CN108859992A - 智能车载支架 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及车载支架领域，公开了一种智能车载支架包括：带有蓝牙协议的微处理器、供电模块、USB接口模块、语音处理模组和N个语音采集器，N为大于或等于2的自然数；各语音采集器将采集到的语音信号发送给语音处理模组，语音处理模组将接收到的各语音信号发送至微处理器，微处理器通过蓝牙连接将各语音信号发送至移动终端；供电模块一端连接至车载供电接口，用于调整车载供电接口的电压，为微处理器和语音处理模组供电，还用于为连接至USB接口模块的移动终端供电，为移动终端拓展音频采集来源，增加采集到的数据量，从而使得移动终端在进行语义识别时不会受到数据量和清晰度的限制，识别效果大大提高，增强了用户的使用体验。

Description

智能车载支架

技术领域

本发明实施例涉及车载支架领域，特别涉及一种智能车载支架。

背景技术

手机、平板电脑等智能设备，因其尺寸适中、携带方便、便于观看音视频等，已经得到广大用户的喜爱，然而，当长时间手拿平板电脑观看音视频或上网等时，会使得手部关节酸痛，因此，用以固定智能设备的支架也是越来越受欢迎。其中，车载支架让开车使用者获得更好的用户体验，在驾驶环境下，使用手机作为导航工具也是日益成为人们日常生活中已经熟知的外出驾驶方式。而在车载状态下智能手机如何可以更为安全、便捷的使用更是成为迫切需要解决的问题，现有技术中为了避免用户在开车时还要用手操作车载终端，通常采用语音控制车载终端执行相应的操作，在一定程度上为提高了安全性和便捷性。

然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：由于车载终端上原本的语音采集器数量有限，所以采用车载终端在进行语义识别时受到数据量和清晰度的限制，识别效果有限，用户体验较差。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种智能车载支架，为移动终端拓展音频采集来源，增加采集到的数据量，从而使得移动终端在进行语义识别时不会受到数据量和清晰度的限制，识别效果大大提高，增强了用户的使用体验。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种智能车载支架，包括：用于架设移动终端的支架本体，还包括：带有蓝牙协议的微处理器、供电模块、USB接口模块、语音处理模组和N个语音采集器，N为大于或等于2的自然数；各语音采集器将采集到的语音信号发送给语音处理模组，语音处理模组将接收到的各语音信号发送至微处理器，微处理器通过蓝牙连接将各语音信号发送至移动终端；供电模块一端连接至车载供电接口，用于调整车载供电接口的电压，为微处理器和语音处理模组供电，还用于为连接至USB接口模块的移动终端供电。

本发明实施方式相对于现有技术而言，智能车载支架包括：带有蓝牙协议的微处理器、带有蓝牙协议的微处理器使得微处理器可以和移动终端通过蓝牙连接从而进行近距离通信，数据的传输速率较高，保证移动终端可以及时接收到微处理器发送的语音信号。智能车载支架中设置的语音处理模组和N个语音采集器，N为大于或等于2的自然数，N个语音采集器为移动终端拓展音频采集来源，增加采集到的数据量。各语音采集器将采集到的语音信号发送给语音处理模组，语音处理模组将接收到的各语音信号发送至微处理器；微处理器通过蓝牙连接将各语音信号发送至移动终端，有效的解决了现有技术中，由于移动终端上原本的语音采集器数量有限，所以移动终端在进行语义识别时受到数据量和清晰度的限制，识别效果有限的技术问题。本实施方式使得移动终端可以接收到多个语音采集器发送的语音信号，在进行语义识别时不会受到数据量和清晰度的限制，识别效果大大提高，增强了用户的使用体验。同时微处理器通过蓝牙连接将各语音信号发送至移动终端，还有利于降低功耗。供电模块一端连接至车载供电接口，用于调整车载供电接口的电压，为微处理器和语音处理模组供电，还用于为连接至USB接口模块的移动终端供电，供电模块一端连接至车载供电接口有利于对微处理器、语音处理模组以及移动终端提供充足、稳定的电量，方便了用户的使用。智能车载支架的使用，让开车使用者获得了更好的用户体验，在驾驶环境下使用本实施方式的智能车载支架架设移动终端更为安全、便捷，对语音信号的识别效果更好，有利于满足用户的实际需求。

