CN110444204A - 一种离线智能语音控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离线智能语音控制装置及其控制方法，包括：一离线控制模块，所述离线控制模块包括一电路控制系统、一控制信号发射系统、一控制信号接收系统，所述控制信号接收系统接收到外部语音信号，所述控制信号发射系统对外发射模拟遥控信号，所述电路控制系统通信连接所述控制信号发射系统和所述控制信号接收系统；一语音模块，所述声音采集系统和一发声系统，所述声音采集系统采集声音信息，所述声音采集系统和所述发声系统通信连接所述电路控制系统；和一电源系统，所述电源系统电连接所述离线控制模块和所述语音模块。该系统具有低成本，操作流程简单，用户使用门槛低，能有效防止用户交互数据被窃听，使用范围广的优势。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域，特别涉及一种离线智能语音控制装置及其控制方法。
背景技术
随着智能语音技术的发展，部分厂家开始引入智能语音遥控的方式对需要遥控类的设备进行控制方式的升级。语音遥控由于其使用的便捷性，正在逐渐成为遥控类设备一种新增的控制方式。大部分传统遥控类基本都采用红外线或者无线电遥控器的方式进行远距离遥控控制。
目前遥控类设备实现语音控制的方式主要分为两种，一种是智能音箱加上红外信号或者无线电信号发射器的组合解决方案(也是目前智能家居控制的主流方案)，另一种是在遥控类设备上集成语音交互系统。
现有技术的缺点在于：智能音箱加上红外信号或者无线电信号的组合解决方案涉及到配置网络，多设备匹配等众多流程。使用起来操作复杂，用户使用门槛高，成本高，操作体验差等；遥控类设备上集成语音交互系统的方式只限于新增市场，大多数用户不会为了一个语言遥控功能而更换原有设备。除此之外，所有涉及到在线语音识别的技术方案都存在语音被监听的安全性隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种离线智能语音控制装置及其控制方法，该系统具有低成本，操作流程简单，用户使用门槛低，能有效防止用户交互数据被窃听，使用范围广的优势。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种离线智能语音控制装置，包括：
一离线控制模块，所述离线控制模块包括一电路控制系统、一控制信号发射系统、一控制信号接收系统，所述控制信号接收系统接收到外部语音信号，所述控制信号发射系统对外发射模拟遥控信号，所述电路控制系统通信连接所述控制信号发射系统和所述控制信号接收系统；
一语音模块，所述声音采集系统和一发声系统，所述声音采集系统采集声音信息，所述声音采集系统和所述发声系统通信连接所述电路控制系统；和
一电源系统，所述电源系统电连接所述离线控制模块和所述语音模块。
优选地，所述电路控制系统包括一声音处理单元、一功放单元、一微处理单元、一存储单元和一电源管理单元，所述声音处理单元连接所述声音采集系统，所述功放单元连接所述发声系统，所述微处理单元通信连接所述存储单元以完成信号匹配，所述电源管理单元连接所述电源系统。
优选地，所述存储单元包括一声音特征库、一控制信号库和一录音文件，其中所述声音特征库内存储有不同语音指令的语音特征；所述控制信号库内存储有不同型号遥控器的遥控信号；式破碎机录音文件库内存储有不同语音指令的反馈录音文件。
优选地，还包括一手势采集系统，所述手势采集系统包括一红外感应装置和一信号转换单元以及一信号匹配单元，所述手势采集系统采集手势信号，所述信号转换单元将所述红外信号转化成电信号，所述信号匹配单元连接所述存储单元和所述语音模块。
优选地，还包括一图像采集系统，所述图像采集系统包括一摄像装置、一信号转换单元和一信号匹配单元，所述摄像装置采集到手势信号，所述信号转换单元转换与所述遥控信号相互匹配的控制信号，所述信号匹配单元连接所述存储单元和所述语音模块。
本发明还提供了一种智能语音控制方法，包括以下步骤：
(a)接收外部的声音信号并转化电信号，并处理成数字信号，输入至微处理单元；
(b)将数字信号与所述存储单元中的所述声音特征库内存储的语音指令的声音特征信号进行相似度匹配；
