CN201489315U - 车载语音识别控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载语音识别控制系统，属于汽车电子技术领域。该系统可根据人的语音指令对车载电子设备进行语音智能控制，解决伤残人士操控汽车不便的问题，提升驾驶乐趣，并根据人的语音和车内噪声频率特性和频段范围不同有效滤减车内噪声干扰，提高语音识别的准确性。该系统由汽车车载语音识别控制装置(1)及控制驱动外部设备(14)组成；汽车车载语音识别控制装置(1)由电控单元(2)、稳压电源模块(3)、LED显示模块(4)、驱动控制模块(5)、声功率放大器(6)、键盘输入模块(7)、喇叭(12)及语音采集麦克风(13)组成。控制驱动外部设备(14)指汽车车载各种电子设备。系统内各零部件间均采用电连接方式。

Description

车载语音识别控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种采用语音来控制安装在汽车车内空调、DVD播放器、全球卫星定位系统、MP3播放器、因特网浏览器和车载移动电话等车载电子设备的装置。更具体地说，本实用新型涉及一种专门适用于车内噪声环境下的车载语音识别控制系统。

背景技术

目前，汽车智能化已成为未来汽车技术发展的重大趋势。汽车车载语音识别控制系统则是智能汽车的重要组成部分之一，其特别设计的交互方式使“人车对话”式的车载通讯成为可能。系统通过识别驾驶者的发音，可以由语音命令代替手动控制对一些车载电子系统进行语音控制，从而减少驾驶员注意力的分散，提高行车安全的同时又可提升驾驶乐趣，更为重要的是系统能够为伤残人士操控汽车提供方便与可能，因此具有特殊意义。

目前应用于安静环境或非车内环境下的语音识别系统可见报导。而在车内语音识别系统的设计上，受车内使用这一特定环境影响，在其它环境下可以实现语音识别的现有语音识别系统应用于汽车普遍存在设备体积大、速度慢、识别率低问题，难以满足实际需要。可查询的汽车车载语音识别问题研究报道特别是国内可见文献所涉及的多为语音识别新方法、新技术在汽车环境中的简单移植和使用，专门针对车内特定噪声环境下使用的语音识别控制系统很少。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在着设备体积大、速度慢、识别率低的问题，提供了一种专门针对车内特定噪声环境下的体积小、速度快、识别率比较高，并且便于训练和使用的车载语音识别控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：车载语音识别控制系统是由汽车车载语音识别控制装置及控制驱动外部设备组成，控制驱动外部设备与汽车车载语音识别控制装置之间为电连接。

所述的汽车车载语音识别控制装置主要由型号为SPCE061A的电控单元、稳压电源模块、LED显示模块、驱动控制模块、声功率放大器、键盘输入模块、喇叭、语音采集麦克风、1号继电器及2号继电器组成。

所述的型号为SPCE061A的电控单元包括有实现语音输入功能的A/D转换模块和实现语音输出功能的D/A转换模块。

型号为SPCE061A的电控单元中的实现语音输入功能的A/D转换模块(8)的MIC_IN输入引脚与语音采集麦克风的输出端电连接。

型号为SPCE061A的电控单元中的实现语音输出功能的D/A转换模块(9)的DAC1输出引脚与声功率放大器的输入端电连接，声功率放大器的输出端和喇叭的输入端电连接。

型号为SPCE061A的电控单元的IOB0-3引脚与LED显示模块的输入端电连接。

型号为SPCE061A的电控单元的IOA0-2引脚与键盘输入模块的输出端电连接。

型号为SPCE061A的电控单元的IOA3-4引脚与驱动控制模块的输入端电连接，驱动控制模块的输出端分别与1号继电器和2号继电器的输入端电连接。

稳压电源模块的输出端与型号为SPCE061A的电控单元的电源引脚电连接。

技术方案中所述的控制驱动外部设备主要由空调和DVD播放器组成。空调和DVD播放器的输入端分别与汽车车载语音识别控制装置中的1号继电器和2号继电器的输出端电连接；所述的汽车车载语音识别控制装置安装在车内仪表板上。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的车载语音识别控制系统的电控单元中采用动态时间归正(DTW)语音识别方法进行语音辨识，对系统进行简单训练后即能够通过驾驶人员的简单语音指令，对车载电子设备进行语音智能控制，从而减少驾驶员注意力的分散，既提高了行车安全又可提升了驾驶乐趣，尤其是对一些伤残人士操控汽车提供了很大的方便。

2.本实用新型所述的车载语音识别控制系统，根据人的语音和车内噪声频率特性和频段范围不同的特点，在电控单元中进行语音训练及识别环节之前设计了背景噪声消减环节，来衰减车内噪声对语音信号的干扰，提高系统的语音识别率。

