本发明涉及智能家居领域，特别涉及一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统及方法。
背景技术：
智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。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、影柜系统、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。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
家庭自动化系指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机（Central Processor Unit，CPU）接收来自相关电子电器产品（外界环境因素的变化，如太阳初升或西落等所造成的光线变化等）的讯息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等；消费者可发送信号至中央微处理机，或接收来自中央微处理机的讯号。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供了一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统及方法，本发明具有语音识别准确、远距离控制、成本低、性价比高和智能化等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统，其特征在于，所述系统包括：声音采集装置；所述声音采集装置，用于采集原始声音信号，信号连接于用于对原始声音信号进行调制和解调的第一调制解调器；所述第一调制解调器信号连接于用于将模拟的原始声音信号转换为数字声音信号的第一模数转换器；所述第一模数转换器信号连接于用于对声音信号进行识别的数字信号处理控制中心；所述数字信号处理控制中心分别信号连接于闪存、硬盘存储器、显示装置、第二数模转换器、第三数模转换器和第四数模转换器；所述第二数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于用于将模拟信号转换为红外信号的第二调制解调器；所述第三数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于将模拟信号转换为WIFI信号的第三调制解调器；所述第四数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于将模拟信号转换为蓝牙信号的第四调制解调器；所述第二调制解调器信号连接于用于发射红外信号的红外信号发射器；所述第三调制解调器信号连接于用于发射WIFI信号的WIFI信号发射器；所述第四调制解调器信号连接于用于发射蓝牙信号的蓝牙信号发射器。
所述数字信号处理控制中心包括：分帧处理模块、判断模块、傅里叶变换模块和比较模块；所述分帧处理模块分别信号连接于第一模数转换器、比较模块和判断模块；所述判断模块分别信号连接于傅里叶变换模块、闪存和硬盘存储器；所述傅里叶变换模块信号连接于比较模块；所述比较模块分别信号连接于第二数模转换器、第三数模转换器、第四数模转换器、显示装置和分帧处理模块。
所述声音采集装置包括：音频传感器、比较模块、放大模块和电源；所述音频传感器信号连接于比较，用于获取声音信号，将声音信号发送至比较；所述比较模块分别信号连接于放大模块和第一调制解调器，用于对声音的强度进行识别，将识别的声音强度和预设的强度阈值进行比较，若该声音的强度低于预设的强度阈值，则将声音信号发送至放大模块；若该声音的强度高于预设的强度阈值，则将声音信号直接发送至第一调制解调器；所述放大模块信号连接于第一调制解调器，用于将比较模块发送过来的声音信号进行放大处理，将放大处理后的声音信号直接发送至第一调制解调器；所述电源分别信号连接于音频传感器、比较模块和放大模块，用于为声音采集装置的各个功能模块提供电源。
所述分帧处理模块，用于对采集到的声音信号进行分帧；所述判断模块，用于判断分帧处理后的声音信号和闪存或硬盘存储器中的样本声音是否匹配；所述傅里叶变换模块，用于对判断模块处理后的信号进行傅里叶变换；所述比较模块，用于对傅里叶变换后的声音信号进行频域的比较。
