CN111145743A - 一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法 - Google Patents

一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法。该装置包括：驾驶员语音信息采集模块，用于实时采集驾驶员发出的语音信息，并发送至驾驶员语音指令识别模块；驾驶员语音指令识别模块，用于实时接收语音信息，并从中提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块执行。本发明通过驾驶员语音信息采集模块实时采集驾驶员发出的语音信息，利用驾驶员语音指令识别模块提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块去执行，方便驾驶员在视线不离开雷达显示器或者瞭望目标的同时，有效操作船舶自动舵改变航行的方向和速度，具有结构简单和提高航行安全性的优点。

Description

一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法。
背景技术
现有技术的船舶驾驶，一般使用物理旋钮或者触控屏幕进行操作，这些操作过程存在误操作可能；在视线不良的状况下，驾驶员应该更多的观看雷达显示器和瞭望，手动操舵一定程度影响航行观察。另外，船舶驾驶过程中，需要驾驶员监控海图海况以及雷达信息，还需进行瞭望保证船舶航行安全，手动操舵过程中在一定程度上会分散驾驶员的注意力，无法关注其他有效航行信息；驾驶员需在驾驶舱内走动瞭望，而自动舵设备被固定在驾控台中间位置，瞭望过程无法方便操作自动舵。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法，以解决手动操舵灵活性低，以及会分散驾驶员注意力的问题。
本发明的一个方面，提供了一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置，包括：
驾驶员语音信息采集模块，用于实时采集驾驶员发出的语音信息，并发送至驾驶员语音指令识别模块；
驾驶员语音指令识别模块，用于实时接收语音信息，并从中提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块执行。
进一步地，船舶自动舵控制装置还包括：
驾驶员声纹信息数据库，用于预存驾驶员信息及其对应的声纹信息；
驾驶员语音指令判断模块，用于接收驾驶员语音信息采集模块发送的语音信息，解析出该语音信息中的声纹信息，并在驾驶员声纹信息数据库中查找是否存在与该声纹信息对应的驾驶员信息，若存在，则将该语音信息发送至驾驶员语音指令识别模块。
进一步地，驾驶员语音指令识别模块，还用于将自动舵操作指令发送至语音播报模块进行播报。
进一步地，驾驶员语音指令识别模块，还用于将自动舵操作指令发送至驾驶员语音指令数据库进行存储。
进一步地，驾驶员语音信息采集模块为降噪麦克风阵列。
进一步地，语音播报模块为扬声器。
进一步地，驾驶员语音指令识别模块包括自然语言处理的软件包。
进一步地，驾驶员语音信息采集模块、驾驶员语音指令识别模块、驾驶员声纹信息数据库均与驾驶员语音指令判断模块电连接，语音播报模块、驾驶员语音指令数据库、自动舵模块均与驾驶员语音指令识别模块电连接。
本发明的第二个方面，提供了一种基于如上述中所述装置实现的基于语音交互的船舶自动舵控制方法，包括以下步骤：
驾驶员语音信息采集模块实时采集驾驶员发出的语音信息；
驾驶员语音指令识别模块实时从语音信息中提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块执行。
进一步地，船舶自动舵控制方法还包括以下步骤：
利用驾驶员声纹信息数据库预存驾驶员信息及其对应的声纹信息；
利用驾驶员语音指令判断模块接收驾驶员语音信息采集模块发送的语音信息，解析出该语音信息中的声纹信息，并在驾驶员声纹信息数据库中查找是否存在与该声纹信息对应的驾驶员信息，若存在，则将该语音信息发送至驾驶员语音指令识别模块。
本发明提供的基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法，与现有技术相比具有以下进步：
本发明的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，通过驾驶员语音信息采集模块实时采集驾驶员发出的语音信息，利用驾驶员语音指令识别模块提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块去执行，方便驾驶员在视线不离开雷达显示器或者瞭望目标的同时，有效操作船舶自动舵改变航行的方向和速度，具有结构简单和提高航行安全性的优点。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置的器件连接框图；
图2为本发明实施例中一种基于语音交互的船舶自动舵控制方法的步骤图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供了一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置及其方法。
