CN107800594A - 用于家庭语音控制中心的智能路由器及其信号传输方法 - Google Patents

用于家庭语音控制中心的智能路由器及其信号传输方法 Download PDF

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Abstract

一种用于家庭语音中心的智能路由器及其信号传输方法，智能路由器包括本机语音采集单元、本地无线网络通信单元、无线信号发送单元、语音处理单元、安全验证单元、网关单元；方法包括：本地无线网络通信单元从移动终端设备接收到的语音指令电信号传输到语音处理单元；语音处理单元对接收到的语音信号进行识别；安全验证单元对接收到的指令输出单元的控制指令的用户身份信息进行安全验证；无线信号发送单元将控制指令通过无线通讯技术传输到被控电器；提出的一种用于家庭语音控制中心的智能路由器和控制被控电器的方法，将智能语音装置与无线信号发送单元通过本地无线局域网结合起来，它将随时随地发号施令于需要晦涩的菜单式操控的电器设备成为可能，改善了用户体验。

Description

用于家庭语音控制中心的智能路由器及其信号传输方法
技术领域
本发明涉及智能家居智能控制网络技术领域，更具体地说，涉及一种家庭语音控制中心的智能路由器及其信号传输方法。
背景技术
通过物联网，利用终端就可以对被控节点也就是被控电器进行管理和功能控制，这为人们的家居生活提供很大的便利，通过控制终端，用户可以实现对家居中被控电器的远程控制，为用户节约了时间，提供更为舒适的家居环境。语音交互技术使得人们通过声音就可以实现特定的功能，例如智能终端，输入法软件，浏览器，聊天软件等，“一句话”就可以实现对智能设备的控制，尤其是在汽车导航系统中的应用。“一句话”就可以完成对目的地的搜索，并将路线显示出来，驾驶员不必手动查找搜索，有利于安全驾驶。从以上各种终端软件的成功可以看出，它们迎合了现在快节奏生活的大众的“拒绝复杂”的心理，从另一个方面讲，传统的菜单、按键操作对于一些年长者来还存在障碍。
发明内容
针对现有家居生活中，被控电器的按键菜单操作，晦涩复杂，用户体验差的问题，提出一种用于家庭语音控制中心的智能路由器技术解决方案，将智能语音装置与无线信号发送单元结合起来，使用户能够与被控电器实现语音交互，它将晦涩的菜单式操控转变为简单、易用的语音交互式操控，极大地改善了用户体验，还可以使各个层面的用户消除操控互联网的障碍，并利用现代移动终端的智能语音软件实现对家居中被控电器的远程操控，本发明还提出了一种智能路由器的信号传输方法。
一种用于家庭语音控制中心的智能路由器，家庭语音控制中心包括用于发送用户语音信号的终端设备以及对接收到的用户的语音信号进行处理的智能路由器，所述智能路由器包括用于接收来自终端设备的语音信号的本地无线网络通信单元、用于对本地无线网络通信单元传输过来的用户语音信息进行识别的语音处理单元、用于将识别出来的语音信息转换成控制指令输出的指令输出单元以及用于将控制指令发送到被控电器的无线信号发送单元；
终端设备接收到用户的语音指令先将其转换成电信号发送给本地无线网络通信单元，所述本地无线网络通信单元将接收到的语音电信号传输到语音处理单元，语音处理单元利用识别算法将用户的语音电信号识别出来相应的控制指令，然后指令输出单元将识别出来的控制指令转换被控电器能够识别的指令由无线信号发送单元发送到被控电器，被控电器接收到控制指令，运行相应的功能。
所述智能路由器包括用于通过互联网连接远程服务器的网关单元，所述远程服务器用于对智能路由器中的语音处理单元不能识别的语音信号进行识别。
所述智能路由器包括用于对语音处理单元识别出来的控制指令信息进行身份及安全验证，在验证失败时禁止所述指令输出单元发送控制指令到被控电器的安全验证单元。
所述智能路由器包括输出采集到语音信号给语音处理单元的本机语音采集单元，用于在终端设备无法与所述本地无线网络通信单元连接时使用。
所述语音处理单元包括MCU，所述MCU包括语音识别模块以及存储模块，所述语音识别模块利用识别算法将接收到的用户语音信号识别成控制指令，所述存储模块用于存储用户的身份信息、被控电器的识别码信息以及识别算法程序。
根据本发明所述智能路由器，所述无线信号发送单元通过WIFI、蓝牙、ZigBee或红外中的至少一种与被控电器通信连接。