另外，USB接口模块中的D+端和D-端短接，以便移动终端侧能够识别所连接的通用串行总线接口为本标准定义的充电装置，保证为移动终端提供标准的充电电流，有利于对移动终端进行充电。

另外，USB接口模块为USB2.0标准、USB3.0标准或USB3.1标准，多种标准形式提供了多种可供选择的方案，有利于根据实际需要选择，方便了用户的使用。

另外，语音处理模组具体包括接收单元、唤醒词识别单元和唤醒单元，语音处理模组独立于微处理器，通过语音处理模组中的接收单元接收语音信号，使得微处理器无需一直处于开启状态。由于微处理器开启后会使得智能车载支架的整体功耗增大，因此，由语音处理模组监测接收到的语音信号，而微处理器通常处于休眠状态，使得智能车载支架的整体功耗大大降低。其中，唤醒词识别单元识别所接收到的语音信号中是否包括预定的唤醒词，避免了现有技术中微处理器对语音信号进行识别而造成的增大微处理器的处理负担。唤醒单元在唤醒词识别单元从语音信号识别出预定的唤醒词时，向独立于语音处理模组的微处理器发送唤醒信号，保证了发送唤醒信号的有效性和及时性，使得处于休眠状态的微处理器在接收到唤醒信号后可以被唤醒，在降低功耗的同时也不会影响微处理器的正常工作，提高了用户的使用体验。

另外，语音采集器为模拟语音采集器，语音处理模组中的接收单元为模数转换ADC采样器；或者，语音采集器为数字语音采集器，语音处理模组中的接收单元为串行音频通信I2S接口。语音采集器既可以为模拟语音采集器也可以为数字语音采集器，使得语音采集器的实现更加多样化。

另外，微处理器用于发出蓝牙广播，供移动终端搜寻连接。通过微处理器发出的蓝牙广播有利于移动终端与微处理器快速的进行匹配连接，从而有利于微处理器及时向已经匹配连接的微处理器发送语音信号。

另外，语音采集器设置在支架本体的顶角上，设置在顶角使得语音采集器不易受到其他物体的遮挡，与空气的接触面更大，更有利于对语音信号的采集。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的智能车载支架的结构示意图；

图2是根据本发明第二实施方式的智能车载支架的结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式的智能车载支架中的微处理器退出休眠状态的示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的智能车载支架中的微处理器退出休眠状态的另一示意图；

图5是根据本发明第三实施方式的智能车载支架中的语音处理模组的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种智能车载支架，包括：用于架设移动终端的支架本体。本实施方式的核心在于还包括：带有蓝牙协议的微处理器、供电模块、USB接口模块、语音处理模组和N个语音采集器，N为大于或等于2的自然数，为移动终端拓展音频采集来源，增加采集到的数据量，从而使得移动终端在进行语义识别时不会受到数据量和清晰度的限制，识别效果大大提高，增强了用户的使用体验。下面对本实施方式的智能车载支架的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

本实施方式中的智能车载支架如图1所示，具体包括：支架本体101、N个语音采集器102、语音处理模组103、微处理器104、供电模块105、USB接口模块106。

具体地说，支架本体101可用于架设市面上所有款式的平板电脑、MP4、智能手机、GPS定位导航设备等智能设备，可以采用超大强力吸盘，稳定吸牢在挡风玻璃上，也可安装于空调出风口及汽车前台。

智能车载支架还包括：N个语音采集器102，N为大于或等于2的自然数，N个语音采集器102与语音处理模组103连接，N个语音采集器102设置在支架本体101内，可以分散设置，也可以集中设置，较佳的，N个语音采集器可以设置在支架本体101的顶角上，设置在顶角上的语音采集器不易受到其他物体的遮挡，与空气的接触面更大，更有利于对语音信号的采集。N个语音采集器102在采集到语音信号时，将采集到的语音信号发送给语音处理模组103。