图1示意性示出了本实施例中一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置的器件连接框图。参照图1，本实施例的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，包括：
驾驶员语音信息采集模块，用于实时采集驾驶员发出的语音信息，并发送至驾驶员语音指令识别模块；
驾驶员语音指令识别模块，用于实时接收语音信息，并从中提取出自动舵操作指令(如设定航向170,靶定、左5度、右5度等)，将自动舵操作指令发送至自动舵模块执行。
本实施例的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，通过驾驶员语音信息采集模块实时采集驾驶员发出的语音信息，利用驾驶员语音指令识别模块提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块去执行，方便驾驶员在视线不离开雷达显示器或者瞭望目标的同时，有效操作船舶自动舵改变航行的方向和速度，具有结构简单和提高航行安全性的优点。
其中，自动舵模块是现代船舶的基本配置，一般包括自动控制单元、报警显示单元、舵机控制单元、舵角反馈单元等，本实施例中不再赘述。
本实施例中，驾驶员语音指令识别模块可以是集成较为成熟的NLP(自然语言处理)的软件包(SDK)，可以离线使用(即没有网络支持)，有利于提高本装置的可靠性。
如图1，具体实施时，船舶自动舵控制装置还包括：
驾驶员声纹信息数据库，用于预存驾驶员信息及其对应的声纹信息；更换船舶驾驶员时，只需要将该驾驶员的信息及其声纹信息录入即可，这可以提高后续识别语音指令的准确性，同时，也方便管理。
驾驶员语音指令判断模块，用于接收驾驶员语音信息采集模块发送的语音信息，解析出该语音信息中的声纹信息，并在驾驶员声纹信息数据库中查找是否存在与该声纹信息对应的驾驶员信息，若存在，则将该语音信息发送至驾驶员语音指令识别模块。
声纹信息如同指纹信息一样，能够根据声纹信息分辨出不同的驾驶员，只有驾驶员声纹信息数据库中存储有驾驶员的声纹信息，才能及时有效的判断出驾驶员语音信息采集模块采集的语音信息确实是驾驶员发出的语音指令，经过这一步骤的判断，能够有效识别采集的语音信息是驾驶员发出的语音指令，或是其他人员发出的无效指令，便于驾驶员语音指令识别模块精确解析驾驶员的自动舵操作指令，并下达给自动舵模块去执行，有利于提高船舶驾驶安全性。
具体实施时，驾驶员语音指令识别模块，还用于将自动舵操作指令发送至语音播报模块进行播报。语音播报模块可以是扬声器，如喇叭等，易于实现且成本较低，有利于降低装置的成本。将自动舵操作指令播报出来，使驾驶员快捷、方便的接收到该指令，快速的判断该指令是否正确，若错误，则能够及时的更正，提高人机交互性，有利于减少操作失误，提高船舶驾驶安全性。
具体实施时，驾驶员语音指令识别模块，还用于将自动舵操作指令发送至驾驶员语音指令数据库进行存储。将驾驶员发出的每一个语音指令进行存储，有利于在船舶航行结束后，分析船舶航行路线，以及在发生事故时查清原因。
其中，驾驶员语音信息采集模块、驾驶员语音指令识别模块、驾驶员声纹信息数据库均与驾驶员语音指令判断模块电连接，语音播报模块、驾驶员语音指令数据库、自动舵模块均与驾驶员语音指令识别模块电连接。
具体实施时，驾驶员语音信息采集模块为降噪麦克风阵列。可以有效提高语音信息识别的信噪比，滤除其他背景噪声，提高操作的准确性和装置的可靠性。
图2示意性示出了本实施例中一种基于语音交互的船舶自动舵控制方法的步骤图。参照图2，本实施例的基于语音交互的船舶自动舵控制方法，包括以下步骤：
S100、驾驶员语音信息采集模块实时采集驾驶员发出的语音信息；
S200、驾驶员语音指令识别模块实时从语音信息中提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块执行。
本实施例的基于语音交互的船舶自动舵控制方法，通过驾驶员语音信息采集模块实时采集驾驶员发出的语音信息，利用驾驶员语音指令识别模块提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块去执行，方便驾驶员在视线不离开雷达显示器或者瞭望目标的同时，有效操作船舶自动舵改变航行的方向和速度，具有方法操作简单和提高航行安全性的优点。
具体实施时，船舶自动舵控制方法还包括以下步骤：
S101、利用驾驶员声纹信息数据库预存驾驶员信息及其对应的声纹信息；这可以提高后续识别语音指令的准确性，同时，也方便管理。
S102、利用驾驶员语音指令判断模块接收驾驶员语音信息采集模块发送的语音信息，解析出该语音信息中的声纹信息，并在驾驶员声纹信息数据库中查找是否存在与该声纹信息对应的驾驶员信息，若存在，则将该语音信息发送至驾驶员语音指令识别模块。
声纹信息如同指纹信息一样，能够根据声纹信息分辨出不同的驾驶员，只有驾驶员声纹信息数据库中存储有驾驶员的声纹信息，才能及时有效的判断出驾驶员语音信息采集模块采集的语音信息确实是驾驶员发出的语音指令，经过这一步骤的判断，能够有效识别采集的语音信息是驾驶员发出的语音指令，或是其他人员发出的无效指令，便于驾驶员语音指令识别模块精确解析驾驶员的自动舵操作指令，并下达给自动舵模块去执行，有利于提高船舶驾驶安全性。