(c)在一定阈值范围内，所述数字信号直接匹配成所述遥控信号，并匹配到遥控信号；在阈值范围之外，从所述声音特征库中匹配到超过阈值的数字信号后，从所述录音文件库中读取相对应的反馈语音播报文件，并对该文件进行解码；
(d)解码后的反馈语音播报文件通过所述功放单元处理后输出至所述发声系统；同步从所述控制信号库内调取所对语音指令的遥控信号，其中遥控信号通过微处理器解码后输出到所述控制信号发射系统，所述控制信号发射系统对外发出该语音指令所对应的模拟遥控信号。从而实现语音指令到模拟遥控信号的转化输出。
优选地，还提供了遥控信号和控制信号的匹配方法，包括以下步骤：
(a1)采集被遥控设备的遥控器信号，将多个所述遥控器的遥控器信号转化成电信号，输入至所述微处理单元；
(a2)比对匹配所述电信号和所述存储单元中的所述控制信号库中的控制信号；
(a3)通过多个电信号的采集对比，定位到所述遥控器所对应的控制信号库中的遥控信号，以完成控制信号和遥控信号的匹配。
优选地，在上述步骤(a1)中还包括以下步骤：
(a10)所述电路控制系统内部的所述声音处理单元对所述声音采集系统转换的电信号进行增强处理、降噪处理和特征提取处理。
采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：
第一、当多个遥控信号时，匹配遥控信号和控制信号后，后续使用过程中微处理器会默认对接匹配后的遥控信号；
第二、整个系统步骤中不联网操作，所有计算和比对过程均在微处理器中完成；
第三、实现语音的识别和指令，无需进行语音的解析操作，以及扩展了其他的信号与智能语音信号的结合。
附图说明
图1为本发明中所述离线智能语音控制装置的结构示意图；
图2为本发明所述存储单元和结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明提供了一种离线智能语音控制装置。所述离线智能语音控制装置包括一离线控制模块和一语音模块，其中所述语音模块包括一声音采集系统S100和一发声系统S300，所述离线控制模块包括一电路控制系统S200、一控制信号发射系统S400和一控制信号接收系统S500，进一步地所述离线控制模块和所述语音模块还电连接一电源系统S600，所述电源系统S600为所述离线控制模块和所述语音模块提供电能。
具体地，所述电路控制系统S200包括一声音处理单元S210、一功放单元S220、一微处理器单元S230、一存储单元S240和一电源管理单元S250，其中所述存储单元S240包含有一声音特征库S241、一控制信号库S242和一录音文件库S243。
所述电源系统S600为所述电路控制系统S200提供统一电压的供电电源。所述电路控制系统S200内的所述电源管理单元将所述电路控制系统S200提供的统一电压转化为电路控制系统S200内其它各单元和其它系统所需的供电电压。
如图2所示，所述存储单元中的所述声音特征库S241内存储有不同语音指令的语音特征，例如“启动”，“停止”等语音特征；所述控制信号库S242内存储有不同型号遥控器的遥控信号；所述录音文件库S243中存储有不同语音指令的录音的特征文件。其中，每一种语音控制指令，在声音特征库S241内存储有相对应的语音特征文件，在所述控制信号库S242中存储有一种及一种以上遥控器型号所对应的遥控信号文件，在所述录音文件库S243内存储有相对于的反馈录音文件。
需要注意的是，不同的被遥控的设备对应有一个或者多个遥控信号。当只有一种遥控器型号时，无需对遥控器进行匹配的流程操作。当多于一种遥控器型号时，需要先匹配出被遥控设备的遥控器在所述控制信号库S242中的遥控信号。
所述控制信号接收系统S500可以对现有被遥控设备的遥控器信号进行信号采集，所述控制信号接收系统S500将遥控器的信号转化成统一格式的电信号输入到所述电路控制系统S200内的所述微处理器单元S230，所述微处理器单元S230，将遥控电信号与所述存储单元S240内的所述控制信号库S242进行比对匹配，通过一个及一个以上遥控器信号采集对比，可以精确定位到该遥控设备遥控器所对应的所述控制信号库S242内的遥控器型号。所述控制信号库S242内的遥控器型号匹配完成后，后续使用过程中所述微处理器会默认对接所述控制信号库S242所匹配遥控器型号，如需跟换接所述控制信号库S242所匹配遥控器型号，重新进行匹配操作流程即可。
