CN116708065A - 智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法及系统 - Google Patents

智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法及系统，方法包括：接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，基于蓝牙无线信号确定第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及距离；基于所述相对角度和/或距离生成提示信息并发送至第二电子设备，提示用户采集语音信号时移动第二电子设备使第一与第二电子设备之间的距离减小和/或转动第二电子设备使第一与第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件；接收第二电子设备采集发送的语音信号，识别语音信号得到至少一个控制指令，基于至少一个控制指令生成广播数据包，广播广播数据包到多个智能家居设备以使其中的目标智能家居设备从广播数据包中解析得到控制指令以执行相应的操作。

Description

智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法及系统
技术领域
本公开实施例涉及智能家居设备控制技术领域，尤其涉及一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法及系统。
背景技术
随着物联网产业的快速发展，基于语音控制的智能设备如智能家居设备应用越来越广泛。相关技术中，通常基于智能手机安装的指定应用程序APP与周围环境的多个具有蓝牙模块的智能设备如电视、智能灯、智能温度计等建立蓝牙通信连接，用户再操作指定APP采集用户发出的语音，对语音识别得到设备指令，将设备指令通过蓝牙方式传输到相应的智能设备从而实现语音控制智能设备。
发明人发现相关技术的应用中依然存在一些问题，例如在涉及家庭环境上下楼多个房间多个智能设备等远距离多设备情况下，现有普通蓝牙通信技术传输距离有限，并不太适用这一新场景，导致语音控制智能设备的准确性降低，例如用户通过智能手机中的APP采集发出的语音，对语音识别得到设备指令，将设备指令通过蓝牙方式即无线传输方式传输到相应的智能设备，这种方式在远距离多设备情况下，由于存在的环境干扰信号增多、传输距离远等因素叠加影响，当用户距离某个智能设备较远时，从语音信号的采集、识别到设备指令的传输过程中，语音信号采集阶段就存在更多环境干扰信号，导致设备指令识别结果准确性降低，加上设备指令的传输距离增加以及传输过程中环境干扰信号的再次影响，使得到达智能设备的设备指令数据准确性降低，也即整体会导致该智能设备的语音识别控制准确性大幅降低。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法及系统。
第一方面，本公开实施例提供了一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法，该方法应用于包含低功耗蓝牙模块的第一电子设备，包括：
接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离；
基于所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度和/或所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离生成提示信息，并将所述提示信息发送至所述第二电子设备；其中所述提示信息用于提示用户在所述第二电子设备处采集用于控制智能家居设备的语音信号时，移动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件；
接收所述第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别所述语音信号得到至少一个设备指令，基于所述至少一个设备指令生成广播数据包，广播所述广播数据包到多个智能家居设备，以使所述多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从所述广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作。
在一个实施例中，该方法还包括：
所述第一电子设备扫描多个智能家居设备发出的广播信息；其中所述多个智能家居设备发出的广播信息均携带连接标识；
所述第一电子设备解析所述广播信息得到各智能家居设备对应的连接标识之后，基于解析得到的各智能家居设备对应的连接标识直接建立与所述多个智能家居设备之间的蓝牙通信连接，之后发送所述至少一个设备指令到所述多个智能家居设备中对应的至少一个目标智能家居设备，以使所述至少一个目标智能家居设备基于各自对应的设备指令执行相应的操作。
在一个实施例中，所述低功耗蓝牙模块支持蓝牙协议5.1以上的蓝牙模块；所述基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离，包括：
确定所述蓝牙无线信号到达所述第一电子设备处的到达角度作为所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度，并通过到达角度定位法确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离。
在一个实施例中，所述第二电子设备上安装有智能家居设备控制应用程序，所述将所述提示信息发送至所述第二电子设备，包括：
将所述提示信息发送至所述第二电子设备上的所述智能家居设备控制应用程序，所述智能家居设备控制应用程序能够显示用户界面呈现所述提示信息，并使用户在所述提示信息的指示下移动和/或转动所述第二电子设备来采集用户发出的用于控制智能家居设备的语音信号。
在一个实施例中，所述识别所述语音信号得到至少一个设备指令，包括：