语音处理模组103，将接收到来自N个语音采集器102的各语音信号发送至微处理器104。需要说明是的，微处理器104带有蓝牙协议，微处理器104可以发出蓝牙广播，供移动终端搜寻连接。在移动终端与微处理器104通过蓝牙配对连接成功之后，微处理器104可以通过蓝牙连接将接收到的语音信号发送至移动终端，供移动终端用于语音助手的语义识别。比如说，在实际应用中，微处理器104可以为单片机，移动终端可以为手机，手机在接收到单片机发送的语音信号后，可以采用手机内的具有语义识别功能的软件对语音信号进行语义识别，手机端运行语音助手APP，通过蓝牙协议采集麦克阵列(N个语音采集器)的语音信号，再与服务器进行交互，识别，使单纯的手机具有远场识别功能，进行语义识别后可以得到语音信号所对应的控制指令，从而执行控制指令。

供电模块105，一端连接至车载供电接口，用于调整车载供电接口的电压，为微处理器104和语音处理模组102供电，还用于为连接至USB接口模块106的移动终端供电。USB接口模块可以为USB2.0标准、USB3.0标准或USB3.1标准。在USB2.0标准下，传输速率达到了480Mbps，折算为MB为60MB/s，足以满足大多数外设的速率要求。USB 3.0的传输速率接近于USB 2.0的10倍，可广泛用于PC外围设备和消费电子产品。USB 3.1标准能够极大提升设备的充电速度，支持高达10Gbps的传输速率，极大提升数据的传输速度，支持显示输出，提供数据传输、外设连接、显示输出等一体化的连接方案。本实施方式中的USB接口模块提供多种可供选择的标准形式，极大的方便了用户的使用。

较佳的，将USB接口模块106中的D+端和D-端短接，如图1所示USB接口模块106有四个接口，分别为输出直流电源的正极，比如图中的+5V；输出直流电源的负极，比如图中的GND。D+端和D-端在USB接口模块106内部短接，以便移动终端侧能够识别所连接的通用串行总线接口为本标准定义的充电装置，为移动终端提供标准的充电电流，有利于对移动终端进行充电。

与现有技术相比，本实施方式中的智能车载支架包括：带有蓝牙协议的微处理器、带有蓝牙协议的微处理器使得微处理器可以和移动终端通过蓝牙连接从而进行近距离通信，数据的传输速率较高，保证移动终端可以及时接收到微处理器发送的语音信号。智能车载支架中设置的语音处理模组和N个语音采集器，N为大于或等于2的自然数，N个语音采集器为移动终端拓展音频采集来源，增加采集到的数据量。各语音采集器将采集到的语音信号发送给语音处理模组，语音处理模组将接收到的各语音信号发送至微处理器；微处理器通过蓝牙连接将各语音信号发送至移动终端，有效的解决了现有技术中，由于移动终端上原本的语音采集器数量有限，所以移动终端在进行语义识别时受到数据量和清晰度的限制，识别效果有限的技术问题。本实施方式使得移动终端可以接收到多个语音采集器发送的语音信号，在进行语义识别时不会受到数据量和清晰度的限制，识别效果大大提高，增强了用户的使用体验。同时微处理器通过蓝牙连接将各语音信号发送至移动终端，还有利于降低功耗。供电模块一端连接至车载供电接口，用于调整车载供电接口的电压，为微处理器和语音处理模组供电，还用于为连接至USB接口模块的移动终端供电，供电模块一端连接至车载供电接口有利于对微处理器、语音处理模组以及移动终端提供充足、稳定的电量，方便了用户的使用。

本发明的第二实施方式涉及一种智能车载支架。第二实施方式是第一实施方式的仅以改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，语音处理模组，具体包括接收单元、唤醒词识别单元和唤醒单元，使得智能车载支架在采用语音服务时，耗电较高的微处理器处于休眠，被唤醒单元唤醒时才开始工作，有利于降低智能车载支架的整体功耗。

