CN106128287A - 一种基于智能语音交互的多媒体3d地形图及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图及其控制方法，包括一将地表地形按比例微缩后形成的立体地形图模型，其表面设置有用于显示相关地理位置的LED灯；还包括多媒体显示模块、语音播报模块、LED灯控制模块、语音采集模块和中央控制模块，中央控制模块可接收语音采集模块采集和传送的语音命令，并对语音命令进行语音识别和语义理解，形成相应的指令并发送给多媒体显示模块、语音播报模块和LED灯控制模块，实现相关地理位置多媒体信息的可视化显示、语音信息的播报以及地形图模型上相应LED灯的点亮和闪烁。本发明实现了地形图与实地景物及地理环境的有机整合，让用户足不出户即可对任意目标从大视角及局部进行直观、全面的了解。

Description

一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图及其控制方法

技术领域

本发明属于地图模型技术领域，涉及一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图及其控制方法。

背景技术

随着科学技术的突飞猛进，多媒体地图技术已经开始崭露头角。多媒体地图不同于静止的一成不变的传统模型地图，在多媒体地图中，现代科技、数字控制的声光电系统，将影像、音效同地图甚至更多的表现元素完美结合，展现出丰富、绚丽、互动、智能、多元、立体、趣味、逼真的动态。

目前，3D地图版本的手机导航已经深入了现代人的生活，由于立体模式给人清晰明快的感觉，所能提供的信息更加丰富，使得3D导航更方便更直观，有助于用户定位找到目标。目前市场上众多手机导航商家都在开发3D版本的地图软件，知名的有图吧导航，凯立德导航、高德导航等等。但是这些地图软件都属于数字地图，并非3D地形图模型，在展示地形、地貌等各类地理特征信息时，难以进行直观形象地展示，立体感仍然不强。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图，该地形图综合运用声光影技术，展示过程具有立体、动感、直观、强烈的视觉满足感。

本发明的另一目的在于提供上述基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图，包括：

地形图模型，所述地形图模型是对地表地形按比例微缩后形成的立体模型，其表面设置有用于显示相关地理位置的LED灯；且所述LED灯根据经纬度并按网格形式排布，每一LED灯对应一个唯一的位置坐标信息；各LED灯之间通过行连接线和列连接线连接而成，形成网格状的LED灯组；

多媒体显示模块，用于进行地形图模型上相关地理位置多媒体信息的可视化显示，所述多媒体信息包括文字、图片、影像以及动画；

语音播报模块：用于进行地形图模型上相关地理位置语音信息的播报；

LED灯控制模块，用于地形图模型上不同区域或地点的LED灯的点亮或闪烁控制；

语音采集模块，用于采集和传送用户的语音命令；

中央控制模块，用于接收语音采集模块采集到的语音命令，并对语音命令进行语音识别和语义理解，形成相应的指令并发送给多媒体显示模块、语音播报模块和LED灯控制模块，实现相关地理位置多媒体信息的可视化显示、语音信息的播报以及地形图模型上相应LED灯的点亮和闪烁；所述中央控制模块还用于储存地形图模型上不同区域和地点所对应的LED灯的位置信息，以及相关区域和地点的多媒体信息和语音信息。

进一步地，所述LED灯控制模块为嵌入式控制系统，包括微控制器，以及与微控制器相连接的串口电路、电源电路、行驱动电路和列驱动电路；其中：

所述微控制器，用于接收中央控制模块的指令，并控制行驱动电路和列驱动电路对LED灯进行扫描和选择性接通；

所述串口电路，用于实现微控制器与中央控制模块之间的通信；

所述电源电路，用于向微控制器提供电源；

所述列驱动电路具有若干输出端并分别与LED灯组的列连接线连接，用于控制LED灯组列连接线的接通；

所述行驱动电路具有若干输出端并分别与LED灯组的行连接线连接，用于控制LED灯组行连接线的接通。

上述基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法，包括如下步骤：

（1）语音采集模块采集用户发出的包含有特定地理位置内容的语音命令，并将该语音命令传送到中央控制模块，中央控制模块完成语音命令的语音识别和语义理解，得到明确的地理位置信息，并发送指令给多媒体显示模块和语音播报模块；