根据本发明所述智能路由器，本地无线网络通信单元包括WIFI、蓝牙、ZigBee中至少一种无线组网通信单元。
一种智能路由器的信号传输方法，使用终端设备、本机语音采集单元、本地无线网络通信单元、无线信号发送单元、语音处理单元、安全验证单元、指令输出单元、网关单元、互联网、远程服务器以及被控电器，包括以下步骤：
S1、所述本地无线网络通信单元从移动终端设备接收用户的语音指令，并将语音指令识别成相应的控制指令传输到语音处理单元；
S2、所述语音处理单元对接收到的语音信号进行识别，识别成控制指令后传输到指令输出单元，输出控制指令；
S3、所述无线信号发送单元将控制指令通过无线通讯技术传输到被控电器。
优选地，步骤S2还包括S21：
S21、所述安全验证单元对接收到的指令输出单元的控制指令的用户身份信息进行安全验证，验证成功后传输到所述无线信号发送单元；
优选地，步骤S1包括以下子步骤：
S11、所述语音处理单元接收到用户的语音信号将其传输到内部的MCU进行处理；
S12、所述MCU利用识别算法并根据存储模块中的识别码将语音信号识别成控制指令，将其传输到指令输出单元；若识别失败，MCU通过网关单元访问与互联网连接的远程服务器进行识别，识别完成后将识别出来的控制指令传输到指令输出单元；
S13、所述指令输出单元将控制指令传输到安全验证单元进行身份验证。
针对现有家居生活中，被控电器的按键菜单操作，晦涩复杂，用户体验差的问题，提出一种用于家庭语音控制中心的智能路由器及其信号传输的方法，使用户能够与被控电器实现语音交互，它将晦涩的菜单式操控转变为简单、易用的语音交互式操控，极大地改善了用户体验，还可以使各个层面的用户消除操控互联网的障碍，通过选择多种的组网方式，实现了经济效益与被控电器有效控制的结合。方便了用户的生活。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明中一种用于家庭语音控制中心的智能路由器第一实施例的模块连接示意图；
图2是本发明中一种用于家庭语音控制中心的智能路由器第一实施例中的MCU的组成示意图；
图3是本发明中一种用于家庭语音控制中心的智能路由器第二实施例示意图；
图4是本发明中一种用于家庭语音控制中心的智能路由器第三实施例示意图；
图5是本发明中一种智能声控方法实施例的步骤流程图；
图6是本发明中一种智能声控方法实施例的步骤S1的子步骤。
具体实施方式
通过物联网，利用终端就可以对被控节点也就是被控电器进行管理和功能控制，这为人们的家居生活提供很大的便利。语音交互技术使得人们通过声音就可以实现特定的功能，例如智能终端，输入法软件，浏览器，聊天软件等，采用语音就可以实现对智能设备的控制，尤其是在汽车导航系统中的应用。语音就可以完成对目的地的搜索，并将路线显示出来，驾驶员不必手动查找搜索，有利于安全驾驶。从以上各种终端软件的成功可以看出，它们迎合了现在快节奏生活的大众的“拒绝复杂”的心理，从另一个方面讲，传统的菜单、按键操作对于一些年长者来还存在障碍。本发明要解决的问题是：现有家居生活中，被控电器的按键菜单操作，晦涩复杂，一些层次的用户无法有效操控相关的被控电器，有的按键菜单操控还包含多层次的复合操控，对于一些用户来说，十分不易操作，不仅使被控电器的功能闲置，而且给用户带来了比较差的体验。本发明提供的技术方案是：提供一种智能声控系统技术解决方案，将智能语音装置与无线信号发送单元结合起来，使用户能够与被控电器实现语音交互，它将晦涩的菜单式操控转变为简单、易用的语音交互式操控，还可以使各个层面的用户消除操控互联网的障碍，并利用现代移动的终端设备的智能语音软件实现对家居中被控电器的远程语音操控，家居中的被控电器内设有通信单元、智能语音输出单元，被控电器还可以通过通信单元访问互联网以及云数据，接收到用户的指令后，利用智能语音输出单元向用户提供语音方面的资讯。