CN102862587B - 一种铁路车机联控语音分析方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种铁路车机联控语音分析方法及设备，用于对车机联控中的语音信号进行分析得出联控呼通结果，包括如下步骤：1）将接收到的语音信号进行滤波处理，保留300-3400Hz的语音信号后进行A/D转换得到数字语音信号；2）从数字语音信号提取出车机联控中的声音流信息；3）按照设定的识别策略，将该声音流信息与车机联控中的标准通话模型进行匹配，提取出与该声音流信息相似度最大的标准通话模型作为匹配结果。本发明的铁路车机联控语音记录分析方法及设备通过每次呼通成功率来表示行车指挥车机联控通话的质量，可以有效的对事故责任、设备运行情况、每次呼通成功率等进行监督，为管理人员提供准确及时的分析依据。
Description
技术领域
本发明涉及铁路无线列车调度通讯系统，特别是一种对每次进站的列车联系呼叫内容进行实时记录、并自动语音识别分析是否成功联控的铁路机车联控语音分析方法及设备。
背景技术
目前铁路列车无线调度通信安全管理记录采用数字语音记录仪设备，对调车作业、行车调度指挥命令的语言、时间进行记录。相当于铁路行车指挥调度通信的黑匣子，是鉴定事故责任、监督工作质量的必备设备，为铁路安全管理及事故分析提供依据，是指挥列车安全正点运行及调车作业全过程进行记录监督，是调度通信系统不可缺少的组成部分。
现有技术中，铁路指挥列车安全正点运行的车机联控仅对联控时的语音进行记录，未能做到通过语音识别技术，对所记录的联控通话语音进行分析和识别。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，考虑现场应用环境和运用过程中存在着缺陷，提出一种能够对车机联控语音内容自动识别，判断是否联控成功的铁路机车联控语音分析方法及设备。
本发明采用如下技术方案：
一种铁路车机联控语音分析方法，用于对车机联控中的语音信号进行分析得出联控呼通结果，其特征在于：包括如下步骤
1)将接收到的语音信号进行滤波处理，保留300-3400Hz的语音信号后进行A/D转换得到数字语音信号；
2)从数字语音信号提取出车机联控中的声音流信息；
3)按照设定的识别策略，将该声音流信息与车机联控中的标准通话模型进行匹配，提取出与该声音流信息相似度最大的标准通话模型作为匹配结果。
进一步的，在步骤2)中的声音流信息为采用特征去噪算法以频率倒谱系数为主，配合上能量参数以其一阶、二阶差分组成一个多维的特征向量。
进一步的，在步骤3)中，设定的识别策略是采用基于小领域语言模型的连续语音识别和关键词检出策略，不考虑语音信息中无关的其它语言成分。
进一步的，在步骤3)中所述车机联控中的标准通话模型是人为设定的车机联控中采用的必要特征字。
进一步的，在步骤3)中若声音流信息与车机联控中标准通话模型特征字匹配，则表示联控呼通成功。
一种铁路车机联控语音记录分析设备，其特征在于：包括用于将车机联控中的语音信号进行特征提取获得车机联控声音流信号的语音提取装置、用于将声音流信号进行分析匹配获得车机联控结果的语音识别装置、存储装置、显示装置、以及与上述语音提取装置、语音识别装置、存储装置和显示装置相连的主处理装置，该主处理装置将声音流信号进行相应的算法分析，模数转换、编码和压缩后存储至存储装置，同时将来自语音识别装置车机联控结果进行相应的语音理解得出一次呼通率，并通过显示装置进行实时显示。
进一步的，还包括有用于对声音流信号进行实时在线查询和播放的喇叭装置，该喇叭装置与主处理装置相连。
进一步的，还包括用于实时监听声音流信号的电话接口，该电话接口与所述主处理装置相连。
进一步的，还包括用于远程查询声音流信号的以太网接口，该以太网接口与所述主处理装置相连。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的铁路车机联控语音分析方法提出了通过将车机联控中的标准通话模型与待识别的语音流信号进行匹配，取相似度最大的对应通话模型作为识别结果。通过每次呼通成功率来表示行车指挥车机联控通话的质量，可以有效的对事故责任、设备运行情况、每次呼通成功率等进行监督，为管理人员提供准确及时的分析依据。
