CN103529726A - 一种具有语音识别功能的智能开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有语音识别功能的智能开关，采用麦克风阵列拾取装置用于拾取语音命令，然后送入集成电路模块进行语音识别，得到相应的开或关控制命令进行语音识别，得到相应的开或关控制命令。这样拾取的语音命令更为清晰，集成电路模块进行语音识别时，就更为准确，从而提高语音识别能力，满足用户在日常噪音环境下的语音控制需求。

Description

一种具有语音识别功能的智能开关
技术领域
本发明属于电源开关技术领域，更为具体地讲，涉及一种具有语音识别功能的智能开关。
背景技术
现有技术中，用于家用电器、灯具控制开关品种多种多样，其中，比较先进的是具有语音识别功能的智能开关。
通过市场调查和专利检索，发现这些具有语音识别功能的智能开关对用户发出语音命令的声学环境和发声距离要求非常高，并且不具备抗噪处理技术和能力，难以满足在日常噪音环境下的控制需求。
如图1所示，当说话人A、B同时说话时，语音信号会相互干扰，导致智能开关对A、B两个人的语音同时进行采集而无法进行正常的命令控制。即使说话人B不发出语音，其它声源点产生的环境噪音也将干扰说话人A发出的语音命令，语音识别能力较弱，不能有效地实现对智能开关的控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有语音识别功能的智能开关，以提高语音识别能力，满足用户在日常噪音环境下的语音控制需求。
为实现上述目的，本发明具有语音识别功能的智能开关，包括集成电路模块、电器及灯具电源控制模块；集成电路模块根据识别出的开或关控制命令，通过电器及灯具电源控制模块接通或断开被控电器、灯具的电源；
其特征在于，还包括一麦克风阵列拾取装置，用于拾取语音命令，然后送入集成电路模块进行语音识别，得到相应的开或关控制命令。
本发明的发明目的是这样实现的：
麦克风阵列拾取装置是将两个麦克风的语音信号耦合为一个信号，即在两个麦克风的正前方形成一个接收区域，进而削减两个麦克风侧向的拾音效果。在频率响应中也可以根据时域中波束形成与空间滤波器相仿的应用，分析出接收到语音信号音源的方向以及其变化。该技术通常在手机和笔记本电脑中采用，它利用两个麦克风接收到声波的相位之间的差异对声波进行过滤，可以最大限度将环境背景声音滤掉，只剩下需要的语音信号。对于在嘈杂的环境下使用采用了这种配置的设备，在嘈杂的环境下能使听者听起来很清晰，没杂音。
本发明具有语音识别功能的智能开关采用麦克风阵列拾取装置用于拾取语音命令，然后送入集成电路模块进行语音识别，得到相应的开或关控制命令进行语音识别，得到相应的开或关控制命令。这样拾取的语音命令更为清晰，集成电路模块进行语音识别时，就更为准确，从而提高语音识别能力，满足用户在日常噪音环境下的语音控制需求。
附图说明
图1是现有具有语音识别功能的智能开关接收语音命令示意图；
图2是本发明具有语音识别功能的智能开关一具体实施方式原理框图；
图3是本发明具有语音识别功能的智能开关语音增强区域确定的流程图；
图4是一个声源的语音增强的示意图；
图5是多个声源示意图；
图6是多个声源语音增强的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图2是本发明具有语音识别功能的智能开关一具体实施方式原理框图。
在本实施例中，如图1所示，本发明具有语音识别功能的智能开关在现有集成电路模块1、电器及灯具电源控制模块2的基础上，增加了麦克风阵列拾取装置。
麦克风阵列拾取装置3拾取用户发出的语音命令，然后送入集成电路模块1进行语音识别，得到相应的开或关控制命令。集成电路模块1根据识别出的开或关控制命令，通过电器及灯具电源控制模块2接通或断开被控电器、灯具的电源。
在本实施例中，采用两颗驻极体麦克风或微机电（MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystems）麦克风构成麦克风阵列拾取装置3，两颗麦克风之间距离为7CM。
所述集成电路模块1包括系统级芯片（SoC，System on Chip）及其外围电路、AC-DC电路。其中，AC-DC电路将220v电源转换为5v作为系统级芯片的供电。
所述电器及灯具电源控制模块2包括继电器电路、电器及灯具控制电路。通过接通或断开继电器电路接通或断开被控电器、灯具的电源。在本实施例中，电器及灯具控制电路实现对电器、灯具的一些具体控制，如亮度等。
在本实施例中，通过麦克风阵列拾取装置3对用户发出的语音命令和其它语音噪音进行拾取，对所拾取的声音在集成电路模块1中进行麦克风阵列技术的处理，利用麦克风阵列能够判断声源方向的特征，结合语音识别技术判断出主声源和次声源，然后判定语音增强区域，以此产生新的增强区域，然后将新产生的增强区域内的声音进行语音识别处理，得到相应的开或关控制命令；集成电路模块1根据识别出的开或关控制命令，通过电器及灯具电源控制模块2接通或断开被控电器、灯具的电源。