本发明提供的一种智能声控系统包括移动的终端设备设备110、本机语音采集单元110a、本地无线网络通信单元120、语音处理单元130、指令输出单元140、安全验证单元150、无线信号发送单元190、被控电器200、互联网170以及远程服务器180；移动的终端设备110用于远程对被控电器200进行语音操控，用户对移动的终端设备发出语音指令，移动的终端设备对用户的语音指令进行初步处理，处理成电信号发送到本地无线网络通信单元，语音处理单元进行识别，识别成控制指令，若识别不成功还可以通过互联网访问生产商的远程服务器进行识别，识别成功后由指令输出单元发送到安全验证单元进行身份验证，验证完成后就可以通过无线信号发送单元操控被控电器了，语音处理单元主要安装在智能路由器内，因为一般的智能移动终端的价格相对较贵，另外，用户主要使用移动终端设备的通讯、网络功能，因此在室内主要采用专门的用于语音识别的移动的终端设备110，区别于一般的智能移动终端例如手机，本发明中的移动终端设备是指专门接收用户语音的对被控电器进行控制的终端设备，价格比一般的智能移动终端便宜得多。
语音处理单元130用于处理、识别接收的语音指令，将其识别成控制指令，识别失败后还可以通过访问生产商的远程服务器进行识别。家庭还可能有陌生人进入，因此在室内的语音处理单元输出的控制指令仍然需要进行身份验证，防止误操作，安全验证单元用于对接收到的控制指令进行身份验证，验证失败后则不输出控制指令，只有验证成功的控制指令才允许发送到无线信号发送单元操控被控电器。无线信号发送单元可以采用多种无线通讯技术来链接被控电器，当采用红外技术进行组网时，无线信号发送单元就是一种红外遥控装置，其可以设于智能路由器内，也可以设在离被控电器不远的地方，制作成工艺品或家庭装饰的形状发送红外信号控制被控电器。
下面将结合附图来具体解释本发明中的技术方案：图1是本发明中一种用于家庭语音控制中心的智能路由器第一实施例的模块连接示意图，图2是本发明智能路由器第一实施例中的MCU的组成示意图；如图1-2，智能路由器包括用于接收来自终端设备的用户发出的语音信号的本地无线网络通信单元120、用于对本地无线网络通信单元120传输过来的用户语音信息进行识别的语音处理单元130、用于将识别出来的语音信息转换成控制指令输出的指令输出单元140以及用于将控制指令发送到被控电器200的无线信号发送单元190，语音处理单元130将用户语音指令转换成控制指令，避免了用户通过按键菜单式操作被控电器，使得对被控电器的操控变得简单易行，消除了各个层次的用户操控被控电器的障碍，提高了用户体验。安全验证单元150是为了防止误操作，引起被控电器故障或资源浪费。
进一步地，语音处理单元130包括MCU131，MCU131包括语音识别模块1311以及存储模块1312，语音识别模块1311利用识别算法将接收到的用户语音信号识别成控制指令，存储模块1312用于存储用户的身份信息以及被控电器的识别码信息，语音识别模块1311通过算法输出控制指令，实现了语音到控制指令的转换。
进一步地，图3是本发明中一种智能声控系统第二实施例红外遥控装置控制被控电器示意图，请参考图3，智能路由器100还包括固定于无线信号发送单元上的本机语音采集单元110a、安全验证单元150以及网关单元160，本机语音采集单元150用于在移动的终端设备无法使用时或使用不便时，接收用户的语音指令，进行初步处理后传输到语音处理单元130，安全验证单元150用于对识别出来的控制指令信息进行身份验证，验证失败后，禁止发送控制指令到被控电器200，网关单元160用于访问互联网170的远程服务器180，在本地的语音处理单元130无法识别出用户的语音指令时，通过访问远程服务器180进行识别。
远程服务器170可以是被控电器的生产厂商为防止家庭控制中心的智能路由器100不能识别的情况而专门设立的远程服务器，通过互联网170与家庭控制中心的智能路由器连接，也可以是互联网上的云数据库服务器，通过这两种方式来最终识别用户的语音指令。
无线信号发送单元150通过WIFI、蓝牙、Zigbee或红外技术中的一种或者多种链接被控电器200。家庭语音控制中心有多种被控电器，可以采用一种无线通讯技术例如WIFI或者蓝牙、Zigbee或红外技术中的一种进行组网，也就是智能路由器100只采用一种无线通讯技术与多种被控电器进行控制，当然也可以采用多种无线通讯技术对被控电器进行控制。
在本发明中，无线信号发送单元150可以是一般的WIFI信号控制指令发送装置，也可是某个特定无线通讯技术的发射装置，例如红外遥控装置，蓝牙发送装置等。
