基于头戴设备的智能语音识别系统的制作方法

文档序号:10614116阅读:611来源:国知局
基于头戴设备的智能语音识别系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了基于头戴设备的智能语音识别系统,应用于航天领域,包括头戴设备、后台语音处理平台,进一步地,头戴设备包括语音收发模块、WiFi收发模块和微控制器,语音收发模块接收宇航员的发出的语音指令,进而依次经过微控制器、WiFi收发模块,WiFi收发模块通过WiFi与后台语音处理平台无线连接,后台语音处理信号对该语音指令进行处理和识别,进而控制航天舱内的仪器设备工作和通过WiFi向头戴设备反馈相应的语音输出信号。宇航员通过头戴设备进行无线语音通信,通过语音指令控制航天舱内的仪器设备,极大地提高了航天员的工作效率。
【专利说明】
基于头戴设备的智能语音识别系统
技术领域
[0001]本发明涉及基于头戴设备的智能语音识别系统,主要利用了无线WiFi技术和自动语音识别技术,应用于航天领域。本发明融合了无线传输、信号处理、自动语音识别等领域的最新科技成果,通过对语音信号的采集、前端处理、编解码、语音增强、特征提取、模型训练等技术处理,使得该头戴设备具有无线语音通信、语音增强和降噪、自动识别控制命令的功能。
【背景技术】
[0002]传统的航天员语音头戴中只含有语音通信功能,对航天舱内的各种仪器设备的操控都是用手来完成的。由于航天舱内空间十分狭小,每个航天员的操控台很小,空间有限,而需要操控的按钮和设备很多,所有操控都靠航天员的双手来完成无疑会比较忙乱,操作效率低,劳动强度高,容易疲劳,并且极易造成操作失误,形成操作事故。
[0003]之前航天员使用的语音头戴是有线头戴,主要完成语音通信的功能,但是有线头戴容易受到空间的限制。WiFi技术是无线通信的主流技术,从标准上看,IEEE 802.11系列是公开的关于WiFi技术的国际标准,是当前无线通信领域中热门的并不断向前演进的标准,数据传输速率也从最初的1Mbps,到现在可以达到千兆水平的802.llac。
[0004]语音识别技术进入90年代之后,在电子信息技术飞速发展的带动下,开始从实验室走向实用,而且很多科技巨头纷纷为语音识别系统的实用化投以巨资,语音识别技术实用化进程得以大大加速。在语音识别应用方面,IBM,MicrOSOft等公司都有自己的产品应用。与此同时在语音识别技术研究方面:细化模型的设计、参数提取和优化以及系统的自适应等技术上也取得了一些关键性的进展。目前中小词汇量(1000词左右)的语音识别系统已经可以达到实用的阶段,并且可以移植到各种终端平台上灵活运用。针对自然口语的识别以及谈话系统离实用还有一段的距离,尤其是复杂环境下的语音识别系统的性能还有待提高。当前国外对语音识别系统、尤其是复杂应用环境下的应用研究和开发都加大了研发投入力度。语音识别已经成为21世纪自动语音处理技术领域的主要挑战之一,并已经展现出广泛的应用领域和巨大的商业前景。
[0005]将语音头戴与无线通信技术、语音识别技术结合在一起应用到航天领域,让语音头戴更智能,这是一项具有创新性的技术。在航天领域,将无线语音通信、语音信号处理、语音识别等功能集中在头戴中,并应用到设备的操作控制,国内还没有单位开展这方面的研究,国外也未见公开报道。

【发明内容】

[0006]为了提高航天员的操作效率、降低劳动强度,本发明提供了基于头戴设备的智能语音识别系统。
[0007]本发明技术问题的技术方案如下:
[0008]基于头戴设备的智能语音识别系统,应用于航天领域,包括头戴设备、后台语音处理平台,所述头戴设备通过WiFi与所述后台语音处理平台无线连接;