其中，如图3所示，语音识别技术判断出主声源和次声源，然后判定语音增强区域，以此产生新的增强区域并进行语音增强为：
步骤一：判定声源数量
在本实施例中，如图4所示，集成电路模块默认对麦克风阵列拾取装置正前方夹角90度以内的语音进行增强，同时对90度以外的噪音进行衰减，然后，就该区域即正前方夹角90度范围内判断声源数量，如果只有一个声源，则将该声源方向的语音信号作为语音命令进行识别，即该发生源所在区域作为新的增强区域，转到步骤四；
如果存在多个发声源的情况，则需要进入步骤二以确定主声源；
步骤二：确定主声源
在本实施例中，如图5所示，当存在多个声源的情况下，根据所有声源声音能量的强弱进行排序，选取能量最强的2个声源作为进一步判定的对象。假定图4中，声源1和声源2为最强的语音信号。
如图6所示，对声源1的区域内进行语音增强，对声源1以外区域的噪音进行衰减，并将处理后的语音信号作为语音命令送入集成电路模块进行识别。
同理，对声源2的区域内进行语音增强，对声源2以外区域的噪音进行衰减，并将处理后的语音信号作为语音命令送入集成电路模块进行识别。
如果声源1、声源2的语音命令都能正常识别处理，或者都不能正常识别出来，那么则以麦克风阵列装置3拾取到语音信号的能量大小来判断主次声源，即能量大的声源为主声源，能量相对较小的为次声源。
如果其中一个声源的语音命令被识别出来，另外一个声源的语音命令没有被识别出来，则判定识别出来的声源为主声源，没有被识别出结果的为次声源。
步骤三：产生新的增强区域
以步骤二确定的主声源所在区域为新的增强区域，语音识别过程中，均对主声源夹角f区域内的声音进行增强，区域外的声音进行衰减，其中，夹角f根据具体情况确定。
步骤四：增强区域重置
在产生新的增强区域后，3分钟没有发出语音指令，则将增强区域重置为步骤一所述默认区域，进行重新增强区域的重新确定。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种具有语音识别功能的智能开关，包括集成电路模块、电器及灯具电源控制模块；集成电路模块根据识别出的开或关控制命令，通过电器及灯具电源控制模块接通或断开被控电器、灯具的电源；
其特征在于，还包括一麦克风阵列拾取装置，用于拾取语音命令，然后送入集成电路模块进行语音识别，得到相应的开或关控制命令。
2.根据权利要求1所示的智能开关，其特征在于，所述的麦风阵列拾取装置为两颗驻极体麦克风或微机电（MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystems）麦克风，两颗麦克风之间距离为7CM。
3.根据权利要求1所示的智能开关，其特征在于，所述的集成电路模块进行语音识别前，还要利用麦克风阵列能够判断声源方向的特征，结合语音识别技术判断出主声源和次声源判断出主声源和次声源，然后判定语音增强区域，以此产生新的增强区域并进行语音增强：
（1）、判定声源数量
集成电路模块默认对麦克风阵列拾取装置正前方夹角90度以内的语音进行增强，同时对90度以外的噪音进行衰减，然后，就该区域即正前方夹角90度范围内判断声源数量，如果只有一个声源，则将该声源方向的语音信号作为语音命令进行识别，即该发生源所在区域作为新的增强区域，转到步骤（4）；
如果存在多个发声源的情况，则需要进入步骤（2）以确定主声源；
（2）、确定主声源
当存在多个声源的情况下，根据所有声音能量的强弱进行排序，选取能量最强的2个声源，作为进一步判定的对象，所述的最强的2个声源用声源1、声源2表示；
对声源1的区域内进行语音增强，对声源1以外区域的噪音进行衰减，并将处理后的语音信号作为语音命令送入集成电路模块进行识别；
同理，对声源2的区域内进行语音增强，对声源2以外区域的噪音进行衰减，并将处理后的语音信号作为语音命令送入集成电路模块进行识别；
如果声源1、声源2的语音命令都能正常识别处理，或者都不能正常识别出来，那么则以麦克风阵列装置3拾取到语音信号的能量大小来判断主次声源，即能量大的声源为主声源，能量相对较小的为次声源；
如果其中一个声源的语音命令被识别出来，另外一个声源的语音命令没有被识别出来，则判定识别出来的声源为主声源，没有被识别出结果的为次声源；
（3）、产生新的增强区域
以步骤（2）确定的主声源所在区域为新的增强区域，语音识别过程中，均对主声源夹角f区域内的声音进行增强，区域外的声音进行衰减，其中，夹角f根据具体情况确定；
（4）、增强区域重置
在产生新的增强区域后，3分钟没有发出语音指令，则将增强区域重置为步骤一所述默认区域，进行重新增强区域的重新确定。
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