本实施方式中的智能车载支架如图2所示，具体包括：支架本体101、N个语音采集器102、语音处理模组103、微处理器104，供电模块105、USB接口模块106，其中，语音处理模组103具体包括：接收单元201、唤醒词识别单元202和唤醒单元203。

具体地说，本实施方式中语音处理模组103中的接收单元201，用于接收语音信号。接收单元201接收N个语音采集器102发送的语音信号，如果语音采集器为模拟语音采集器，即采集到的语音信号直接为模拟信号，那么接收单元201可以为模数转换ADC采样器，模拟语音采集器将模拟信号发送给模数转换ADC采样器，模数转换ADC采样器将模拟信号转换为数字信号。如果语音采集器为数字语音采集器，即采集的语音信号直接为数字信号，那么接收单元201可以为串行音频通信I2S接口，直接接收数字语音采集器发送的数字信号。I2S(Inter-IC Sound)是针对数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，采用了独立的导线传输时钟与数据信号的设计，通过将数据和时钟信号分离，避免了因时差诱发的失真，为用户节省了购买抵抗音频抖动的专业设备的费用。在实际应用中，语音采集器可以为麦克风，麦克风可以包括接收模拟麦克风和数字麦克风。

唤醒词识别单元202，用于识别所接收到的语音信号中是否包括预定的唤醒词。预定的唤醒词可以由用户输入，而且用户预定的唤醒词可以为一个也可以为多个，比如说，预定的唤醒词可以为简单的词组、数字、字母，或其任意组合，用户可以根据自己的实际需求或个人喜好进行设置，比如说唤醒词可以为“打电话”、“打开地图”、“播放音乐”等词，本实施方式对此不做具体限定。唤醒词识别单元202在识别时，可以选择其中一个语音采集器发送的语音信号进行识别。

唤醒单元203，在唤醒词识别单元202从语音信号识别出预定的唤醒词时，向独立于语音处理模组103的微处理器104发送唤醒信号。唤醒单元203可以为通用输入输出GPIO接口，语音处理模组103可以通过GPIO接口向微处理器104发送唤醒信号，唤醒信号可以为中断信号、GPIO口的电信号、方波信号等。也就是说，微处理器104一般处于休眠状态，在接收到唤醒单元203发送的唤醒信号后，退出休眠状态，执行相应的程序，开始正常的工作。如果唤醒了微处理器104，那么语音处理模组103可以通过I2S接口连接至微处理器104，向微处理器104传输从语音采集器102接收到的语音信号。微处理器104与语音处理模组103之间通过I2C传输控制信号，通过I2S传输语音信号。

本实施方式中语音处理模组103唤醒微处理器104，使微处理器104退出休眠状态可以通过图3的方式实现：语音处理模组103的EN使能端，拉高的时候，语音处理模组103工作，即此时语音处理模组103与语音采集器102导通。当语音处理模组103向微处理器104发送唤醒信号后，可以拉低语音处理模组103的EN使能端口，此时语音处理模组103不工作，即语音处理模组103与语音采集器102不导通，而语音采集器102与微处理器104导通，使得微处理器104退出休眠状态而被唤醒。需要说明的是，在实际应用中语音处理模组103还具有其他功能的接口，由于为实现本实施方式的退出休眠状态，主要用到语音处理模组103的EN使能端，因此对于语音处理模组103的其他端口不做具体限定。

在实际应用中，微处理器104退出休眠状态还可以通过图4的方式实现：切换开关405的一端连接语音采集器102，另一端可在语音处理模组103和微处理器104之间切换连接；切换开关405根据微处理器104或语音处理模组103的控制信号确定导通语音采集器102和微处理器104，或者导通语音采集器102和语音处理模组103。