[0009]所述后台语音处理平台用以:
[0010]接收所述头戴设备通过WiFi传送过来的语音输入信号,对所述语音输入信号进行降噪、增强和识别,进而根据语音输入信号控制仪器设备工作;
[0011]依据预设的逻辑和/或响应操作得到并通过WiFi向所述头戴设备反馈相应的语音输出信号;
[0012]所述头戴设备用以:
[0013]响应外部语音输入接收所述语音输入信号,并通过WiFi反馈至所述后台语音处理平台;
[0014]接收自所述后台语音处理平台反馈而来的语音输出信号,播放相应的语音内容。
[0015]可选的,所述头戴设备包括语音收发模块、WiFi收发模块和微控制器,所述语音收发模块、WiFi收发模块分别与所述微控制器电连接,所述WiFi收发模块通过WiFi与所述后台语音处理平台无线连接;
[0016]所述语音收发模块响应外部语音输入得到所述语音输入信号,所述语音收发模块通过所述微控制器将所述语音输入信号传送给所述WiFi收发模块,所述WiFi收发模块通过WiFi将所述语音输入信号传送给所述后台语音处理平台;
[0017]所述后台语音处理平台依据预设的逻辑和/或响应操作得到并通过WiFi向所述WiFi收发模块反馈相应的所述语音输出信号,所述WiFi收发模块将所述语音输出信号通过所述微控制器传送给所述语音收发模块,所述语音收发模块播放相应的语音内容。
[0018]可选的,所述语音收发模块包括受话器、模数转换器、数模转换器和送话器,所述受话器与所述模数转换器器电连接,所述送话器与所述数模转换器电连接,所述模数转换器、数模转换器分别与所述微控制器电连接;
[0019]所述受话器响应外部语音输入接收所述语音输入信号,所述受话器将所述语音输入信号通过所述模数转换器进行模数转换后传送给所述微控制器;
[0020]所述微控制器将所述语音输出信号通过所述数模转换器进行数模转换后传送给所述送话器,所述送话器播放相应的语音内容。
[0021]可选的,所述模数转换器、数模转换器通过I2S接口与所述微控制器连接。
[0022]可选的,所述WiFi收发模块包括天线、低噪声放大器、WiFi芯片、射频功率放大器和射频多路选择开关,所述微控制器与所述WiFi芯片电连接,所述低噪声放大器的一端与所述WiFi芯片电连接,所述低噪声放大器的另一端与所述射频多路选择开关电连接,所述射频功率放大器的一端与所述WiFi芯片电连接,所述射频功率放大器的另一端与所述射频多路选择开关电连接,所述射频多路选择开关与所述天线电连接;
[0023]所述微控制器将所述语音输入信号传送给所述WiFi芯片,所述WiFi芯片对所述语音输入信号调制后传送给所述射频功率放大器,所述射频功率放大器将所述语音输入信号放大功率后传送给所述射频选择开关,所述射频选择开关对所述语音输入信号进行选择后传送给所述天线,所述天线将所述语音输入信号以WiFi的形式传送给所述后台语音处理平台;
[0024]所述后台语音处理平台通过WiFi将所述语音输出信号传送给所述天线,所述天线将所述语音输出信号传送给所述射频选择开关,所述射频选择开关对所述语音输出信号选择后传送给所述低噪声放大器,所述低噪声放大器对所述语音输出信号放大后传送给所述WiFi芯片,所述WiFi芯片将所述语音输出信号解调后传送给所述微控制器,所述微控制器将所述语音输出信号传送给所述语音收发模块。
[0025]可选的,所述WiFi芯片通过SD1接口与所述微控制器连接。
[0026]所述微控制器控制选择进行所述语音输入信号的传输或所述语音输出信号的传输。
[0027]可选的,所述后台语音处理平台包括DSP平台和设于所述DSP平台上的以太网接口,所述头戴设备通过无线WiFi信号与所述DSP平台连接,所述DSP平台对所述WiFi收发模块发送过来的无线WiFi信号进行降噪、增强和识别,进而通过所述以太网接口向仪器设备发送控制指令和通过WiFi向所述头戴设备传送相应的所述语音输出信号。
