CN113674738A - 一种全屋分布式语音的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请的目的是提供一种全屋分布式语音的系统和方法，具体为智能家居领域。现在用户越来越多的使用语音来控制家庭设备，但是目前单个智能音箱语音收听距离有限，用户只能到音箱附近发出语音指令，如果每个房间单独放置一个智能音箱，则有时候用户发出语音指令时多个音箱会同时听到语音指令并进行执行，造成重复动作。本申请方案采用每个房间安放一个语音控制模块，所有语音模块通过总线或者无线连接到家庭网关中，语音模块将收到语音数据和语音能量数据上传到网关，网关通过语音能量数据判断用户靠近哪个语音模块，并指定该语音模块唯一的执行用户语音指令。本方案解决了多语音拾取时造成的指令重复执行等问题。
Description
技术领域
本发明公开了一种全屋分布式语音的系统和方法，具体为智能家居领域。
背景技术
智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。
智能家居在给人们带来便捷生活的同时，人们的控制习惯逐渐发生改变。语音技术的发展也为控制入口做了一个补充，在抛去了传统遥控器和手机APP之后，通过语音控制让家居环境达到舒适状态，生活更便捷智能，这成为智能家居行业下一个阶段的普遍应用。这一产业从上世纪六十年代就已出现，但并不为普通消费者所熟知，消费者对其认知度也比较低。近年来，随着苹果、谷歌、微软等公司先后推出Siri等智能语音服务，这一服务以及相关产业也开始被普通消费者和投资界所关注。
现今最流行的智能家居语音控制设备是智能音箱，例如Amazon Echo或GoogleHome，以及用于控制智能家居装置的云端虚拟助理。透过连接智能音箱到其他智能家居设备，可以实现多重装置的语音控制，例如提供语音命令，像是“启动我家的安全系统”因此，以一个聪明的智能音箱可作为私人音讯管家为出发点，智能家居将更为便利，未来也可能更个性化。但是使用智能音箱控制有一些问题，在实际使用中，大部分家庭只会购买一个智能音箱，一般放置在客厅，这样用户在其他房间如卧室、卫生间想语音控制时，需要走出房间来到智能音箱附近再发出语音命令。这样会非常不方便，大大降低了用户体验的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全屋分布式语音的系统和方法，以解决上述背景技术中提出的只能在一个特定的房间使用智能音箱问题。本发明提供一个解决方案，在每个房间安装一个或多个智能语音模块，这些语音模块再通过总线连接到家庭网关进行语音数据的处理和设备控制。这样用户可以在家庭内随时随地发出语音指令，然后被本房间或最近的智能语音模块接收到语音指令，将数字化后的语音数据通过总线发送到智能网关。由于同一个语音指令有可能会被多个智能语音模块接收到，每个接收到语音指令的语音模块都会将采集到的语音信息发送个智能家居网关，智能家居收到多份语音指令时必须判断到底用户是对着哪个语音模块说话，否则就会产生一系列问题。例如用户对着卧室的语音模块说：打开窗帘，用户的本意是打开卧室的窗帘，但是客厅的语音模块也可能收到这个语音指令，并将语音数据上传到智能家居网关。当智能家居网关同时收到多条相同指令时，必须区分哪一条是有效的指令，并丢弃剩下的指令。
为解决上述问题，本发明提出一个方法来解决多个语音模块同时接收到语音指令的造成的重复和冲突。本发明提供了如下技术方案：
一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：系统包括语音采集模块、数据总线、网关设备；所述的语音采集模块上带有麦克、扬声器和人体红外探测器；其中麦克的作用是拾取语音，并将语音编码之后传输给模块上的处理器。一般情况下MIC拾取语音距离在5-10米，可以适应绝大部分房间大小使用。其中扬声器的作用是进行语音反馈，例如用户说：“打开空调”；语音采集模块上的扬声器可以语音反馈说：“好的，空调已打开”。本专利所描述智能语音处理方法流程如附图1所示，网络系统拓扑如附图2所示。
所述的语音采集模块收到用户指令之后将模拟语音进行AD转换和编码，转换成数字数据。由于多个语音采集模块可能会同时接收到语音指令，例如卧室的语音采集模块和客厅的语音采集模块可能同时收听到语音指令并同时进行语音转换编码传输到智能家居网关。则智能家居网关需要知道先后收到的这两条语音指令其实是来自于用户的同一条指令，否则可能会导致指令的重复执行。为解决这个问题，语音采集模块在在上传语音数据的时候将此语音数据打上时间戳，例如语音指令开始时间+语音指令结束时间。智能家居网关短时间内收到多条语音数据之后，会检查上述时间戳，通过时间戳近似程度可以判定多条语音数据是来自用户的同一条语音指令还是不同的语音指令。如果是前者，则网关在多条语音数据中只选择一条执行，其余丢弃。
所述的语音采集模块上的人体红外探测器作用在于探测模块前面有没有人体的存在，例如A、B两个语音采集模块同时接收到了用户的语音指令，同时开启人体红外探测器，如果A语音采集模块前面探测到有人体存在，而B语音采集模块前面没有探测到人体存在，则可以认为用户是在对A语音采集模块下发语音指令而不是对B语音采集模块下发指令。
所述的语音采集模块还可以根据采集到的用户指令声波，经过处理得到其声音强度数据。一般情况下，用户说话时候离语音采集模块距离越近其声强数据值越大。例如如果A、B两个语音采集模块同时接收到了用户的语音指令，如果A语音采集模块采集到的声强数据值大于B语音采集模块采集到的声强数据值，则可以认为用户是在对A语音采集模块下发语音指令而不是对B语音采集模块下发指令。
所述的数据总线的作用是进行数据传输和给语音采集模块供电，一般情况下电压为24-36V。所述的总线可以是标准数字化可供电总线协议，安装简便，低功耗，低成本。语音采集模块将转化后的语音数据通过数据总线发送到智能家居网关，如果多个语音采集模块同时采集到用户的语音指令，可能会同时向智能家居网关传输数据，这就涉及到语音采集模块可能会采用冲突检测技术，从而时分的将数据通过总线先后传输到智能家居网关上。