具体地说，切换开关405可以为三极管、单刀双掷开关等电子器件。控制信号可以为控制语音处理模组103和微处理器104导通的控制信号，这一控制信号可以由微处理器104在接收到语音处理模组103发送的唤醒信号后向切换开关405发送的控制信号，也可以由语音处理模组103在发送唤醒信号的同时向切换开关405发送的控制信号，从而使微处理器104退出休眠状态。在实际应用中，控制信号还可以为控制语音处理模组103和微处理器104断开的控制信号，从而使微处理器104进入休眠状态。

下面对本实施方式的应用场景进行举例说明，比如说，用户在开车的过程中，处于智能车载支架上的移动终端可能处于灭屏或是锁屏状态，想唤醒移动终端进行导航时，可以发出语音信号，即说出预定的唤醒词，支架本体内设置的语音采集器采集到用户发出的语音信号，并发送给语音处理模组，语音处理模组在识别出预定的唤醒词后，向微处理器发送唤醒信号，唤醒微处理器开始工作，微处理器通过蓝牙连接将语音信号发送给移动终端，移动终端可以利用语音助手进行语义识别，手机还可以将语音信号发送至服务器，通过服务器识别出用户指令，进而可以根据用户的语音指令开始导航，智能车载支架中的微处理器无需一直处于工作状态，降低了智能车载支架的功耗，同时也可以及时唤醒处于休眠状态的微处理器，进一步满足用户的需求。

与现有技术相比，本发明实施方式中，语音处理模组具体包括接收单元、唤醒词识别单元和唤醒单元，语音处理模组独立于微处理器，通过语音处理模组中的接收单元接收语音信号，使得微处理器无需一直处于开启状态。由于微处理器开启后会使得智能车载支架的整体功耗增大，因此，由语音处理模组监测接收到的语音信号，而微处理器通常处于休眠状态，使得智能车载支架的整体功耗大大降低。其中，唤醒词识别单元识别所接收到的语音信号中是否包括预定的唤醒词，避免了现有技术中微处理器对语音信号进行识别而造成的增大微处理器的处理负担。唤醒单元在唤醒词识别单元从语音信号识别出预定的唤醒词时，向独立于语音处理模组的微处理器发送唤醒信号，保证了发送唤醒信号的有效性和及时性，使得处于休眠状态的微处理器在接收到唤醒信号后可以被唤醒，在降低功耗的同时也不会影响微处理器的正常工作，提高了用户的使用体验。同时，本实施方式中的GPIO接口具有更低的功率损耗(大约1μA，μC的工作电流则为100μA)，并且可预先确定响应时间，缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间，同时仅需使用2条就可以组成IIC总线或3条组成SPI总线，布线更加简单。因此，唤醒单元为通用输入输出GPIO接口，使得语音处理模组不仅降低了功耗，而且在性能上得到了进一步的提高。

本发明的第三实施方式涉及一种智能车载支架。第三实施方式是第二实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：本发明第三实施方式中，智能车载支架中的语音处理模组还包括：存储单元，存储单元中预存预定的唤醒词的标准特征参数；唤醒词识别单元分析所接收到的语音信号，提取语音信号中的第一特征参数，识别所提取的第一特征参数中是否包括标准特征参数。

本实施方式的车载支架中的语音处理模组如图5所示，具体包括：接收单元201、唤醒词识别单元202、唤醒单元203、和存储单元504。存储单元504中预存预定的唤醒词的标准特征参数；唤醒词识别单元202分析所接收到的语音信号，提取语音信号中的第一特征参数，识别所提取的第一特征参数中是否包括标准特征参数。