3.本实用新型所述的车载语音识别控制系统还可以应用于其它特定噪声环境下的语音识别及控制，具有广阔的推广价值。

4.本实用新型所述的车载语音识别控制系统中微处理器的使用、模块化的设计都使系统便于安装、连接、维护和扩展，且具有较好的通用性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的车载语音识别控制系统结构原理的示意框图；

图2是本实用新型所述的车载语音识别控制系统语音训练、语音识别流程框图。

图中：1.汽车车载语音识别控制装置，2.电控单元(ECU)，3.稳压电源模块，4.LED显示模块，5.驱动控制模块，6.声功率放大器，7.键盘输入模块，8.A/D转换模块，9.D/A转换模块，10a.1号继电器，10b.2号继电器，11a.空调，11b，DVD播放器，12.喇叭，13.语音采集麦克风，14.控制驱动外部设备。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

本实用新型的目的是提供一种专门适用于车内噪声环境下的体积小、速度快、识别率比较高，且便于训练和使用的车载语音识别控制系统。系统经训练后能够通过驾驶员的简单语音指令，实现对车载的电子设备进行语音智能控制。

一.车载语音识别控制系统的结构组成

参阅图1，汽车车载语音识别控制系统是由硬件和软件两大部分所组成。硬件部分是由汽车车载语音识别控制装置1及控制驱动外部设备14两部分所组成。控制驱动外部设备14与汽车车载语音识别控制装置1电连接。

汽车车载语音识别控制装置1主要由型号为SPCE061A的单片机为核心的电控单元(ECU)2、稳压电源模块3、LED显示模块4、驱动控制模块5、声功率放大器6、D/A转换模块9、键盘输入模块7、A/D转换模块8、喇叭12、语音采集麦克风13、1号继电器10a及2号继电器10b组成。所述的型号为SPCE061A的电控单元2包括有A/D转换模块8和D/A转换模块9。A/D转换模块8实现语音输入功能，D/A转换模块9实现语音输出功能。型号为SPCE061A的电控单元2中实现语音输入功能的A/D转换模块8的MIC_IN输入引脚和语音采集麦克风13的输出端电连接。型号为SPCE061A的电控单元2中实现语音输出功能的D/A转换模块9的DAC1输出引脚和声功率放大器6的输入端电连接，声功率放大器6的输出端和喇叭12的输入端电连接。稳压电源模块3的输出端与型号为SPCE061A的电控单元2的电源引脚电连接。用于显示语音识别结果的LED显示模块4的输入端与型号为SPCE061A的电控单元2的通用输入输出(I/O)引脚IOB0-3电连接。用于语音训练或语音识别模式选择的键盘输入模块7的输出端与型号为SPCE061A的电控单元2的通用输入输出(I/O)引脚IOA0-2电连接。驱动控制模块5用于控制1号继电器10a和2号继电器10b的吸合与释放，从而控制车载的空调等车内电子电器的开启或关闭。驱动控制模块5的输入端与型号为SPCE061A的电控单元2的通用输入输出(I/O)引脚I OA3-4电连接。驱动控制模块5的输出端与控制驱动外部设备14的输入端电连接。

控制驱动外部设备14主要由空调11a和DVD播放器11b组成，当然车内还可以设置车载移动电话、全球卫星定位系统、MP3播放器和因特网浏览器等，再增加的设备都属于控制驱动外部设备14的组成部分。空调11a和DVD播放器11b的输入端分别与汽车车载语音识别控制装置1中的1号继电器10a和2号继电器10b的输出端电连接。

系统中设计了语音提示功能，方便于语音训练和识别，由声功率放大器输出模块和喇叭12共同实现。声功率放大器输出模块由功率放大器6和D/A转换模块9组成。功率放大器6的输入端与型号为SPCE061A的电控单元2的D/A转换模块9电连接，功率放大器6的输出端和喇叭12的输入端电连接，它们共同完成语音提示功能。

型号为SPCE061A的电控单元2的A/D转换模块8和语音采集麦克风13实现语音输入功能。语音采集麦克风13的输出端和SPCE061A芯片的MIC_IN引脚电连接。