（2）根据中央控制模块的指令，多媒体显示模块对对应该地理位置的多媒体信息进行可视化显示，语音播报模块对对应该地理位置的语音信息进行播报；相关地理位置的多媒体信息和语音信息均预先储存于中央控制模块中；

（3）中央控制模块同时调取出该地理位置所对应的全部LED灯的位置信息，并向LED灯控制模块发送点亮相应LED灯的指令；

（4）根据中央控制模块的指令，LED灯控制模块控制地形图模型上该地理位置所对应LED灯的点亮或闪烁。

进一步地，步骤（4）中，LED灯控制模块的微控制器在接收中央控制模块发出的指令后，由微控制器向行驱动电路发送行显示信号、向列驱动电路发送列选通信号，由行驱动电路和列驱动电路对LED灯组进行全部扫描，并通过行连接线和列连接线的接通实现相应LED灯的点亮。

进一步地，步骤（4）中，所述LED灯的显示结果分为单点、线条、区域三种类型，显示方式包括常亮和闪烁，其中：

单点显示，是针对某一地理点位，进行该地理点位所对应单个LED灯的显示；

线条显示，是针对包括河流和道路在内的线形地理位置，进行该线形地理位置所对应的一串LED灯的显示；

区域显示，是针对某一地理区域，进行该区域内所有LED灯的显示。

进一步地，对于线条显示，还包括如下显示方式：

针对道路，交替从道路两端开始进行LED灯的逐次点亮并不断循环；针对河流，从河流初始点开始进行LED灯的逐次点亮并不断循环。

进一步地，步骤（4）中，所述LED灯组的扫描过程如下：

由微控制器先向行驱动电路发送要显示的第一行的行显示信号，再向列驱动电路发送列选通信号，对该行所有列进行一次扫描，再发送要显示的第二行的行显示信号，并进行该行所有列的扫描，如此不断循环，将所有LED灯扫描一遍。

（一）本发明成果应用前景

本发明成果可以应用于各大军区营级及以上的作战指挥中，让指战员在战术分析和设计时，能快速的获取各类与军事指挥相关的信息，从而做出正确的判断和方案。

本发明成果也可应用于县级或县级以上政府单位的城市规划中，让城市规划更方便、快捷、形象和科学。

本发明成果还可应用于城市规划展示、地理教学、交通方案设计等多种应用场景。

（二）本发明方案的有益效果

（1）利用语音控制功能实现3D地形图上要点、要塞、重要目标、战役战术区域、道路、河流等要素的快速查看，利用LED灯光等突出显示地形图上所要寻找的目标，通过多媒体显示模块和语音播报模块的多媒体展示，实现地形图与实地景物及地理环境的有机整合，让用户足不出户即可对任意目标从大视角及局部进行直观、全面的了解；

（2）以语音、文字、图片和视频图像等多种多媒体形式同步展示模型地形图中的各类相关信息，能够让用户生动、形象、快速、准确地认识和了解地形图模型所展示的内容，达到全方位、互动式的多媒体展示效果，有效实现地形图多媒体信息展示的目的；

（3）本发明地形图模型上的LED灯呈网格化布置，覆盖无死角，位置精度高，便于不同地理目标的灵活展示；

（4）本发明LED灯的显示方式多样，可实现点、线、面三种类型的显示，并可根据展示目标的不同选择不同的显示方式；

（5）LED灯的显示控制精确，通过点阵扫描实现LED灯的精确控制，而且响应速度快，准确度高。

附图说明

图1为本发明多媒体3D地形图的结构框图；

图2为本发明LED灯控制模块的结构框图；

图3为本发明LED灯组的结构示意图；

图4为本发明LED灯控制模块微控制器的电路原理图；

图5为本发明LED灯控制模块列驱动电路的电路原理图；

图6为本发明LED灯控制模块行驱动电路的电路原理图；

图中，1-LED灯组，2-多媒体显示模块，3-语音播报模块，4-LED灯控制模块，5-语音采集模块，6-中央控制模块，7-微控制器，8-串口电路，9-电源电路，10-行驱动电路，11-列驱动电路，12-LED灯，13-行连接线，14-列连接线。