将所述语音信号按照预设规则切割划分为多个子语音信号；
获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令；其中所述映射关系表包含预设的多个不同的预设声纹特征信息与不同设备指令之间的对应关系。
在一个实施例中，所述获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，包括：
提取所述多个子语音信号的音频特征，将所述多个子语音信号的音频特征分别输入声纹特征提取模型，以获得所述多个子语音信号的声纹特征信息；其中，所述声纹特征提取模型是预先基于样本语音信号的音频特征对卷积神经网络模型训练得到的。
在一个实施例中，所述基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令，包括：
针对每个所述子语音信号的声纹特征信息，计算每个所述子语音信号的声纹特征信息与所述映射关系表中的多个不同的预设声纹特征信息之间对应的多个余弦相似度值，基于所述映射关系表确定所述多个余弦相似度值中的最大余弦相似度值对应的预设声纹特征信息对应的设备指令作为每个所述子语音信号对应的设备指令。
第二方面，本公开实施例提供一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制系统，该系统应用于包含低功耗蓝牙模块的第一电子设备，包括：
参数确定模块，用于接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离；
采集提示模块，用于基于所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度和/或所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离生成提示信息，并将所述提示信息发送至所述第二电子设备；其中所述提示信息用于提示用户在所述第二电子设备处采集用于控制智能家居设备的语音信号时，移动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件；
语音控制模块，用于接收所述第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别所述语音信号得到至少一个设备指令，基于所述至少一个设备指令生成广播数据包，广播所述广播数据包到多个智能家居设备，以使所述多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从所述广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作。
第三方面，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例所述智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法。
第四方面，本公开实施例提供一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储计算机程序；
其中，所述处理器配置为经由执行所述计算机程序来执行上述任一实施例所述智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本公开实施例提供的智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法及系统，在用户使用第二电子设备如智能手机采集用于控制智能家居设备的语音信号时，由第一电子设备即中转电子设备基于第二电子设备发送的蓝牙无线信号确定第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度以及距离，据此生成提示信息并发送至第二电子设备，以提示用户在采集语音信号时移动第二电子设备以使第一电子设备与第二电子设备之间的距离减小和/或转动第二电子设备以使第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件，之后第一电子设备接收所述第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别所述语音信号得到至少一个设备指令，基于所述至少一个设备指令生成广播数据包，广播所述广播数据包到多个智能家居设备，以使所述多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从所述广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作。这样可在语音信号的采集及传输过程中，由于第一电子设备与第二电子设备之间的距离减小和/或第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件，因此可尽量避免环境干扰信号的影响，结合采用低功耗蓝牙技术广播包含设备指令的数据包到多个智能家居设备，可适用远距离多设备场景，整体上可以使得第一电子设备接收到的第二电子设备采集发送的语音信号的信号质量较优，从而使得语音识别得到的设备指令更准确，进而使得远距离多设备情况下的语音控制智能家居设备的准确性提高。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法流程图；
图2为本公开另一实施例智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法流程图；
图3为本公开又一实施例智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法流程图；
图4为本公开实施例智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制系统示意图；
图5为本公开实施例的电子设备示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