具体实施时，船舶自动舵控制方法还包括步骤：驾驶员语音指令识别模块将自动舵操作指令发送至语音播报模块进行播报。语音播报模块可以是扬声器，如喇叭等。将自动舵操作指令播报出来，使驾驶员快捷、方便的接收到该指令，快速的判断该指令是否正确，若错误，则能够及时的更正，有利于减少操作失误。
具体实施时，船舶自动舵控制方法还包括步骤：驾驶员语音指令识别模块将自动舵操作指令发送至驾驶员语音指令数据库进行存储。将驾驶员发出的每一个语音指令进行存储，有利于在船舶航行结束后，分析船舶航行路线，以及在发生事故时查清原因。
本实施例的基于语音交互的船舶自动舵控制方法的一个具体工作实施例为：提前将驾驶员信息及其对应的声纹信息存储在驾驶员声纹信息数据库中，由于声纹是每个人独有的特点，可以依靠声纹信息区分驾驶员，每个驾驶员信息唯一对一个声纹信息；驾驶员驾驶船舶时，若需要改变航向或者速度，只需要发出语音，如“设定航向170,靶定、左5度、右5度”，驾驶员语音信息采集模块(可以是降噪麦克风阵列)采集到该语音信息，并发送至驾驶员语音指令判断模块；驾驶员语音指令判断模块接收到语音信息后，将解析出该语音信息中的声纹信息，并在驾驶员声纹信息数据库中查找是否存在与该声纹信息对应的驾驶员信息，若存在，则说明发出语音信息的是驾驶员，而不是其他人员发出的，此时，将该语音信息发送至驾驶员语音指令识别模块；驾驶员语音指令识别模块实时接收语音信息，并从中提取出自动舵操作指令，即“设定航向170,靶定、左5度、右5度”，驾驶员语音指令识别模块将该自动舵操作指令发送至语音播报模块(可以是扬声器)进行播报，方便驾驶员听到，若存在错误可及时进行更改，若无误，则将该自动舵操作指令发送至自动舵模块，由自动舵模块执行，具体的，可以是自动舵模块中的舵机控制单元执行。另外，驾驶员语音指令识别模块还将自动舵操作指令发送至驾驶员语音指令数据库进行存储。
上述装置实施例中的改进也属于方法实施例中的改进，方法实施例中不再赘述。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，包括：
驾驶员语音信息采集模块，用于实时采集驾驶员发出的语音信息，并发送至驾驶员语音指令识别模块；
驾驶员语音指令识别模块，用于实时接收语音信息，并从中提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块执行。
2.根据权利要求1所述的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，还包括：
驾驶员声纹信息数据库，用于预存驾驶员信息及其对应的声纹信息；
驾驶员语音指令判断模块，用于接收驾驶员语音信息采集模块发送的语音信息，解析出该语音信息中的声纹信息，并在驾驶员声纹信息数据库中查找是否存在与该声纹信息对应的驾驶员信息，若存在，则将该语音信息发送至驾驶员语音指令识别模块。
3.根据权利要求2所述的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，驾驶员语音指令识别模块，还用于将自动舵操作指令发送至语音播报模块进行播报。
4.根据权利要求3所述的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，驾驶员语音指令识别模块，还用于将自动舵操作指令发送至驾驶员语音指令数据库进行存储。
5.根据权利要求4所述的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，驾驶员语音信息采集模块为降噪麦克风阵列。
6.根据权利要求5所述的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，语音播报模块为扬声器。
7.根据权利要求6所述的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，驾驶员语音指令识别模块包括自然语言处理的软件包。
8.根据权利要求7所述的基于语音交互的船舶自动舵控制装置，其特征在于，驾驶员语音信息采集模块、驾驶员语音指令识别模块、驾驶员声纹信息数据库均与驾驶员语音指令判断模块电连接，语音播报模块、驾驶员语音指令数据库、自动舵模块均与驾驶员语音指令识别模块电连接。
9.一种基于如权利要求1所述装置实现的基于语音交互的船舶自动舵控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
驾驶员语音信息采集模块实时采集驾驶员发出的语音信息；
驾驶员语音指令识别模块实时从语音信息中提取出自动舵操作指令，将自动舵操作指令发送至自动舵模块执行。
10.根据权利要求9所述的基于语音交互的船舶自动舵控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
利用驾驶员声纹信息数据库预存驾驶员信息及其对应的声纹信息；
利用驾驶员语音指令判断模块接收驾驶员语音信息采集模块发送的语音信息，解析出该语音信息中的声纹信息，并在驾驶员声纹信息数据库中查找是否存在与该声纹信息对应的驾驶员信息，若存在，则将该语音信息发送至驾驶员语音指令识别模块。
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