所述的智能家居网关设备一端通过总线连接所有语音采集模块和其他智能家居设备，一端通过以太网连接到云平台。智能家居网关具有语音数据解析和识别的能力，智能家居网关收到语音采集模块传送来的语音编码数据之后通过算法或者芯片进行识别，并最终输出文字或者指令编码，对相应的设备按指令进行操控。
所述智能家居网关设备短时间内接收到多条语音指令数据后，先根据其时间戳、数据长度判断是不是同一个用户语音指令的多条实现，如果是则根据其红外数据、声强数据判断多段语音指令数据的优先级。一般认为红外数据为真同时声强数据值最大的那条语音指令数据优先级最高。智能家居网关取优先级最高的那条语音数据解析，执行其指令并将低优先级语音指令丢弃。
所述的语音采集模块可本身具有语音解析功能，直接将语音解析成文字或者指令序列发送到智能家居网关。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对语音模块网络拓扑、语音采集处理流程所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显；
图1示出根据本申请的一个方面提供的一种智能语音数据处理方法的流程图；
图2示出根据本申请的一个方面提供的一种智能语音模块网络拓扑图。
具体实施方式
一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：
1、系统包括语音采集模块、数据总线、网关设备
2、该语音采集模块上带有麦克、喇叭和人体红外探测器
3、语音采集模块采集到声波指令后根据开始时间和结束时间给该语音数据加上时间标签数据
4、语音采集模块根据采集到的人体红外信号、声音强度给该语音数据加上人体红外、声音强度数据
5、智能家居网关根据所述语音数据的时间标签数据确定短时间内收到的多条语音数据归为一个指令集。
6、智能家居网关从上述指令集中根据语音数据的人体红外、声音强度数据找出最高优先级那条语音指令解析并执行，同时丢弃指令集中其他语音数据。
所述语音采集模块包括：麦克风、语音处理芯片、扬声器、电源模块等。
所述的语音采集模块上的人体红外探测器主要用于探测在语音采集模块的特定范围内有没有人体存在。
所述的数据总线可以用来将采集模块采集到的语音数据传输到网关设备。
所述的网关设备可以在本地处理收到的语音数据，将其计算转换为文字信息或者特定的指令编码，也可以将其转发到云端，通过云端进行语音识别。
所述的网关设备收到语音指令数据中，人体红外数据为真值的可认为用户就在对应的语音采集模块附近并且可认为用户是在给此数据对应的语音采集模块下发指令。
所述的网关设备收到语音指令数据中，声音强度值最大的可认为用户是在给此数据对应的语音采集模块下发指令。
所述的语音采集模块可以一个房间装一个也可以一个房间装多个。
所述的语音指令可以是单独一条也可以是交互式多条。
所述的总线可以是标准数字化可供电总线协议，安装简便，低功耗，低成本。
Claims (12)
1.一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：
系统包括语音采集模块、数据总线、网关设备；
该语音采集模块上带有麦克、喇叭和人体红外探测器；
语音采集模块采集到声波指令后根据开始时间和结束时间给该语音数据加上时间标签数据；
语音采集模块根据采集到的人体红外信号、声音强度给该语音数据加上人体红外、声音强度数据；
智能家居网关根据所述语音数据的时间标签数据确定短时间内收到的多条语音数据归为一个指令集；
智能家居网关从上述指令集中根据语音数据的人体红外、声音强度数据找出最高优先级那条语音指令解析并执行，同时丢弃指令集中其他语音数据。
2.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：语音采集模块上带有麦克风、语音处理芯片、扬声器、电源模块等。
3.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：语音采集模块上的人体红外探测器主要用于探测在语音采集模块的特定范围内有没有人体存在。
4.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：数据总线可以用来将采集模块采集到的语音数据传输到网关设备。
5.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：网关设备可以在本机处理收到的语音数据，将其计算转换为文字信息或者特定的指令编码，也可以将其转发到云端，通过云端进行语音识别。
6.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：网关设备收到语音指令数据中，人体红外数据为真值的可认为用户就在对应的语音采集模块附近并且可认为用户是在给此数据对应的语音采集模块下发指令。
7.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：网关设备收到语音指令数据中，声音强度值最大的可认为用户是在给此数据对应的语音采集模块下发指令。
8.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：语音采集模块本身具有语音解析功能，直接将语音解析成文字或者指令序列发送到智能家居网关。
9.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：语音采集模块可以一个房间装一个也可以一个房间装多个。
10.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：语音指令可以是单独一条也可以是交互式多条。
11.根据权利要求1当客户是语音指令是多条时候，只有当前接收语音指令语音采集模块参与剩余语音指令交互，其他语音模块保持静默。
12.根据权利要求1所述的一种全屋分布式语音的系统和方法，其特征在于：总线可以是标准数字化可供电总线协议，安装简便，低功耗，低成本。
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