所述分帧处理模块包括：分帧模块和判断模块；所述分帧模块分别信号连接于声音采集装置和判断模块，用于将声音信号进行分帧处理；所述判断模块信号连接于分帧模块，用于对分帧后的声音信号进行判断，判断其是否位于声音信号的最后一帧；所述傅里叶变换模块包括：变换模块和幅度求取模块；所述变换模块分别信号连接于判断模块和幅度求取模块，用于对判断模块处理后的信号进行傅里叶变换处理；所述幅度求取模块分别信号连接于变换模块和比较模块，用于对傅里叶变换后的信号进行处理，求取该信号的短时平均幅度；所述比较模块，用于根据信号的短时平均幅度进行判断，判断其频域的幅度是否和闪存或硬盘存储器中的样本声音信号相匹配。
一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；
步骤2：系统的声音采集装置开始采集声音信号；将采集到的原始声音信号经第一调制解调器的调制后，发送至模数转换器，模数转换器将模拟的原始声音信号转换为数字的声音信号，发送给数字信号处理控制中心；
步骤3：数字信号处理控制中心接收到采集到的声音信号后，对声音信号进行处理，然后将处理后的声音信号存入闪存中；首先从硬盘存储器中获取声音样本；并对采集到的声音信号进行处理后和声音样本进行比较，将比较后的结果发送至显示装置进行显示，以及将比较后的结果发送至第二数模转换器、第三数模转换器和第四数模转换器；
步骤4：各个数模转换器将接收到的信号进行处理后，发送至相对应的调制解调器；调制解调器对这些信号进行处理后发送至对应的信号发射器；
步骤5：信号发射器将信号发送给对应的家电，控制家电的运行。
所述数字信号处理控制中心对采集到的声音信号进行处理的方法包括以下步骤:
步骤1：数字信号处理控制中心接收到声音采集装置采集到的声音信号后，分帧处理模块对声音信号进行分帧处理；将分帧处理后的每一帧声音信号发送至判断模块；
步骤2：判断模块对每一帧处理后的声音信号进行协调性判断；将判断结果进行保存后发送至傅里叶变换模块；
步骤3：傅里叶变换模块开始对声音信号进行傅里叶变换，将变换后的声音信号发送至比较模块；
步骤4：比较模块对傅里叶变换后的声音信号进行频域比较，将比较结果发送至闪存中进行暂存；
步骤5：分帧处理模块在处理声音信号时，会实时判断处理的是否是声音信号的最后一帧，如果是则调取闪存中的存储结果发送至显示装置进行显示；如果不是则继续执行步骤1。
所述判断模块对分帧处理后的声音信号进行声音匹配的方法包括以下步骤：
步骤1：求取分帧处理后的信号的短时能量，所述短时能量的求取方法采用如下公式：
，其中 是声音信号在某一点的采样信号；
步骤2：根据求取出的短时能量区分出清音还是浊音信号；
步骤3：若分辨出是浊音信号，则从硬盘存储器中获取样本，同样提取声音信号在该点的采样，求取出短时能量；
步骤4：将浊音信号在该店的短时能量和样本在该点的短时能量进行对比，判断两者的差异，进而判断采集到的声音信号是否匹配。
采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：
1、远程控制：本发明采用了调制解调器对需要传输的信号进行处理，最大程度上保证了信号传输的距离，实现了远程控制家电设备，同时也保证了在家庭环境中，部分区域无法覆盖而导致信号较差的缺陷。
2、适用性广：本发明的控制系统能够发射三种不同的信号对家电进行控制，基本涵盖了主流的无线信号控制方式，扩展了其适用性。
3、成本低：本发明的结构简单，各个单元之间的连接关系和结构非常清晰，适用于工业化生产和制造，大幅度降低了成本，提高了普及率。
采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：
1、语音识别准确：除了在时域对信号求取能量，针对该能量进行判断以外，还在频域针对信号的幅度进行求取和判断。根据两者的判断结果进行综合评判，将大大提高声音信号的识别准确性和评价的准确性。避免了现有的语音控制系统，语音识别不够准确的情况出现，提升了用户体验。
2、远程控制：本发明采用了调制解调器对需要传输的信号进行处理，最大程度上保证了信号传输的距离，实现了远程控制家电设备，同时也保证了在家庭环境中，部分区域无法覆盖而导致信号较差的缺陷。