应当理解，在下文中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
图1为本公开实施例的一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法流程图，该方法应用于包含低功耗蓝牙模块的第一电子设备，具体可以包括以下步骤：
步骤S101：接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离。
示例性的，用户处的第二电子设备如智能手机可以包括低功耗蓝牙模块，其可以发送蓝牙无线信号，第一电子设备如中转电子设备可以接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，然后基于蓝牙无线信号确定第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度以及距离，例如基于到达角度定位法AoA或者离开角度定位法AoD确定第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度以及距离，关于AoA以及AoD具体可以参考现有技术理解，此处不再赘述。
步骤S102：基于所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度和/或所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离生成提示信息，并将所述提示信息发送至所述第二电子设备。其中所述提示信息用于提示用户在所述第二电子设备处采集用于控制智能家居设备的语音信号时，移动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件。
示例性的，第一电子设备如中转电子设备确定了第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度和/或距离之后，可基于第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度和/或距离生成提示信息如文字提示信息或者语音提示信息等，并可以将提示信息发送至用户处的第二电子设备如智能手机上，提示信息可以用于提示用户在第二电子设备处采集用于控制智能家居设备的语音信号时，移动第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动第二电子设备以使第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件。
在一个示例中，第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度大于预设角度时，和/或第一电子设备与第二电子设备之间的距离大于预设距离时可以触发生成提示信息如文字提示信息“请移动第二电子设备以减小距离，请转动第二电子设备以使相对角度小于预设角度”。
其中该预设角度条件可以包括第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度小于或等于预设角度值。其中该预设角度值可以和第一电子设备与第二电子设备之间的蓝牙无线信号的信号强度相关。满足预设角度条件也即第一电子设备与所述第二电子设备之间的蓝牙无线信号的信号强度大于或等于预设信号强度值。
步骤S103：接收所述第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别所述语音信号得到至少一个设备指令，基于所述至少一个设备指令生成广播数据包，广播所述广播数据包到多个智能家居设备，以使所述多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从所述广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作。
示例性的，多个智能家居设备可以是包含低功耗蓝牙模块的设备。用户在第二电子设备处采集语音信号时，移动第二电子设备以使第一电子设备与第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动第二电子设备以使第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件，这样可以减少后续传输语音信号时的传输距离和/或增强语音信号的传输质量，之后第一电子设备接收第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别语音信号得到至少一个设备指令，基于至少一个设备指令生成广播数据包，广播广播数据包到多个智能家居设备，多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作如电视开机、空调制冷等等。
本公开实施例的上述方案可在语音信号的采集及传输过程中，由于提示用户使得第一电子设备与第二电子设备之间的距离减小和/或第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件，因此可减少传输语音信号时的传输距离和/或增强语音信号的传输质量，从而可尽量避免环境干扰信号的影响，结合采用低功耗蓝牙技术广播包含设备指令的数据包到多个智能家居设备，也即在广播报文而不是数据报文中携带设备指令，此时第一电子设备还未建立与多个智能家居设备的蓝牙连接，通过广播数据方式直接传输设备指令，可适用远距离多设备场景，整体上可以使得第一电子设备接收到的第二电子设备采集发送的语音信号的信号质量较优，从而使得语音识别得到的设备指令更准确，进而使得远距离多设备情况下的语音控制智能家居设备的准确性提高。
需要说明的是，一般的蓝牙连接，都会先设备配对，然后再正式连接，最后传输数据，这种方式应用于本公开实施例的智能家居设备控制场景中时，导致难以快速高效地实现远距离多设备情况下的语音控制智能家居设备。因此为了快速高效地实现远距离多设备情况下的语音控制智能家居设备，在上述实施例的基础上，于一个实施例中，结合图2所示，该方法还可以包括以下步骤：