[0028]本发明具有以下的有益技术效果:
[0029]融合了无线WiFi技术和自动语音识别技术,具有良好的人机交互体验;头戴设备便于携带,通过语音指令操作仪器设备和无线语音通信,适用于狭小的航天舱内,能够有效提高航天员的操作效率,降低劳动强度。
【附图说明】
[0030]图1是本发明一实施例提供的头戴设备的原理框图。
【具体实施方式】
[0031]以下结合图1通过具体的实施例对本发明作进一步的解释说明。
[0032]如图1所示,本发明提供基于头戴设备的智能语音识别系统,应用于航天领域,包括头戴设备、后台语音处理平台,头戴设备通过WiFi与后台语音处理平台无线连接;
[0033]后台语音处理平台用以:
[0034]接收头戴设备通过WiFi传送过来的语音输入信号,对语音输入信号进行降噪、增强和识别,进而根据语音输入信号控制仪器设备工作;
[0035]依据预设的逻辑和/或响应操作得到并通过WiFi向头戴设备反馈相应的语音输出信号;
[0036]头戴设备用以:
[0037]响应外部语音输入接收语音输入信号,并通过WiFi反馈至后台语音处理平台;
[0038]接收自后台语音处理平台反馈而来的语音输出信号,播放相应的语音内容。
[0039]头戴设备包括语音收发模块、WiFi收发模块和微控制器,语音收发模块、WiFi收发模块分别与微控制器电连接,WiFi收发模块通过WiFi与后台语音处理平台无线连接;
[0040]语音收发模块响应外部语音输入得到语音输入信号,语音收发模块通过微控制器将语音输入信号传送给WiFi收发模块,WiFi收发模块通过WiFi将语音输入信号传送给后台语音处理平台;
[0041]后台语音处理平台依据预设的逻辑和/或响应操作得到并通过WiFi向WiFi收发模块反馈相应的语音输出信号,WiFi收发模块将语音输出信号通过微控制器传送给语音收发模块,语音收发模块播放相应的语音内容。
[0042]语音收发模块包括受话器、模数转换器ADC、数模转换器DAC和送话器,受话器与模数转换器ADC器电连接,送话器与数模转换器DAC电连接,模数转换器ADC、数模转换器DAC分别与微控制器电连接;
[0043]受话器响应外部语音输入接收语音输入信号,受话器将语音输入信号通过模数转换器ADC进行模数转换后传送给微控制器;
[0044]微控制器将语音输出信号通过数模转换器DAC进行数模转换后传送给送话器,送话器播放相应的语音内容。
[0045]模数转换器ADC、数模转换器DAC通过I2S接口与微控制器连接。
[0046]WiFi收发模块包括天线、射频功率放大器LNA、WiFi芯片、射频功率放大器PA和射频多路选择开关,微控制器与WiFi芯片电连接,射频功率放大器LNA的一端与WiFi芯片电连接,射频功率放大器LNA的另一端与射频多路选择开关电连接,射频功率放大器PA的一端与WiFi芯片电连接,射频功率放大器PA的另一端与射频多路选择开关电连接,射频多路选择开关与天线电连接;
[0047]微控制器将语音输入信号传送给WiFi芯片,WiFi芯片对语音输入信号调制后传送给射频功率放大器PA,射频功率放大器PA将语音输入信号放大功率后传送给射频选择开关,射频选择开关对语音输入信号进行选择后传送给天线,天线将语音输入信号以WiFi的形式传送给后台语音处理平台;
[0048]后台语音处理平台通过WiFi将语音输出信号传送给天线,天线将语音输出信号传送给射频选择开关,射频选择开关对语音输出信号选择后传送给射频功率放大器LNA,射频功率放大器LNA对语音输出信号放大后传送给WiFi芯片,WiFi芯片将语音输出信号解调后传送给微控制器,微控制器将语音输出信号传送给语音收发模块。