具体实施方式

实施例1

如图1-6所示，一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图，包括：

地形图模型，所述地形图模型是对地表地形按比例微缩后形成的立体模型，其表面设置有用于显示相关地理位置的LED灯12；且LED灯12根据经纬度并按网格形式排布，每一LED灯对应一个唯一的位置坐标信息；各LED灯之间通过行连接线13和列连接线14连接而成，形成网格状的LED灯组，当某一LED灯所对应的行连接线13和列连接线14被接通时，该LED灯被点亮；

多媒体显示模块2，用于进行地形图模型上相关地理位置多媒体信息的可视化显示，所述多媒体信息包括文字、图片、影像以及动画；本实施例中，多媒体显示模块2由投影仪和幕布构成，投影仪可将相关多媒体信息投射在幕布上进行展示；

语音播报模块3：用于进行地形图模型上相关地理位置语音信息的播报；本实施例中，语音播报模块3可由音响构成；

LED灯控制模块4，用于地形图模型上不同区域或地点的LED灯12的点亮或闪烁控制；

语音采集模块5，用于采集用户的语音命令；本实施例中，语音采集模块5由一个带有语音采录功能的语音遥控器以及手机或平板电脑构成，语音采集模块5通过无线方式与中央控制模块6进行通信，在采集到用户语音命令后，可通过无线通信方式将语音信号传送给中央控制模块6；

中央控制模块6，通过无线通信方式接收语音采集模块5采集到的语音命令，并对语音命令进行语音识别和语义理解，形成相应的指令并发送给多媒体显示模块2、语音播报模块3和LED灯控制模块4，实现相关地理位置多媒体信息的可视化显示、语音信息的播报以及地形图模型上相应LED灯的点亮和闪烁；中央控制模块6还用于储存地形图模型上不同区域和地点所对应的LED灯的位置信息，以及相关区域和地点的多媒体信息和语音信息；

具体地，本实施例中，中央控制模块6由上位机构成，中央控制模块6内预装有语音识别软件，用于语音命令的识别和语义理解；在设备启用前，需将中央控制模块6内储存的多媒体信息和语音信息与地理位置信息进行预先匹配，经过语音命令的语音识别和语义理解后，中央控制模块6调用相应的多媒体信息和语音信息，并发送给多媒体显示模块2和语音播报模块3进行相应的演示和播报；同时，将LED灯位置信息发送给LED灯控制模块4，控制相应LED灯的点亮和闪烁。

本实施例中， LED灯控制模块4为嵌入式控制系统，包括微控制器7，以及与微控制器7相连接的串口电路8、电源电路9、行驱动电路10和列驱动电路11；其中：

所述微控制器7采用STM32F103C8T6主芯片，用于接收中央控制模块6的指令，并控制行驱动电路10和列驱动电路11对LED灯12进行扫描和选择性接通；STM32F103C8T6芯片采用32位的cortex-M3内核，最快速度可以达到72Mhz，可连接丰富的外围设备，比如DMA、电机控制PWM、PWM、温度传感器，程序存储器容量为64KB，支持2V-3.6V的电源电压；支持JTAG和SWD下载方式，具有三个定时器，2个SPI，2个UART，该芯片可以完全满足本发明的设计要求。

所述串口电路8，用于实现微控制器7与中央控制模块6之间的通信；

所述电源电路9，用于向微控制器7提供电源；

所述列驱动电路11具有若干输出端并分别与LED灯组1的列连接线14连接，用于控制LED灯组列连接线14的接通；列驱动电路11具体采用74HC154四-十六线译码器，74HC154是一款高速CMOS器件，74HC154引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC154译码器可接受4位高有效二进制地址输入，并提供16个互斥的低有效输出。74HC154的两个输入使能门电路可用于译码器选通，以消除输出端上的通常译码“假信号”，也可用于译码器扩展。该使能门电路包含两个“逻辑与”输入，必须置为低以便使能输出端。任选一个使能输入端作为数据输入，74HC154可充当一个1-16的多路分配器。当其余的使能输入端置低时，地址输出将会跟随应用的状态。