步骤S201：所述第一电子设备扫描多个智能家居设备发出的广播信息；其中所述多个智能家居设备发出的广播信息均携带连接标识。
示例性的，连接标识可以是特定的字符，但也不限于此，其用于指示第一电子设备与广播信息中携带有连接标识的智能家居设备直接建立蓝牙通信连接。本实施例中，第一电子设备与多个智能家居设备建立蓝牙连接之前，无需配对，且通过预先配置蓝牙通信协议使得每个智能家居设备发出的广播信息如广播报文中携带连接标识，第一电子设备扫描可获得多个智能家居设备发出的广播信息。其中预先配置蓝牙通信协议可以通过与第一电子设备及多个智能家居设备远程可通信的后台控制服务器实现。
需要说明的是，在低功耗蓝牙技术中，数据包格式分为广播报文和数据报文两种，设备利用广播报文发现、连接其它设备，而在连接建立后，才使用数据报文传输数据。目前无论是广播报文还是数据报文，目前使用同一种数据包格式，例如包括“前导码(Preamble)”、“访问码(Access code)”、“有效载荷(PDU)”和“循环冗余校验码(CRC)组成。本实施例中，在广播信息如广播报文中携带连接标识，也即改变了目前的数据包格式，增加了一个信息。
蓝牙服务通常要求加密或认证，因此通常要求在允许设备远程连接之前先配对，而本公开实施例中，考虑智能家居场景而不是工业场景，因此针对性可以弱化去掉加密或者认证要求，无需配对而是基于广播信息中携带的连接标识直接建立蓝牙连接，在远距离多设备情况下主要考虑语音控制智能家居设备的效率及控制的准确性。
步骤S202：所述第一电子设备解析所述广播信息得到各智能家居设备对应的连接标识之后，基于解析得到的各智能家居设备对应的连接标识直接建立与所述多个智能家居设备之间的蓝牙通信连接，之后发送所述至少一个设备指令到所述多个智能家居设备中对应的至少一个目标智能家居设备，以使所述至少一个目标智能家居设备基于各自对应的设备指令执行相应的操作。
示例性的，第一电子设备扫描获得多个智能家居设备发出的广播信息之后，解析各广播信息得到各智能家居设备对应的连接标识，各智能家居设备对应的连接标识至少包含设备唯一标识，之后基于解析得到的各智能家居设备对应的连接标识直接建立与多个智能家居设备之间的蓝牙通信连接，之后第一电子设备发送步骤S103中语音识别得到的至少一个设备指令到多个智能家居设备中对应的至少一个目标智能家居设备，以使至少一个目标智能家居设备基于各自对应的设备指令执行相应的操作。这里无需即省略了生成广播数据包的步骤。因此整体上可以快速建立蓝牙连接并发送设备指令到目标智能家居设备，快速高效可靠地实现远距离多设备情况下的语音控制智能家居设备的目的。
在一个实施例中，所述低功耗蓝牙模块可以支持蓝牙协议5.1以上的蓝牙模块。步骤S101中基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离，具体可以包括：确定所述蓝牙无线信号到达所述第一电子设备处的到达角度作为所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度，并通过到达角度定位法确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离。
示例性的，通过阵列天线感知发射节点信号的到达方向，计算接收节点(蓝牙AoA定位基站)和发射节点(蓝牙AoA标签)之间的相对方位或角度，然后再利用三角测量法或其他方式计算出未知节点(蓝牙AoA标签)的位置，关于到达角度定位法AoA的具体计算过程可以参考现有技术理解，此处不再赘述。
本实施例中上述方案可以准确计算得到第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度以及距离，进而可及时准确地生成提示信息，这样可在语音信号的采集及传输过程中，由于及时准确提示用户使得第一电子设备与第二电子设备之间的距离减小和/或第一电子设备与第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件，因此可减少传输语音信号时的传输距离和/或增强语音信号的传输质量，从而可尽量避免环境干扰信号的影响，使得第一电子设备接收到的第二电子设备采集发送的语音信号的信号质量较优，从而使得语音识别得到的设备指令更准确，进而使得远距离多设备情况下的语音控制智能家居设备的准确性提高。
在一个实施例中，所述第二电子设备上安装有智能家居设备控制应用程序APP，所述将所述提示信息发送至所述第二电子设备，包括：将所述提示信息发送至所述第二电子设备上的所述智能家居设备控制应用程序，所述智能家居设备控制应用程序能够显示用户界面呈现所述提示信息，并使用户在所述提示信息的指示下移动和/或转动所述第二电子设备来采集用户发出的用于控制智能家居设备的语音信号。如此可方便用户根据提示信息的语音采集操作，提升用户使用体验。
可以理解的是，针对同一人发出的语音信号如包含两个以上设备的控制信息的语音信号，不同时间发出的即使同一语音信号的声音大小不同，传输距离不同，干扰信号强弱不同等因素的存在，使得语音识别得到的家居设备指令的准确性降低，进而使得语音控制智能家居设备的准确性降低。
因此，为了解决上述问题，在一个实施例中，结合图3所示，步骤S103中识别所述语音信号得到至少一个设备指令，具体可以包括以下步骤：
步骤S301：将所述语音信号按照预设规则切割划分为多个子语音信号。
示例性的，按照预设规则切割划分具体可以是基于语音信号对应的文本中的关键词来区别切割划分，也即一个语音信号中至少包含两个以上设备的控制信息，如“打开电视，开启空调”。将语音信号按照预设规则切割划分为多个子语音信号，例如将语音信号“打开电视，开启空调”切割划分为2个子语音信号“打开电视”和“开启空调”。
步骤S302：获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令；其中所述映射关系表包含预设的多个不同的预设声纹特征信息与不同设备指令之间的对应关系。