图3是本发明中一种用于家庭语音控制中心的智能路由器第二实施例同时采用红外技术、WIFI技术以及蓝牙技术进行组网控制被控电器示意图。一种情况是无线信号发送单元190通过接收红外遥控码对电视机进行控制，另一种情况无线信号发送单元190发送WIFI信号，通过语音识别模块1311对台灯进行控制。也可以在家庭中将无线信号发送单元做成家居饰品，发送红外码控制电视机，无线信号发送单元190通过蓝牙与智能路由器100连接。
具体地，用户发出的语音指令经过转换后，通过MCU131中的存储模块1312找出相应的红外代码(例如“中央四台”的代码)传输到无线信号发送单元，无线信号发送单元发出控制信号，对被控电器(如电视机)200进行控制。无线信号发送单元可以做成一个工艺品(如“花瓶”)摆设，通过近距离无线传输技术如蓝牙与智能路由器100连接，接受语音处理单元130的控制。通过这种方法。可以实现用最简单的语音控制多种不同控制方式的被控电器200，如图3，在这个局域网络中，电视机、台灯、智能路由器形成一个微网，电视机与智能路由器之间采用红外技术链接，台灯与智能路由器采用WIFI技术链接，若在家庭中设装能发送红外遥控码的无线信号通信单元工艺品，它与智能路由器之间采用蓝牙技术链接，在这样的一个局域微网中，利用多种无线通讯技术对被控电器进行控制。
图4是本发明中一种用于家庭语音控制中心的智能路由器第三实施例采用WIFI和蓝牙技术进行组网的示意图，图中智能路由器100采用WIFI技术对电炉进行控制，采用蓝牙技术对空调和照明灯进行控制；蓝牙技术属于低成本的近距离无线连接技术，当家庭中的被控电器的数量比较大时，选择蓝牙技术可以降低成本例如空调和房间照明，但是对于一些相对需要远距离遥控或者隔房间控制的被控电器采用WIFI技术控制被控电器例如厨房中的电炉，卫生间的热水器等，这样既能降低一部分成本，又可以实现对被控电器的有效控制，如图4，在本实施例中，空调、房间照明、电炉和热水器通过智能路由器组成了一个微型的物联网，通过选择多种的组网方式，实现了经济效益与被控电器有效控制的结合。
远程服务器180在语音处理单元130无法成功识别语音时对用户的语音进行识别，为用户语音操控被控电器200提供保障。
图5是本发明中一种智能路由器的信号传输方法实施例的步骤流程图，图6是本发明中一种智能声控方法实施例的步骤S1的子步骤，请参考图5-6，一种智能路由器的信号传输方法，包括以下步骤：
S1、本地无线网络通信单元120从移动终端设备110接收用户的语音指令，并将语音指令识别成相应的控制指令传输到语音处理单元130；
S2、语音处理单元130对接收到的语音信号进行识别，识别成控制指令后传输到指令输出单元140，输出控制指令；
S3、无线信号发送单元190将控制指令通过无线通讯技术传输到被控电器200。
优选地，步骤S2包括步骤S21：
S21、安全验证单元150对接收到的指令输出单元140的控制指令的用户身份信息进行安全验证，验证成功后传输到无线信号发送单元190；
优选地，步骤S1包括以下子步骤：
S11、语音处理单元130接收到用户的语音信号将其传输到内部的MCU131进行处理；
S12、MCU131利用识别算法将语音信号识别控制指令，并将其传输到指令输出单元140；若识别失败，MCU131通过网关单元160访问与互联网170连接的远程服务器180进行识别，识别完成后将识别出来的控制指令传输到指令输出单元140；
S13、指令输出单元140将控制指令传输到安全验证单元150进行身份验证。
被控电器200的按键菜单操作，晦涩复杂，被控电器的部分功能被闲置，用户体验差，实施本发明基于家居物联网的智能声控系统技术解决方案，将语音处理单元130与无线信号发送单元150结合起来，使用户能够与被控电器200实现语音交互，它将晦涩的菜单式操控转变为简单、易用的语音交互式操控，极大地改善了用户体验，还可以使各个层面的用户消除操控互联网的障碍，通过选择多种的组网方式，实现了经济效益与被控电器有效控制的结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于家庭语音控制中心的智能路由器(100)，家庭语音控制中心包括用于发送用户语音信号的终端设备(110)以及对接收到的用户的语音信号进行处理的智能路由器(100)，其特征在于，所述智能路由器(100)包括用于接收来自终端设备(110)的语音信号的本地无线网络通信单元(120)、用于对本地无线网络通信单元(120)传输过来的用户语音信息进行识别的语音处理单元(130)、用于将识别出来的语音信息转换成控制指令输出的指令输出单元(140)以及用于将控制指令发送到被控电器的无线信号发送单元(190)；