本发明还提出了一种铁路车机联控语音记录分析设备，采用大规模数字集成电路完成对采集到的语音信号进行取样、编码、压缩和存储，不仅在车机联控时能对通话语音进行记录，还能够同时对车机联控语音内容自动识别，判断是否联控成功完整，以每次完整的呼叫、应答、确认为标准进行有效的数据成功统计；设备自带以太网和电话网接口，实现远程查询、分析统计、回放、监听和数据下载。并完全满足长时间话音记录、查询，播放和统计；具有可靠性高、操作简单、免维护等特点；该设备工作时无任何机械动作部分，具有抗震、使用寿命长、省电节能等特点，是铁路无线调度通信系统不可缺少的组成部分。
附图说明
图1为本发明的铁路车机联控语音记录分析设备的结构框图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
本发明主要应用于铁路车机联控所进行无线语音对讲环境，对其通话进行数字记录、识别、分析、查询、监听和监控，具有设备掉电后信息不丢失等优点。
一种铁路车机联控语音分析方法，用于对车机联控中的语音信号进行分析得出联控呼通结果，其特征在于：包括如下步骤
1)将接收到的语音信号进行滤波处理，保留300-3400Hz的语音信号后进行A/D转换得到数字语音信号；
2)从数字语音信号提取出车机联控中的声音流信息；
3)按照设定的识别策略，将该声音流信息与车机联控中的标准通话模型进行匹配，提取出与该声音流信息相似度最大的标准通话模型作为匹配结果。
在步骤2)中的声音流信息为采用特征去噪算法以频率倒谱系数为主，配合上能量参数以其一阶、二阶差分组成一个多维的特征向量。由于本设备提取的语音数据为电台接收解调出来的音频信号，其环境噪音较大，信噪比较小，故采用更为复杂的去噪算法。依照语言模型和声学模型对语音流信号进行理解分析。语音模型：采用统计语法的语言模型与基于规则语法结构命令语言模型。语法结构可以限定不同词之间的相互连接关系，减少了识别系统的搜索空间，这有利于提高系统的识别；声学模型，结合上下文相关的声学模型建模法，采用半连续或连续隐含马尔可夫模型拓扑结构，用状态之间的驻留和转移来描述语音样本的产生，是识别基元的确定和大批量高标准的训练数据。相对基于词的模型来说，词类语言模型的句法意义更明显，而且能够避免出现数据稀疏问题。
在步骤3)中，设定的识别策略是采用基于小领域语言模型的连续语音识别和关键词检出策略，不考虑语音信息中无关的其它语言成分，提高语义要素的识别率。用于对话系统，因为其具有忽略关键词以外的语音部分，很多口语现象可以被忽略掉而不影响关键词的识别性能。
在步骤3)中所述车机联控中的标准通话模型是人为设定的车机联控中采用的必要特征字。可以是铁路标准规定车机联控的通话格式标准，列车在规定的呼叫点按以下方式呼叫，机车：××(站)××(次)接近，车站：××(次)××(站)×道通过(停车)，机车：××(次)×道通过(停车),司机明白。可以从标准通话格式中提取出的特征值作为车机联控中的标准通话模型成立模式库，用来匹配待识别语音信号的特征值。在特征值的系统模板指导下的关键词检出具有很高的识别性能和鲁棒性，明显好于其它识别系统，且具有很好的可移植性。
在步骤3)中若声音流信息与车机联控中标准通话模型特征字匹配，则表示联控呼通成功。由铁标规定车机联控的标准通话模型中提出的特征字，如“站、次、接近、通过、停车、司机明白”作为特征值的系统匹配模板。在建立某次通话过程中如果出现与特征字相匹配，代表其一次联控呼通率成功。
参照图1，一种铁路车机联控语音记录分析设备，包括用于将车机联控中的语音信号进行特征提取获得车机联控声音流信号的语音提取装置1、用于将声音流信号进行分析匹配获得车机联控结果的语音识别装置2、存储装置3、显示装置4、以及主处理装置5。存储装置3、显示装置4与主处理装置5相连。语音提取装置1将提取到的声音流信息经量化编码后送至主处理装置5进行相应的算法分析，模数转换、编码和压缩后存储至存储装置3。语音识别装置2将车机联控结果经编码输出至主处理装置5进行相应的语音理解得出一次呼通率，并通过显示装置4进行实时显示，其中，存储装置可采用SD卡。