示例性的，获取2个子语音信号“打开电视”和“开启空调”的声纹特征信息1和声纹特征信息2，基于声纹特征信息1、声纹特征信息2以及预设的映射关系表确定对应的2个设备指令。其中映射关系表包含预设的多个不同的预设声纹特征信息与不同设备指令之间的对应关系。
本实施例中通过预先设置多个不同的预设声纹特征信息与不同设备指令之间的对应关系，基于划分后的多个子语音信号的声纹特征信息查找对应关系确定对应的多个设备指令，这样其本质是基于语音信号中多个子语音信号的声纹特征信息直接确定了设备指令，也即不是侧重于语音识别，而是侧重于声纹特征的利用来确定设备指令，这样可以最大程度地避免通过对语音信号的语音识别得到家居设备指令，基于声纹特征及预设的对应关系可以准确地得到家居设备指令，进而使得语音控制智能家居设备的准确性提高。
在上述实施例的基础上，由于方案应用时获取的声纹特征信息与预设声纹特征信息存在差异，导致基于获取的声纹特征信息查找对应关系确定的设备指令的准确性降低，也即使得语音控制智能家居设备的准确性降低。因此为了进一步提高语音控制智能家居设备的准确性，在一个实施例中，步骤S302中基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令，具体可以包括以下步骤：
针对每个所述子语音信号的声纹特征信息，计算每个所述子语音信号的声纹特征信息与所述映射关系表中的多个不同的预设声纹特征信息之间对应的多个余弦相似度值，基于所述映射关系表确定所述多个余弦相似度值中的最大余弦相似度值对应的预设声纹特征信息对应的设备指令作为每个所述子语音信号对应的设备指令。
示例性的，针对某个子语音信号的声纹特征信息，确定用于表征某个子语音信号的声纹特征信息的第一向量，以及确定多个不同的预设声纹特征信息的第二向量，然后基于某个子语音信号的声纹特征信息的第一向量与多个不同的预设声纹特征信息的第二向量计算得到多个余弦相似度值，关于余弦相似度的计算过程具体可以参考现有技术理解，此处不再赘述。之后基于映射关系表确定多个余弦相似度值中的最大余弦相似度值对应的预设声纹特征信息对应的设备指令作为对应的某个子语音信号对应的设备指令。本实施例中的方案可以基于某个子语音信号的声纹特征信息从映射关系表中准确确定对应的设备指令，也即基于获取的声纹特征信息查找对应关系确定的设备指令的准确性进一步提高，从而进一步提高语音控制智能家居设备的准确性。
在另一个实施例中，由于方案应用时获取的声纹特征信息的准确性降低，也会最终使得语音控制智能家居设备的准确性降低。因此，在本实施例中，步骤S302中获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，具体可以包括以下步骤：提取所述多个子语音信号的音频特征，将所述多个子语音信号的音频特征分别输入声纹特征提取模型，以获得所述多个子语音信号的声纹特征信息；其中，所述声纹特征提取模型是预先基于样本语音信号的音频特征对卷积神经网络模型训练得到的。
本实施例中通过预先训练得到的声纹特征提取模型来提取子语音信号的声纹特征信息，如此可以使获取的声纹特征信息的准确性进一步提高，然后基于子语音信号的声纹特征信息从映射关系表中准确确定对应的设备指令，从而最终使得语音控制智能家居设备的准确性进一步提高。
在一个示例中，声纹特征提取模型的训练过程包括：通过样本语音信号的音频特征对卷积神经网络模型进行多次迭代更新得到；其中每一次迭代更新包括：获取上一次迭代更新后的卷积神经网络模型执行多个声纹特征提取任务对应的多个损失函数值，从所述多个损失函数值中确定小于指定损失函数值的目标损失函数值，根据所述目标损失函数值以及所述目标损失函数值对应的声纹特征提取任务对所述上一次迭代更新后的卷积神经网络模型进行更新。示例性的，指定损失函数值可以是多个损失函数值的平均值，但是也不限于此。
本实施例的方案在卷积神经网络模型的每一轮迭代更新过程中，使用目标损失函数值以及对应的声纹特征提取任务(即更接近模型训练目标的损失函数值以及对应的声纹特征提取任务)来更新卷积神经网络模型，提高了卷积神经网络模型在目标损失函数值对应的声纹特征提取任务中的任务性能，从而提高了训练得到的声纹特征提取模型提取声纹特征结果的准确性。另外该模型训练过程仅使用小于指定损失函数值的目标损失函数值以及对应的声纹特征提取任务来更新卷积神经网络模型从而减少了更新步骤，最终使得模型的训练效率被大幅提升。
需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。另外，也易于理解的是，这些步骤可以是例如在多个模块/进程/线程中同步或异步执行。
如图4所示，本公开实施例提供一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制系统，该系统应用于包含低功耗蓝牙模块的第一电子设备，包括：
参数确定模块401，用于接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离；
采集提示模块402，用于基于所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度和/或所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离生成提示信息，并将所述提示信息发送至所述第二电子设备；其中所述提示信息用于提示用户在所述第二电子设备处采集用于控制智能家居设备的语音信号时，移动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件；
语音控制模块403，用于接收所述第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别所述语音信号得到至少一个设备指令，基于所述至少一个设备指令生成广播数据包，广播所述广播数据包到多个智能家居设备，以使所述多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从所述广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作。