其中，电控单元2是选择由飞思卡尔公司生产的型号为SPCE061A的单片机及所搭建的外围电路组成。稳压电源模块3采用稳压芯片LM7805、LM7806和SPY0029设计成的多级直流稳压电路，分别得到5V、6V和3.3V的电压，为系统各模块分别供电。LED显示模块4由四个发光二极管(LED)作为指示灯。用于驱动继电器的驱动控制模块5选用晶体管S9013设计，为了防止继电器释放时产生的瞬时感应电动势影响单片机，选择光电耦合器TI L117进行隔离。声功率放大器6设计为由功率放大器LM386组成的功放电路，选用参数为8Ω/0.5W的扬声器放音。上述各芯片相应外围电路设计按照芯片建议说明搭建。键盘输入模块7采用三个独立封装的接触开关，在实际应用中，为了保证安全查询键值和响应，还要采用软件程序设计进行键盘消抖进行按键去抖来防止误操作。

二.车载语音识别控制系统的工作原理

参阅图2，车载语音识别控制系统的电执行系统初始化后，循环扫描读取按键值，汽车的操作者可以在车载语音识别控制系统的语音提示下按下不同的按键，按键1对应语音训练；按键2对应语音识别；按键3对应语音重训练。语音训练是指语音训练程序完成特定人特定词汇语音模板的生成，最终形成模板库并存储于FLASH中；语音指令背景噪声滤除是指软件中包含有背景噪声滤波功能；语音识别是指语音识别程序完成待识别语音信号和在模板库中的模板匹配，最终将得到的识别结果由LED显示模块4显示并输出给1号继电器10a或2号继电器10b使控制驱动外部设备14在语音智能控制下开启或关闭。

目前语音识别研究领域中，安静环境下的语音识别已达到一个比较成熟的阶段，但它对语音输入环境有较严格的要求，否则系统性能将会有很大的下降。因此，较高噪声环境的车内语音控制系统采取常用的语音控制设备则很难奏效。与一般的语音识别问题相比较，汽车复杂的运行工况及行驶环境决定了系统要在较高背景噪声环境下使用，且车内语音识别属于语义识别，因此信号处理以及传递过程中并不要求高保真，在不损失语义信息的前提下信号的部分变形、损伤可以容忍。基于上述分析，并结合人的语音和车内噪声频率特性和频段范围不同的特性，本车载语音识别控制系统设计包含语音指令背景噪声滤除功能，借鉴语音增强技术选定谱相减法将混噪语音先行去除噪声后，再进行语音识别。

语音识别算法方面，考虑到在实现小词汇表孤立词识别系统时，DTW算法识别率及其它指标与其它语音识别算法几乎等同，但DTW算法本身既简单又有效，对系统硬件资源要求低，因此本车载语音识别系统基于DTW算法设计了语音识别算法的核心程序。

Claims (3)

1.一种车载语音识别控制系统，其特征在于车载语音识别控制系统由汽车车载语音识别控制装置(1)及控制驱动外部设备(14)组成，控制驱动外部设备(14)与汽车车载语音识别控制装置(1)电连接；

所述的汽车车载语音识别控制装置(1)主要由型号为SPCE061A的电控单元(2)、稳压电源模块(3)、LED显示模块(4)、驱动控制模块(5)、声功率放大器(6)、键盘输入模块(7)、喇叭(12)、语音采集麦克风(13)、1号继电器(10a)及2号继电器(10b)组成；

所述的型号为SPCE061A的电控单元(2)包括有实现语音输入功能的A/D转换模块(8)和实现语音输出功能的D/A转换模块(9)；

型号为SPCE061A的电控单元(2)中实现语音输入功能的A/D转换模块(8)的MIC_IN输入引脚与语音采集麦克风(13)的输出端电连接；

型号为SPCE061A的电控单元(2)中实现语音输出功能的D/A转换模块(9)的DAC1输出引脚与声功率放大器(6)的输入端电连接，声功率放大器(6)的输出端和喇叭(12)的输入端电连接；

型号为SPCE061A的电控单元(2)的IOB0-3引脚与LED显示模块(4)的输入端电连接；

型号为SPCE061A的电控单元(2)的IOA0-2引脚与键盘输入模块(7)的输出端电连接；

型号为SPCE061A的电控单元(2)的IOA3-4引脚与驱动控制模块(5)的输入端电连接，驱动控制模块(5)的输出端分别与1号继电器(10a)、2号继电器(10b)的输入端电连接；

稳压电源模块(3)的输出端与型号为SPCE061A的电控单元(2)的电源引脚电连接。

2.按照权利要求1所述的车载语音识别控制系统，其特征在于所述的控制驱动外部设备(14)主要由空调(11a)和DVD播放器(11b)组成；

空调(11a)和DVD播放器(11b)的输入端分别与汽车车载语音识别控制装置(1)中的1号继电器(10a)和2号继电器(10b)的输出端电连接。

3.按照权利要求1所述的车载语音识别控制系统，其特征在于所述的汽车车载语音识别控制装置(1)安装在车内仪表板上。

Images