本发明还包括有用于对声音流信号进行实时在线查询和播放的喇叭装置6，用于实时监听声音流信号的电话接口7，用于远程查询声音流信号的以太网接口8，用于进行数据传输的USB接口9和PCM接口10。
具体的，采用嵌入式(ARM)作为主处理装置,全数字电路设计，将声音数据经过ADC转化，并通过抽取滤波器提取有用的声音数据形成语音流信号，通过特征提取将语音流数据量化编码后通过主处理装置进行相应的语音算法和信号检测。利用编码压缩算法解决了语音数字化后码率与记录时间的矛盾，用最新的信号压扩技术解决了语音动态范围与数字位的矛盾，有效地解决录音记录压缩，记录音质清晰，记录时间长。采用全中文大液晶屏显示，可通过电脑软件管理，人机界面友好，操作直观方便，设置权限查询等功能。配备了多路录音和电话远程查询接口，可以通过电话远程遥控查询和播放记录内容。录音内容可以通过SD卡转存到电脑中保存，方便管理。
简单来说本发明的铁路车机联控语音记录分析设备可实现的功能有：1、常规语音通话记录功能；2、录音回放功能；3、记录查询转储功能；4、实时监听功能；5、时间设置及校正功能；6、录音文件自动循环覆盖功能；7、语音识别和显示功能；8、远程查询播放功能。
上述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (8)
1.一种铁路车机联控语音分析方法，用于对车机联控中的语音信号进行分析得出联控呼通结果，其特征在于：包括如下步骤
1)将接收到的语音信号进行滤波处理，保留300-3400Hz的语音信号后进行A/D转换得到数字语音信号；
2)从数字语音信号提取出车机联控中的声音流信息，即采用特征去噪算法以频率倒谱系数为主，配合上能量参数以其一阶、二阶差分组成一个多维的特征向量；
3)按照设定的识别策略，将该声音流信息与车机联控中的标准通话模型进行匹配，提取出与该声音流信息相似度最大的标准通话模型作为匹配结果。
2.如权利要求1所述的一种铁路车机联控语音分析方法，其特征在于：在步骤3)中，设定的识别策略是采用基于小领域语言模型的连续语音识别和关键词检出策略，不考虑语音信息中无关的其它语言成分。
3.如权利要求2所述的一种铁路车机联控语音分析方法，其特征在于：在步骤3)中所述车机联控中的标准通话模型是人为设定的车机联控中采用的必要特征字。
4.如权利要求2或3所述的一种铁路车机联控语音分析方法，其特征在于：在步骤3)中若声音流信息与车机联控中标准通话模型特征字匹配，则表示联控呼通成功。
5.一种铁路车机联控语音记录分析设备，其特征在于：包括用于将车机联控中的语音信号进行特征提取获得车机联控声音流信号的语音提取装置、用于将声音流信号进行分析匹配获得车机联控结果的语音识别装置、存储装置、显示装置、以及与上述语音提取装置、语音识别装置、存储装置和显示装置相连的主处理装置，语音提取装置采用特征去噪算法以频率倒谱系数为主，配合上能量参数以其一阶、二阶差分组成一个多维的特征向量，该主处理装置将声音流信号进行相应的算法分析，模数转换、编码和压缩后存储至存储装置，同时将来自语音识别装置车机联控结果进行相应的语音理解得出一次呼通率，并通过显示装置进行实时显示。
6.如权利要求5所述的一种铁路车机联控语音记录分析设备，其特征在于：还包括有用于对声音流信号进行实时在线查询和播放的喇叭装置，该喇叭装置与主处理装置相连。
7.如权利要求6所述的一种铁路车机联控语音记录分析设备，其特征在于：还包括用于实时监听声音流信号的电话接口，该电话接口与所述主处理装置相连。
8.如权利要求7所述的一种铁路车机联控语音记录分析设备，其特征在于：还包括用于远程查询声音流信号的以太网接口，该以太网接口与所述主处理装置相连。
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