3、适用性广：本发明的控制系统能够发射三种不同的信号对家电进行控制，基本涵盖了主流的无线信号控制方式，扩展了其适用性。
4、成本低：本发明的结构简单，各个单元之间的连接关系和结构非常清晰，适用于工业化生产和制造，大幅度降低了成本，提高了普及率。
附图说明
图1是本发明的一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统及方法的系统结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明实施例1中提供了一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统，系统结构如图1所示：
一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统，其特征在于，所述系统包括：声音采集装置；所述声音采集装置，用于采集原始声音信号，信号连接于用于对原始声音信号进行调制和解调的第一调制解调器；所述第一调制解调器信号连接于用于将模拟的原始声音信号转换为数字声音信号的第一模数转换器；所述第一模数转换器信号连接于用于对声音信号进行识别的数字信号处理控制中心；所述数字信号处理控制中心分别信号连接于闪存、硬盘存储器、显示装置、第二数模转换器、第三数模转换器和第四数模转换器；所述第二数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于用于将模拟信号转换为红外信号的第二调制解调器；所述第三数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于将模拟信号转换为WIFI信号的第三调制解调器；所述第四数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于将模拟信号转换为蓝牙信号的第四调制解调器；所述第二调制解调器信号连接于用于发射红外信号的红外信号发射器；所述第三调制解调器信号连接于用于WIFI信号的WIFI信号发射器；所述第四调制解调器信号连接于用于发射蓝牙信号的蓝牙信号发射器。
所述数字信号处理控制中心包括：分帧处理模块、判断模块、傅里叶变换模块和比较模块；所述分帧处理模块分别信号连接于第一模数转换器、比较模块和判断模块；所述判断模块分别信号连接于傅里叶变换模块、闪存和硬盘存储器；所述傅里叶变换模块信号连接于比较模块；所述比较模块分别信号连接于第二数模转换器、第三数模转换器、第四数模转换器、显示装置和分帧处理模块。
所述声音采集装置包括：音频传感器、比较模块、放大模块和电源；所述音频传感器信号连接于比较，用于获取声音信号，将声音信号发送至比较；所述比较模块分别信号连接于放大模块和第一调制解调器，用于对声音的强度进行识别，将识别的声音强度和预设的强度阈值进行比较，若该声音的强度低于预设的强度阈值，则将声音信号发送至放大模块；若该声音的强度高于预设的强度阈值，则将声音信号直接发送至第一调制解调器；所述放大模块信号连接于第一调制解调器，用于将比较模块发送过来的声音信号进行放大处理，将放大处理后的声音信号直接发送至第一调制解调器；所述电源分别信号连接于音频传感器、比较模块和放大模块，用于为声音采集装置的各个功能模块提供电源。
所述分帧处理模块，用于对采集到的声音信号进行分帧；所述判断模块，用于判断分帧处理后的声音信号和闪存或硬盘存储器中的样本声音是否匹配；所述傅里叶变换模块，用于对判断模块处理后的信号进行傅里叶变换；所述比较模块，用于对傅里叶变换后的声音信号进行频域的比较。
所述分帧处理模块包括：分帧模块和判断模块；所述分帧模块分别信号连接于声音采集装置和判断模块，用于将声音信号进行分帧处理；所述判断模块信号连接于分帧模块，用于对分帧后的声音信号进行判断，判断其是否位于声音信号的最后一帧；所述傅里叶变换模块包括：变换模块和幅度求取模块；所述变换模块分别信号连接于判断模块和幅度求取模块，用于对判断模块处理后的信号进行傅里叶变换处理；所述幅度求取模块分别信号连接于变换模块和比较模块，用于对傅里叶变换后的信号进行处理，求取该信号的短时平均幅度；所述比较模块，用于根据信号的短时平均幅度进行判断，判断其频域的幅度是否和闪存或硬盘存储器中的样本声音信号相匹配。。
