示;
S308: KeyBoard: 用于开机、菜单选择、私密通话切换等。
具体地,本发明所述的一种车载免提系统包括:
车载免提系统:利用车内的音响系统作为扬声器进行接听, 通过高灵敏度的传声器进行通话, 也可用蓝牙耳机切换到私密通话模式;
语音识别技术:语音识别的研究涉及微机技术、人工智能、数字信号处理、模式识别、声学、语言学和认知科学等许多学科领域, 是一个多学科综合性研究领域;
免提协议模型:蓝牙协议定义了多种应用模型, 该免提系统就是根据 Hands- Free Profile 开发的。在此操作模式里, 免提应用定义了两种设备角色: 音频网关 AG 和免提终端 HF;
硬件结构:车载免提系统主要包括蓝牙模块、语音识别模块、微控制器、Flash、接口电路及辅助电路;
识别过程:采用基于统计模型的面向非特定人算法,不需要引入繁琐的训练过程,其稳健性和识别性能都比特定人识别系统大大提高,在较大的识别词条数目下,识别性能也不会随着识别词条数目的增加有明显的下降,并且具有一定的抗噪能力;
通信过程:系统上电后先初始化,完成各项注册,若是初次使用则需要与蓝牙手机先进行匹配, 输入 PIN 码匹配成功后, 系统会建立 ACL 链路, 以后再次使用时就会直接匹配, 系统进入待机状态, 此时即可拨打和接听电话。
其中,通信过程中HF与 AG 要完成如图 5 所示的两个过程,具体内容如下:
1)      建立 SLC: 首先通过内部事件或用户动作建立起 RFCOMM层用来进行命令的传送, 然后由 HF 端先向 AG 端发送一个测试命令 AT+CIND=? 来获得 AG 所支持的指示器之间的映射及其响应范围和顺序, 再通过发送 AT+CIND? 得知 AG 指示器的当前状态,最后,HF 端发送AT+CMER 激活 AG 的指示器状态更新, 作为响应 AG自动发送+CIEV 命令返回相应的指示器的值, 当有服务或通话状态改变时, HF 端根据这些值的信息来更新
2)      建立语音: SLC 建立后, HF 端把命令“ATD139XXXXXXXX”发送到 AG, AG 根据这些号码拨出电话, 若拨打成功,AG 发送+CIEV: (call_setup=2) 通知 HF, 如果此时 SCO尚未建立, 则由 AG 发起建立 SCO, 从而在 HF 和 AG之间建立语音链接, 实现通话。
附图说明
图1是语音识别的基本原理框图;
图2是免提协议模型;
图3硬件结构图
图4识别模型图
图5通信过程框图
具体实施方式  
图1是语音识别的基本原理框图。语音识别系统的基本过程包括:采样、确定输入信号的起始点,由数字滤波器直接地或模拟滤波器间接地计算语音谱、音调轮廓图估价、分解输入信号、单词识别和对输入信号做出响应。语音识别的基本原理框图如图 1。
图2是是免提协议模型。在蓝牙协议栈和应用层之间加入 HF 控制层, 通过控制层负责免提终端和音频网关的基于 AT 命令的信号解析。
图3硬件结构图。车载免提系统主要包括蓝牙模块、语音识别模块、微控制器、Flash、接口电路及辅助电路,如图3所示。MCU 协调整个系统各部分之间的运转情况;蓝牙模块负责与蓝牙手机等其他它蓝牙设备进行无线连接和语音传输;PCM CODEC模块负责对蓝牙模块接口语音信号进行PCM编解码,有回声消除和噪声压制等功能;语音识别模块负责语音识别、语音合成等方面;Flash 用于固化操作系统和应用程序等软件;SDRAM作为程序和数据缓存;LED 作为状态指示; LCD 用于姓名及电话号码、日期、时间等显示; I/O 口采集汽车起动点火信号、输出音频切换控制等; KeyBoard 用于开机、菜单选择、私密通话切换等。
图4识别模型图。采用基于统计模型的面向非特定人算法,不需要引入繁琐的训练过程,其稳健性和识别性能都比特定人识别系统大大提高,在较大的识别词条数目下,识别性能也不会随着识别词条数目的增加有明显的下降,并且具有一定的抗噪能力,采用识别模型如图 4 所示。
图5通信过程框图。系统上电后先初始化,完成各项注册,若是初次使用则需要与蓝牙手机先进行匹配,输入 PIN 码匹配成功后,系统会建立ACL链路, 以后再次使用时就会直接匹配,系统进入待机状态,此时即可拨打和接听电话。下面以拨打某人的电话为例说明通信过程,假设要拨打的机主是小吴( 假定小吴的手机号码为 139XXXXXXXX),用户直接使用语音拨号指令“拨小吴”,在语音识别模块通过上述识别过程后,MCU 将号码发给蓝牙模块,由蓝牙模块通过 AT 指令完成。HF与 AG 要完成如图 5 所示的建立 SLC及建立语音两个过程。
整个系统已实现了工程样机基本功能测试,实现非特定人语音拨号、接听、音量控制、语音提示等基本功能。在电话本容量为 1000 情况下进行识别, 实验结果表明该系统的识别率大于 98%。此车载免提系统,有很强的灵活性和通用性, 通过一定功能扩充和修改,能满足不同的应用需求。

Claims (3)

1.一种具有语音识别功能的车载免提系统,其特征在于包括如下模块:
S1: 免提协议模型;
S2: 硬件结构;
S3: 识别过程;
S4: 通信过程。
2.根据权利要求1所述的具有语音识别功能的车载免提系统,其特征在于,所述的免提协议模型的内容包括:
S201: 音频网关 AG: 音频输入输出装置;此处为蓝牙手机端;
S202: 免提终端 HF: 音频网关的远端音频输入输出,提供远程控制;此处为蓝牙免提终端。
3.根据权利要求1所述的具有语音识别功能的车载免提系统,其特征在于,所述的硬件结构的模块包括:
S301: MCU:协调整个系统各部分之间的运转情况; 
S302: 蓝牙模块:根负责与蓝牙手机等其他它蓝牙设备进行无线连接和语音传输;
S303: PCM CODEC模块:负责对蓝牙模块接口语音信号进行 PCM编解码;
S304: 语音识别模块:负责语音识别、语音合成等方面; 
S305: Flash :用于固化操作系统和应用程序等软件附图说明;
S306: SDRAM:作为程序和数据缓存;
S307: LCD:用于姓名及电话号码、日期、时间等显示;
S308: KeyBoard:用于开机、菜单选择、私密通话切换。
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