在一个实施例中，该系统还可以包括扫描连接模块，用于使所述第一电子设备扫描多个智能家居设备发出的广播信息；其中所述多个智能家居设备发出的广播信息均携带连接标识；解析所述广播信息得到各智能家居设备对应的连接标识之后，基于解析得到的各智能家居设备对应的连接标识直接建立与所述多个智能家居设备之间的蓝牙通信连接，之后所述语音控制模块还用于发送所述至少一个设备指令到所述多个智能家居设备中对应的至少一个目标智能家居设备，以使所述至少一个目标智能家居设备基于各自对应的设备指令执行相应的操作。
在一个实施例中，所述低功耗蓝牙模块支持蓝牙协议5.1以上的蓝牙模块；所述参数确定模块基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离，包括：确定所述蓝牙无线信号到达所述第一电子设备处的到达角度作为所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度，并通过到达角度定位法确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离。
在一个实施例中，所述第二电子设备上安装有智能家居设备控制应用程序，所述采集提示模块将所述提示信息发送至所述第二电子设备，包括：将所述提示信息发送至所述第二电子设备上的所述智能家居设备控制应用程序，所述智能家居设备控制应用程序能够显示用户界面呈现所述提示信息，并使用户在所述提示信息的指示下移动和/或转动所述第二电子设备来采集用户发出的用于控制智能家居设备的语音信号。
在一个实施例中，所述语音控制模块识别所述语音信号得到至少一个设备指令，包括：将所述语音信号按照预设规则切割划分为多个子语音信号；获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令；其中所述映射关系表包含预设的多个不同的预设声纹特征信息与不同设备指令之间的对应关系。
在一个实施例中，所述语音控制模块获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，包括：提取所述多个子语音信号的音频特征，将所述多个子语音信号的音频特征分别输入声纹特征提取模型，以获得所述多个子语音信号的声纹特征信息；其中，所述声纹特征提取模型是预先基于样本语音信号的音频特征对卷积神经网络模型训练得到的。
在一个实施例中，所述语音控制模块基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令，包括：针对每个所述子语音信号的声纹特征信息，计算每个所述子语音信号的声纹特征信息与所述映射关系表中的多个不同的预设声纹特征信息之间对应的多个余弦相似度值，基于所述映射关系表确定所述多个余弦相似度值中的最大余弦相似度值对应的预设声纹特征信息对应的设备指令作为每个所述子语音信号对应的设备指令。
在一个实施例中，上述声纹特征提取模型的训练过程包括：通过样本语音信号的音频特征对卷积神经网络模型进行多次迭代更新得到；其中每一次迭代更新包括：获取上一次迭代更新后的卷积神经网络模型执行多个声纹特征提取任务对应的多个损失函数值，从所述多个损失函数值中确定小于指定损失函数值的目标损失函数值，根据所述目标损失函数值以及所述目标损失函数值对应的声纹特征提取任务对所述上一次迭代更新后的卷积神经网络模型进行更新。
关于上述实施例中的系统，其中各个模块执行操作的具体方式以及带来的相应技术效果已经在有关该方法的实施例中进行了对应的详细描述，此处将不做详细阐述说明。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。作为模块或单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现木公开方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项实施例所述智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法。
示例性的，该可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
本公开实施例还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机程序。其中，所述处理器配置为经由执行所述计算机程序来执行上述任一项实施例中智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法。
下面参照图5来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图5显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同系统组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元610执行，使得所述处理单元610执行本说明书上述方法实施例部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元610可以执行如图1中所示方法的步骤。
所述存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。
所述存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的上述各实施例的智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法，其特征在于，该方法应用于包含低功耗蓝牙模块的第一电子设备，包括：
接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离；