进一步地，所述声音采集系统S100接收外部声音信号并将外部声音信号转换成电信号，所述电路控制系统S200内部的所述声音处理单元对所述声音采集系统S100转换的电信号进行增强处理、降噪处理和特征提取处理，并将最终处理结果转化成为统一格式的数字信号输入所述微处理器单元。
所述微处理器单元将声音处理单元输入的统一格式的数字信号与所述存储单元中的所述声音特征库S241内存储的语音指令的声音特征信号进行相似度匹配。通过在0-100范围内的相似度阈值调整，可以优化语音指令的误触发和响应速度。所述微处理器单元从所述声音特征库S241内匹配到超过阈值的语音指令的声音特征数字信号后，所述微处理器单元从所述录音文件库S243内读取与超过阈值语音指令所对应的反馈语音播报文件并对该文件进行解码后的电输出。解码后的语音播报文件电信号通过所述功放单元处理后输出到所述发声系统S300，完成离线状态下的特定语音指令识别和反馈。
所述存储单元内的所述声音特征库S241、所述控制信号库S242和所述录音文件库S243三个库文件里面的语音特征、遥控信号以及反馈录音存在一一对应关系，所述微处理器单元处理相互之间的唯一的对应逻辑关系。所述声音特征库S241内匹配到超过阈值的语音指令的声音特征数字信号后，所述微处理器单元从所述录音文件库S243内读取与超过阈值语音指令所对应的反馈录音，所述微处理器单元配合所述功放单元和所述发声系统S300实现语音指令反馈录音文件语音播报。同步从所述控制信号库S242内调取所对语音指令的遥控信号。遥控信号通过微处理器解码后输出到所述控制信号发射系统S400，所述控制信号发射系统S400对外发出该语音指令所对应的模拟遥控信号。从而实现语音指令到模拟遥控信号的转化输出。
根据上述实施方式，本发明提供了一种智能语音控制方法，包括以下步骤：
(a)接收外部的声音信号并转化电信号，并处理成数字信号，输入至微处理单元；
(b)将数字信号与所述存储单元中的所述声音特征库内存储的语音指令的声音特征信号进行相似度匹配；
(c)在一定阈值范围内，所述数字信号直接匹配成所述遥控信号，并匹配到遥控信号；在阈值范围之外，从所述声音特征库中匹配到超过阈值的数字信号后，从所述录音文件库中读取相对应的反馈语音播报文件，并对该文件进行解码；
(d)解码后的反馈语音播报文件通过所述功放单元处理后输出至所述发声系统；同步从所述控制信号库内调取所对语音指令的遥控信号，其中遥控信号通过微处理器解码后输出到所述控制信号发射系统，所述控制信号发射系统对外发出该语音指令所对应的模拟遥控信号。从而实现语音指令到模拟遥控信号的转化输出。
根据上述实施方式，本发明进一步地提供了遥控信号和控制信号的匹配方法，包括以下步骤：
(a1)采集被遥控设备的遥控器信号，将多个所述遥控器的遥控器信号转化成电信号，输入至所述微处理单元；
(a2)比对匹配所述电信号和所述存储单元中的所述控制信号库中的控制信号；
(a3)通过多个电信号的采集对比，定位到所述遥控器所对应的控制信号库中的遥控信号，以完成控制信号和遥控信号的匹配。
具体地，在上述步骤(a1)中还包括以下步骤：
(a10)所述电路控制系统内部的所述声音处理单元对所述声音采集系统转换的电信号进行增强处理、降噪处理和特征提取处理。
在另一个实施例中，本发明还提供了一种手势采集系统，所述手势采集系统包括一红外感应装置和一信号转换单元以及一信号匹配单元，所述手势采集系统所采集的手势信号，进而转换成与相应遥控信号相互匹配的控制信号，进而与智能语音信号共同完成被遥控设备的控制。
具体地，所述红外感应装置感应到用户的特定手势，获取到手势的红外信号，所述信号转换单元将所述红外信号转化成电信号，同时通过所述信号匹配单元将所述电信号与所述遥控信号和所述语音播报文件匹配。使得所述手势采集系统配合所述声音采集系统能够匹配到控制信号。
更具体地，所述信号匹配单元对接所述存储单元和，使得所述控制信号库中的所述控制信号和手势信号以及。