所述行驱动电路10具有若干输出端并分别与LED灯组1的行连接线13连接，用于控制LED灯组行连接线13的接通；行驱动电路10具体采用MBI5024驱动芯片，MBI5024是一个16位恒流LED驱动器，拥有16个等电流输出通道，并且等电流输出值不受输出端负载电压影响，可以输出精确的电流输出值，还可以利用一个电阻灵活的设定输出的电流值，具有快速的输出电流响应，拥有高达25MHZ时钟频率。MBI5024是利用最新的PrecisionDrive技术，专为LED显示面板设计的驱动IC，它内建的CMOS位移缓存器与栓锁功能，可以将串行的输入数据转换为平行输出的数据格式。MBI5024的输入电压范围值为3.3V至5V，提供16个电流源，可以在每个输出级提供3-45MA定点流量以驱动LED；使用者可以通过选用不同阻值的外接电阻器来调整MBI5024各输出级的电流大小，因此，使用者可以精确的控制LED的发光亮度。

本发明中，列驱动电路11主要是通过SPI的方式把GPIO口的数据发送到行驱动电路10；行驱动电路10通过LE和OE使能脚控制输出数据，同时也实现了把数据由串行转换为并行的目的。

实施例1中LED灯组1的点阵显示由32*16共512个发光二极管组成，控制时，分别控制由行驱动电路10（串转并芯片MBI5024）转化而来的32个行控制口和列驱动电路11（4-16译码器74HC154电路）产生的16个列控制口，即可实现LED灯12的选择性接通。

经测定，本发明多媒体3D地形图可达到如下技术指标：

（1）互动灵敏度达到800毫秒以内；

（2）位置识别率达到90%以上；

（3）投影画面清晰度可达到1200P；

（4）地理信息播报点位数最多可达到512点。

实施例2

实施例1所述基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法，包括如下步骤：

（1）语音采集模块采集用户发出的包含有特定地理位置内容的语音命令，并将该语音命令传送到中央控制模块，中央控制模块完成语音命令的语音识别和语义理解，得到明确的地理位置信息，并发送指令给多媒体显示模块和语音播报模块；语音命令的识别和语义理解主要通过预装在中央控制模块内的语音识别软件实现，具体可选用讯飞离线语音或百度语音助手等；

（2）根据中央控制模块的指令，多媒体显示模块对对应该地理位置的多媒体信息进行可视化显示，语音播报模块对对应该地理位置的语音信息进行播报；相关地理位置的多媒体信息和语音信息均预先储存于中央控制模块中，中央控制模块根据地理位置信息与多媒体信息的匹配关系，调用相应的多媒体信息和语音信息，并发送给多媒体显示模块和语音播报模块进行相应的演示和播报；

（3）中央控制模块同时调取出该地理位置所对应的全部LED灯的位置信息，并向LED灯控制模块发送点亮相应LED灯的的指令；

（4）根据中央控制模块的指令，LED灯控制模块控制地形图模型上该地理位置所对应LED灯的点亮或闪烁；该过程具体如下：

由微控制器先向行驱动电路发送要显示的第一行的行显示信号，再向列驱动电路发送列选通信号，对该行所有列进行一次扫描，再发送要显示的第二行的行显示信号，并进行该行所有列的扫描，如此不断循环，将所有LED灯扫描一遍；通过行连接线和列连接线的接通实现相应LED灯的点亮。

上述步骤（4）中，所述LED灯的显示结果分为单点、线条、区域三种类型，显示方式包括常亮和闪烁，其中：

单点显示，是针对某一地理点位，进行该地理点位所对应单个LED灯的显示；

线条显示，是针对包括河流和道路在内的线形地理位置，进行该线形地理位置所对应的一串LED灯的显示；

区域显示，是针对某一地理区域，进行该区域内所有LED灯的显示。

进一步地，对于线条显示，还包括如下显示方式：

针对道路，交替从道路两端开始进行LED灯的逐次点亮并不断循环；针对河流，从河流初始点开始进行LED灯的逐次点亮并不断循环。

Claims (7)