终端设备(110)接收到用户的语音指令先将其转换成电信号发送给本地无线网络通信单元(120)，所述本地无线网络通信单元(120)将接收到的语音电信号传输到语音处理单元(130)，语音处理单元(130)利用识别算法将用户的语音电信号识别出来相应的控制指令，然后指令输出单元(140)将识别出来的控制指令转换成被控电器能够识别的指令由无线信号发送单元(190)发送到被控电器(200)，被控电器(200)接收到控制指令，运行相应的功能。
2.根据权利要求1所述智能路由器(100)，其特征在于，所述智能路由器(100)包括用于通过互联网(170)连接远程服务器(180)的网关单元(160)，所述远程服务器(180)用于对智能路由器(100)中的语音处理单元(130)不能识别的语音信号进行识别。
3.根据权利要求2所述智能路由器(100)，其特征在于，所述智能路由器(100)包括用于对语音处理单元(130)识别出来的控制指令信息进行身份及安全验证，在验证失败时禁止所述指令输出单元(140)发送控制指令到被控电器(200)的安全验证单元(150)。
4.根据权利要求2所述智能路由器(100)，其特征在于，所述智能路由器(100)包括输出采集到语音信号给语音处理单元(130)的本机语音采集单元(110a)，用于在终端设备(110)无法与所述本地无线网络通信单元(120)连接时使用。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述智能路由器(100)，其特征在于，所述语音处理单元(130)包括MCU(131)，所述MCU(131)包括语音识别模块(1311)以及存储模块(1312)，所述语音识别模块(1311)利用识别算法将接收到的用户语音信号识别成控制指令，所述存储模块(1312)用于存储用户的身份信息、被控电器的识别码信息以及识别算法程序。
6.根据权利要求1-4中任何一项所述智能路由器(100)，其特征在于，所述无线信号发送单元(190)通过WIFI、蓝牙、ZigBee或红外中的至少一种与被控电器(200)通信连接。
7.根据权利要求1-4中任何一项所述智能路由器(100)，其特征在于，本地无线网络通信单元(120)包括WIFI、蓝牙、ZigBee中至少一种无线组网通信单元。
8.一种基于权利要求1所述智能路由器的信号传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、本地无线网络通信单元(120)从终端设备(110)接收用户的语音指令，并将语音指令识别成相应的控制指令传输到语音处理单元(130)；
S2、语音处理单元(130)对接收到的语音信号进行识别，识别成控制指令后传输到指令输出单元(140)，将其转换成控制指令输出；
S3、无线信号发送单元(190)将控制指令通过无线通讯技术传输到被控电器(200)。
9.根据权利要求8所述信号传输方法方法，其特征在于，在步骤S2包括步骤S21：
S21、安全验证单元(150)对接收到的指令输出单元(140)的控制指令的用户身份信息进行安全验证，验证成功后传输到所述无线信号发送单元(190)。
10.根据权利要求8所述信号传输方法方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：
S11、语音处理单元(130)接收到用户的语音信号将其传输到内部的MCU(131)进行处理；
S12、所述MCU(131)利用识别算法并根据存储模块中的识别码将语音信号识别成控制指令，将其传输到指令输出单元；若识别失败，MCU(131)通过网关单元(160)访问与互联网(170)连接的远程服务器(180)进行识别，识别完成后将识别出来的控制指令传输到指令输出单元；
S13、所述指令输出单元(140)将控制指令传输到安全验证单元进行身份验证。
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