本发明实施例2中提供了一种基于语音识别技术的家庭语音控制方法：
一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；
步骤2：系统的声音采集装置开始采集声音信号；将采集到的原始声音信号经第一调制解调器的调制后，发送至模数转换器，模数转换器将模拟的原始声音信号转换为数字的声音信号，发送给数字信号处理控制中心；
步骤3：数字信号处理控制中心接收到采集到的声音信号后，对声音信号进行处理，然后将处理后的声音信号存入闪存中；首先从硬盘存储器中获取声音样本；并对采集到的声音信号进行处理后和声音样本进行比较，将比较后的结果发送至显示装置进行显示，以及将比较后的结果发送至第二数模转换器、第三数模转换器和第四数模转换器；
步骤4：各个数模转换器将接收到的信号进行处理后，发送至相对应的调制解调器；调制解调器对这些信号进行处理后发送至对应的信号发射器；
步骤5：信号发射器将信号发送给对应的家电，控制家电的运行。
所述数字信号处理控制中心对采集到的声音信号进行处理的方法包括以下步骤:
步骤1：数字信号处理控制中心接收到声音采集装置采集到的声音信号后，分帧处理模块对声音信号进行分帧处理；将分帧处理后的每一帧声音信号发送至判断模块；
步骤2：判断模块对每一帧处理后的声音信号进行协调性判断；将判断结果进行保存后发送至傅里叶变换模块；
步骤3：傅里叶变换模块开始对声音信号进行傅里叶变换，将变换后的声音信号发送至比较模块；
步骤4：比较模块对傅里叶变换后的声音信号进行频域比较，将比较结果发送至闪存中进行暂存；
步骤5：分帧处理模块在处理声音信号时，会实时判断处理的是否是声音信号的最后一帧，如果是则调取闪存中的存储结果发送至显示装置进行显示；如果不是则继续执行步骤1。
所述判断模块对分帧处理后的声音信号进行声音匹配的方法包括以下步骤：
步骤1：求取分帧处理后的信号的短时能量，所述短时能量的求取方法采用如下公式：
，其中是声音信号在某一点的采样信号；
步骤2：根据求取出的短时能量区分出清音还是浊音信号；
步骤3：若分辨出是浊音信号，则从硬盘存储器中获取样本，同样提取声音信号在该点的采样，求取出短时能量；
步骤4：将浊音信号在该店的短时能量和样本在该点的短时能量进行对比，判断两者的差异，进而判断采集到的声音信号是否匹配。
本发明实施例3中提供了一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统及方法，系统结构图如图1所示：
一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统，其特征在于，所述系统包括：声音采集装置；所述声音采集装置，用于采集原始声音信号，信号连接于用于对原始声音信号进行调制和解调的第一调制解调器；所述第一调制解调器信号连接于用于将模拟的原始声音信号转换为数字声音信号的第一模数转换器；所述第一模数转换器信号连接于用于对声音信号进行识别的数字信号处理控制中心；所述数字信号处理控制中心分别信号连接于闪存、硬盘存储器、显示装置、第二数模转换器、第三数模转换器和第四数模转换器；所述第二数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于用于将模拟信号转换为红外信号的第二调制解调器；所述第三数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于将模拟信号转换为WIFI信号的第三调制解调器；所述第四数模转换器，用于将数字信号处理控制中心发送过来的数字信号转换为模拟信号，信号连接于将模拟信号转换为蓝牙信号的第四调制解调器；所述第二调制解调器信号连接于用于发射红外信号的红外信号发射器；所述第三调制解调器信号连接于用于WIFI信号的WIFI信号发射器；所述第四调制解调器信号连接于用于发射蓝牙信号的蓝牙信号发射器。
所述数字信号处理控制中心包括：分帧处理模块、判断模块、傅里叶变换模块和比较模块；所述分帧处理模块分别信号连接于第一模数转换器、比较模块和判断模块；所述判断模块分别信号连接于傅里叶变换模块、闪存和硬盘存储器；所述傅里叶变换模块信号连接于比较模块；所述比较模块分别信号连接于第二数模转换器、第三数模转换器、第四数模转换器、显示装置和分帧处理模块。