基于所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度和/或所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离生成提示信息，并将所述提示信息发送至所述第二电子设备；其中所述提示信息用于提示用户在所述第二电子设备处采集用于控制智能家居设备的语音信号时，移动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件；
接收所述第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别所述语音信号得到至少一个设备指令，基于所述至少一个设备指令生成广播数据包，广播所述广播数据包到多个智能家居设备，以使所述多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从所述广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
所述第一电子设备扫描多个智能家居设备发出的广播信息；其中所述多个智能家居设备发出的广播信息均携带连接标识；
所述第一电子设备解析所述广播信息得到各智能家居设备对应的连接标识之后，基于解析得到的各智能家居设备对应的连接标识直接建立与所述多个智能家居设备之间的蓝牙通信连接，之后发送所述至少一个设备指令到所述多个智能家居设备中对应的至少一个目标智能家居设备，以使所述至少一个目标智能家居设备基于各自对应的设备指令执行相应的操作。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述低功耗蓝牙模块支持蓝牙协议5.1以上的蓝牙模块；所述基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离，包括：
确定所述蓝牙无线信号到达所述第一电子设备处的到达角度作为所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度，并通过到达角度定位法确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二电子设备上安装有智能家居设备控制应用程序，所述将所述提示信息发送至所述第二电子设备，包括：
将所述提示信息发送至所述第二电子设备上的所述智能家居设备控制应用程序，所述智能家居设备控制应用程序能够显示用户界面呈现所述提示信息，并使用户在所述提示信息的指示下移动和/或转动所述第二电子设备来采集用户发出的用于控制智能家居设备的语音信号。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述识别所述语音信号得到至少一个设备指令，包括：
将所述语音信号按照预设规则切割划分为多个子语音信号；
获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令；其中所述映射关系表包含预设的多个不同的预设声纹特征信息与不同设备指令之间的对应关系。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个子语音信号的声纹特征信息，包括：
提取所述多个子语音信号的音频特征，将所述多个子语音信号的音频特征分别输入声纹特征提取模型，以获得所述多个子语音信号的声纹特征信息；其中，所述声纹特征提取模型是预先基于样本语音信号的音频特征对卷积神经网络模型训练得到的。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述多个子语音信号的声纹特征信息以及预设的映射关系表确定对应的多个设备指令，包括：
针对每个所述子语音信号的声纹特征信息，计算每个所述子语音信号的声纹特征信息与所述映射关系表中的多个不同的预设声纹特征信息之间对应的多个余弦相似度值，基于所述映射关系表确定所述多个余弦相似度值中的最大余弦相似度值对应的预设声纹特征信息对应的设备指令作为每个所述子语音信号对应的设备指令。
8.一种智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制系统，其特征在于，该系统应用于包含低功耗蓝牙模块的第一电子设备，包括：
参数确定模块，用于接收第二电子设备发送的蓝牙无线信号，基于所述蓝牙无线信号确定所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度以及所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离；
采集提示模块，用于基于所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度和/或所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离生成提示信息，并将所述提示信息发送至所述第二电子设备；其中所述提示信息用于提示用户在所述第二电子设备处采集用于控制智能家居设备的语音信号时，移动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的距离减小，和/或，转动所述第二电子设备以使所述第一电子设备与所述第二电子设备之间的相对角度满足预设角度条件；
语音控制模块，用于接收所述第二电子设备采集发送的用户发出的语音信号，识别所述语音信号得到至少一个设备指令，基于所述至少一个设备指令生成广播数据包，广播所述广播数据包到多个智能家居设备，以使所述多个智能家居设备中的至少一个目标智能家居设备从所述广播数据包中解析得到各自的设备指令从而执行相应的操作。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7任一项所述智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；以及
存储器，用于存储计算机程序；
其中，所述处理器配置为经由执行所述计算机程序来执行权利要求1～7任一项所述智能家居环境下低功耗蓝牙语音控制方法。
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