1.一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图，其特征在于，包括：

地形图模型，所述地形图模型是对地表地形按比例微缩后形成的立体模型，其表面设置有用于显示相关地理位置的LED灯；且所述LED灯根据经纬度并按网格形式排布，每一LED灯对应一个唯一的位置坐标信息；各LED灯之间通过行连接线和列连接线连接而成，形成网格状的LED灯组；

多媒体显示模块，用于进行地形图模型上相关地理位置多媒体信息的可视化显示；

语音播报模块：用于进行地形图模型上相关地理位置语音信息的播报；

LED灯控制模块，用于地形图模型上不同区域或地点LED灯的点亮或闪烁控制；

语音采集模块，用于采集和传送用户的语音命令；

中央控制模块，用于接收语音采集模块采集和传送的语音命令，并对语音命令进行语音识别和语义理解，形成相应的指令并发送给多媒体显示模块、语音播报模块和LED灯控制模块，实现相关地理位置多媒体信息的可视化显示、语音信息的播报以及地形图模型上相应LED灯的点亮和闪烁；所述中央控制模块还用于储存地形图模型上不同区域和地点所对应的LED灯的位置信息，以及相关区域和地点的多媒体信息及语音信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图，其特征在于，所述LED灯控制模块为嵌入式控制系统，包括微控制器，以及与微控制器相连接的串口电路、电源电路、行驱动电路和列驱动电路；其中：

所述微控制器，用于接收中央控制模块发出的指令，并控制行驱动电路和列驱动电路对LED灯进行扫描和选择性接通；

所述串口电路，用于实现微控制器与中央控制模块之间的通信；

所述电源电路，用于向微控制器提供电源；

所述列驱动电路具有若干输出端并分别与LED灯组的列连接线连接，用于控制LED灯组列连接线的接通；

所述行驱动电路具有若干输出端并分别与LED灯组的行连接线连接，用于控制LED灯组行连接线的接通。

3.一种权利要求1所述基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）语音采集模块采集用户发出的包含有特定地理位置内容的语音命令，并将该语音命令传送到中央控制模块，中央控制模块完成语音命令的语音识别和语义理解，得到明确的地理位置信息，并发送指令给多媒体显示模块和语音播报模块；

（2）根据中央控制模块的指令，多媒体显示模块对对应该地理位置的多媒体信息进行可视化显示，语音播报模块对对应该地理位置的语音信息进行播报；相关地理位置的多媒体信息和语音信息均预先储存于中央控制模块中；

（3）中央控制模块同时调取出该地理位置所对应的全部LED灯的位置信息，并向LED灯控制模块发送点亮相应LED灯的指令；

（4）根据中央控制模块的指令，LED灯控制模块控制地形图模型上该地理位置所对应LED灯的点亮或闪烁。

4.根据权利要求3所述的一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法，其特征在于，步骤（4）中，LED灯控制模块的微控制器在接收中央控制模块发出的指令后，由微控制器向行驱动电路发送行显示信号、向列驱动电路发送列选通信号，由行驱动电路和列驱动电路对LED灯组进行全部扫描，并通过行连接线和列连接线的接通实现相应LED灯的点亮。

5.根据权利要求3所述的一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法，其特征在于，步骤（4）中，所述LED灯的显示结果分为单点、线条、区域三种类型，显示方式包括常亮和闪烁，其中：

单点显示，是针对某一地理点位，进行该地理点位所对应单个LED灯的显示；

线条显示，是针对包括河流和道路在内的线形地理位置，进行该线形地理位置所对应的一串LED灯的显示；

区域显示，是针对某一地理区域，进行该区域内所有LED灯的显示。

6.根据权利要求5所述的一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法，其特征在于，对于线条显示，还包括如下显示方式：

针对道路，交替从道路两端开始进行LED灯的逐次点亮并不断循环；针对河流，从河流初始点开始进行LED灯的逐次点亮并不断循环。

7.根据权利要求4所述的一种基于智能语音交互的多媒体3D地形图的控制方法，其特征在于，所述LED灯组的扫描过程如下：

由微控制器先向行驱动电路发送要显示的第一行的行显示信号，再向列驱动电路发送列选通信号，对该行所有列进行一次扫描，再发送要显示的第二行的行显示信号，并进行该行所有列的扫描，如此不断循环，将所有LED灯扫描一遍。