另一方面，本发明还提供了一种图像采集系统，所述图像采集系统包括一摄像装置、一信号转换单元和一信号匹配单元，所述摄像装置设置有一拍摄范围，当操作者进入到所述拍摄范围内，所述摄像装置采集到手势信号，进而转换与所述遥控信号相互匹配的控制信号，进而与所述智能语音信号共同完成被遥控设备的控制。
具体地，所述摄像装置获取到用户的图像信号，所述信号转换单元将所述红外信号转化成电信号，同时通过所述信号匹配单元将所述电信号与所述遥控信号和所述语音播报文件匹配。使得所述手势采集系统配合所述声音采集系统能够匹配到控制信号。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种离线智能语音控制装置，其特征在于，包括：
一离线控制模块，所述离线控制模块包括一电路控制系统、一控制信号发射系统、一控制信号接收系统，所述控制信号接收系统接收到外部语音信号，所述控制信号发射系统对外发射模拟遥控信号，所述电路控制系统通信连接所述控制信号发射系统和所述控制信号接收系统；
一语音模块，所述声音采集系统和一发声系统，所述声音采集系统采集声音信息，所述声音采集系统和所述发声系统通信连接所述电路控制系统；和
一电源系统，所述电源系统电连接所述离线控制模块和所述语音模块。
2.根据权利要求1所述的离线智能语音控制装置，其特征在于，所述电路控制系统包括一声音处理单元、一功放单元、一微处理单元、一存储单元和一电源管理单元，所述声音处理单元连接所述声音采集系统，所述功放单元连接所述发声系统，所述微处理单元通信连接所述存储单元以完成信号匹配，所述电源管理单元连接所述电源系统。
3.根据权利要求2所述的离线智能语音控制装置，其特征在于，所述存储单元包括一声音特征库、一控制信号库和一录音文件，其中所述声音特征库内存储有不同语音指令的语音特征；所述控制信号库内存储有不同型号遥控器的遥控信号；式破碎机录音文件库内存储有不同语音指令的反馈录音文件。
4.根据权利要求3所述的离线智能语音控制装置，其特征在于，还包括一手势采集系统，所述手势采集系统包括一红外感应装置和一信号转换单元以及一信号匹配单元，所述手势采集系统采集手势信号，所述信号转换单元将所述红外信号转化成电信号，所述信号匹配单元连接所述存储单元和所述语音模块。
5.根据权利要求3所述的离线智能语音控制装置，其特征在于，还包括一图像采集系统，所述图像采集系统包括一摄像装置、一信号转换单元和一信号匹配单元，所述摄像装置采集到手势信号，所述信号转换单元转换与所述遥控信号相互匹配的控制信号，所述信号匹配单元连接所述存储单元和所述语音模块。
6.一种离线智能语音控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)接收外部的声音信号并转化电信号，并处理成数字信号，输入至微处理单元；
(b)将数字信号与所述存储单元中的所述声音特征库内存储的语音指令的声音特征信号进行相似度匹配；
(c)在一定阈值范围内，所述数字信号直接匹配成所述遥控信号，并匹配到遥控信号；在阈值范围之外，从所述声音特征库中匹配到超过阈值的数字信号后，从所述录音文件库中读取相对应的反馈语音播报文件，并对该文件进行解码；
(d)解码后的反馈语音播报文件通过所述功放单元处理后输出至所述发声系统；同步从所述控制信号库内调取所对语音指令的遥控信号，其中遥控信号通过微处理器解码后输出到所述控制信号发射系统，所述控制信号发射系统对外发出该语音指令所对应的模拟遥控信号。从而实现语音指令到模拟遥控信号的转化输出。
7.根据权利要求6所述的离线智能语音控制方法，其特征在于，还提供了遥控信号和控制信号的匹配方法，包括以下步骤：
(a1)采集被遥控设备的遥控器信号，将多个所述遥控器的遥控器信号转化成电信号，输入至所述微处理单元；
(a2)比对匹配所述电信号和所述存储单元中的所述控制信号库中的控制信号；
(a3)通过多个电信号的采集对比，定位到所述遥控器所对应的控制信号库中的遥控信号，以完成控制信号和遥控信号的匹配。
8.根据权利要求6所述的离线智能语音控制方法，其特征在于，在上述步骤(a1)中还包括以下步骤：
(a10)所述电路控制系统内部的所述声音处理单元对所述声音采集系统转换的电信号进行增强处理、降噪处理和特征提取处理。
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