具体地说，预定的唤醒词可以对应标准特征参数，语音处理模组103中还可以设置存储单元504，用于预存预定的唤醒词的标准特征参数，标准特征参数可以为标准特征向量。由于接收的语音信号中通常含有背景噪声、人的情绪等不具辨识性的成分，因此，唤醒词识别单元202可以分析所接收到的语音信号，把语音信号中具有辨识性的成分提取出来。对于接收到的语音信号，在语音信号的特征参数的提取上，梅尔频率倒谱系数(MelFrequency Cepstrum Coefficient,MFCC)考虑到了人类的听觉特征，如果在识别语音信号中的关键字时能模拟人类听觉感知处理特点，就有可能提高语音的识别率，因此，语音信号中提取的特征参数可以为与梅尔频率倒谱系数相关的特征向量。提取特征参数的过程可以为：先对语音信号进行预加重、分帧和加窗；每一个短时分析窗，通过快速傅氏变换得到对应的频谱；将得到的频谱通过Mel滤波器组得到Mel频谱；在Mel频谱上面进行倒谱分析，获得一系列的倒谱向量，每个向量就是每帧的MFCC特征向量。唤醒词识别单元202在提取的特征参数可能不只有特征向量，还可能包括语音信号的频率、幅度等参数，唤醒词识别单元202可以根据提取的特征参数判断特征参数中是否包括预存的唤醒词对应的标准特征向量。

值得一提的是，本实施方式中，预定的唤醒词可以由用户从特定的词库中选取。比如说，特定的词库的范围可以为数字0到9或是字母A到Z，或者是数字和字母的组合，用户预定的唤醒词需要在特定的词库中选取，即本实施方式为用户选定唤醒词划定了一个特定的范围，在实际应用中，特定的词库不以数字和字母为限，任何特定的词库均在本实施方式保护范围之内。

与现有技术相比，本实施方式中的存储单元预存预定的唤醒词的标准特征参数；唤醒词识别单元通过对语音信号的特征参数进行比对，有利于准确的识别出接收的语音信号中是否包括预定的唤醒词。同时，本实施方式为用户选定唤醒词划定了一个特定的范围，使得唤醒词识别单元在识别的过程中只对特定的词库内进行识别，降低了识别过程中所用算法的复杂度，加快了识别的速度。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种智能车载支架，包括：用于架设移动终端的支架本体，其特征在于，还包括：带有蓝牙协议的微处理器、供电模块、USB接口模块、语音处理模组和N个语音采集器，所述N为大于或等于2的自然数；

各所述语音采集器将采集到的语音信号发送给所述语音处理模组，所述语音处理模组将接收到的各所述语音信号发送至所述微处理器，所述微处理器通过蓝牙连接将各所述语音信号发送至所述移动终端；

所述供电模块一端连接至车载供电接口，用于调整所述车载供电接口的电压，为所述微处理器和所述语音处理模组供电，还用于为连接至所述USB接口模块的移动终端供电。

2.根据权利要求1所述的智能车载支架，其特征在于，所述USB接口模块中的D+端和D-端短接。

3.根据权利要求2所述的智能车载支架，其特征在于，所述USB接口模块为USB2.0标准、USB3.0标准或USB3.1标准。

4.根据权利要求1所述的智能车载支架，其特征在于，所述语音处理模组，具体包括：接收单元、唤醒词识别单元和唤醒单元；

所述接收单元，用于接收来自所述语音采集器的所述语音信号；

所述唤醒词识别单元，用于识别所接收到的语音信号中是否包括预定的唤醒词；

所述唤醒单元，用于在所述唤醒词识别单元从所述语音信号识别出所述预定的唤醒词时，向所述微处理器发送唤醒信号。

5.根据权利要求4所述的智能车载支架，其特征在于，所述语音采集器为模拟语音采集器，所述语音处理模组中的所述接收单元为模数转换ADC采样器；或者，

所述语音采集器为数字语音采集器，所述语音处理模组中的所述接收单元为串行音频通信I2S接口。

6.根据权利要求5所述的智能车载支架，其特征在于，所述唤醒单元为：通用输入输出GPIO接口。

7.根据权利要求1所述的智能车载支架，其特征在于，所述微处理器用于发出蓝牙广播，供所述移动终端搜寻连接。

8.根据权利要求1所述的智能车载支架，其特征在于，所述语音采集器设置在所述支架本体的顶角上。

9.根据权利要求1所述的智能车载支架，其特征在于，所述微处理器为单片机。