所述声音采集装置包括：音频传感器、比较模块、放大模块和电源；所述音频传感器信号连接于比较，用于获取声音信号，将声音信号发送至比较；所述比较模块分别信号连接于放大模块和第一调制解调器，用于对声音的强度进行识别，将识别的声音强度和预设的强度阈值进行比较，若该声音的强度低于预设的强度阈值，则将声音信号发送至放大模块；若该声音的强度高于预设的强度阈值，则将声音信号直接发送至第一调制解调器；所述放大模块信号连接于第一调制解调器，用于将比较模块发送过来的声音信号进行放大处理，将放大处理后的声音信号直接发送至第一调制解调器；所述电源分别信号连接于音频传感器、比较模块和放大模块，用于为声音采集装置的各个功能模块提供电源。
所述分帧处理模块，用于对采集到的声音信号进行分帧；所述判断模块，用于判断分帧处理后的声音信号和闪存或硬盘存储器中的样本声音是否匹配；所述傅里叶变换模块，用于对判断模块处理后的信号进行傅里叶变换；所述比较模块，用于对傅里叶变换后的声音信号进行频域的比较。
所述分帧处理模块包括：分帧模块和判断模块；所述分帧模块分别信号连接于声音采集装置和判断模块，用于将声音信号进行分帧处理；所述判断模块信号连接于分帧模块，用于对分帧后的声音信号进行判断，判断其是否位于声音信号的最后一帧；所述傅里叶变换模块包括：变换模块和幅度求取模块；所述变换模块分别信号连接于判断模块和幅度求取模块，用于对判断模块处理后的信号进行傅里叶变换处理；所述幅度求取模块分别信号连接于变换模块和比较模块，用于对傅里叶变换后的信号进行处理，求取该信号的短时平均幅度；所述比较模块，用于根据信号的短时平均幅度进行判断，判断其频域的幅度是否和闪存或硬盘存储器中的样本声音信号相匹配。
一种基于语音识别技术的家庭语音控制系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；
步骤2：系统的声音采集装置开始采集声音信号；将采集到的原始声音信号经第一调制解调器的调制后，发送至模数转换器，模数转换器将模拟的原始声音信号转换为数字的声音信号，发送给数字信号处理控制中心；
步骤3：数字信号处理控制中心接收到采集到的声音信号后，对声音信号进行处理，然后将处理后的声音信号存入闪存中；首先从硬盘存储器中获取声音样本；并对采集到的声音信号进行处理后和声音样本进行比较，将比较后的结果发送至显示装置进行显示，以及将比较后的结果发送至第二数模转换器、第三数模转换器和第四数模转换器；
步骤4：各个数模转换器将接收到的信号进行处理后，发送至相对应的调制解调器；调制解调器对这些信号进行处理后发送至对应的信号发射器；
步骤5：信号发射器将信号发送给对应的家电，控制家电的运行。
所述数字信号处理控制中心对采集到的声音信号进行处理的方法包括以下步骤:
步骤1：数字信号处理控制中心接收到声音采集装置采集到的声音信号后，分帧处理模块对声音信号进行分帧处理；将分帧处理后的每一帧声音信号发送至判断模块；
步骤2：判断模块对每一帧处理后的声音信号进行协调性判断；将判断结果进行保存后发送至傅里叶变换模块；
步骤3：傅里叶变换模块开始对声音信号进行傅里叶变换，将变换后的声音信号发送至比较模块；
步骤4：比较模块对傅里叶变换后的声音信号进行频域比较，将比较结果发送至闪存中进行暂存；
步骤5：分帧处理模块在处理声音信号时，会实时判断处理的是否是声音信号的最后一帧，如果是则调取闪存中的存储结果发送至显示装置进行显示；如果不是则继续执行步骤1。
所述判断模块对分帧处理后的声音信号进行声音匹配的方法包括以下步骤：
步骤1：求取分帧处理后的信号的短时能量，所述短时能量的求取方法采用如下公式：
，其中是声音信号在某一点的采样信号；
步骤2：根据求取出的短时能量区分出清音还是浊音信号；
步骤3：若分辨出是浊音信号，则从硬盘存储器中获取样本，同样提取声音信号在该点的采样，求取出短时能量；
步骤4：将浊音信号在该店的短时能量和样本在该点的短时能量进行对比，判断两者的差异，进而判断采集到的声音信号是否匹配。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。