[0049]WiFi芯片通过SD1接口与微控制器连接。
[0050]微控制器控制选择进行语音输入信号的传输或语音输出信号的传输。
[0051]后台语音处理平台包括DSP平台和设于DSP平台上的以太网接口,头戴设备通过无线WiFi信号与DSP平台连接,DSP平台对WiFi收发模块发送过来的无线WiFi信号进行降噪、增强和识别,进而通过以太网接口向仪器设备发送控制指令和通过WiFi向头戴设备传送相应的语音输出信号。
[0052]基于头戴设备的智能语音识别系统的工作原理:
[0053]航天员穿戴头戴设备,发出语音,受话器响应外部语音,将接收的语音输入信号转换为相应的电压信号,模数转换器ADC将相应的电压信号转换成相应的数字信号,通过微控制器,把相应的数字信号传递给WiFi芯片,WiFi芯片对相应的数字信号调制后输出,进而射频功率放大器PA对调制后的相应的数字信号进行功率放大后输出,经射频多路选择开关选择后在天线处通过WiFi传送给后台语音识别系统,后台语音系统对此进行降噪、增强和识另IJ,根据识别的语音指令控制航天舱内的仪器设备工作,并且得到和向头戴设备反馈相应的语音输出信号,天线接收语音输出信号,通过射频多路选择开关选择后传送给射频功率放大器LNA,射频功率放大器LNA对语音输出信号进行低噪声放大后传送给WiFi芯片,WiFi芯片对该语音输出信号进行解调,解调后传送给微控制器,微控制器把该语音输出信号传送给数模转换器DAC,数模转换器DAC把语音输出信号转换成电压信号传送给送话器,送话器播放出相应的语音内容,从而航天员接收到反馈的语音内容。
[0054]本发明融合了无线WiFi技术和自动语音识别技术,具有良好的人机交互体验;头戴设备便于携带,通过语音指令操作仪器设备和无线语音通信,适用于狭小的航天舱内,能够有效提高航天员的操作效率,降低劳动强度。
[0055]以上所述,仅为本发明较佳的【具体实施方式】,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.基于头戴设备的智能语音识别系统,应用于航天领域,其特征在于:包括头戴设备、后台语音处理平台, 所述后台语音处理平台用以: 接收所述头戴设备通过WiFi传送过来的语音输入信号,对所述语音输入信号进行降噪、增强和识别,进而根据语音输入信号控制仪器设备工作; 依据预设的逻辑和/或响应操作得到并通过WiFi向所述头戴设备反馈相应的语音输出信号; 所述头戴设备用以: 响应外部语音输入接收所述语音输入信号,并通过WiFi反馈至所述后台语音处理平台; 接收自所述后台语音处理平台反馈而来的语音输出信号,播放相应的语音内容。2.根据权利要求1所述的基于头戴设备的智能语音识别系统,其特征在于:所述头戴设备包括语音收发模块、WiFi收发模块和微控制器, 所述语音收发模块响应外部语音输入得到所述语音输入信号,所述语音收发模块通过所述微控制器将所述语音输入信号传送给所述WiFi收发模块,所述WiFi收发模块通过WiFi将所述语音输入信号传送给所述后台语音处理平台; 所述后台语音处理平台依据预设的逻辑和/或响应操作得到并通过WiFi向所述WiFi收发模块反馈相应的所述语音输出信号,所述WiFi收发模块将所述语音输出信号通过所述微控制器传送给所述语音收发模块,所述语音收发模块播放相应的语音内容。3.根据权利要求2所述的基于头戴设备的智能语音识别系统,其特征在于:所述语音收发模块包括受话器、模数转换器、数模转换器和送话器, 所述受话器响应外部语音输入接收所述语音输入信号,所述受话器将所述语音输入信号通过所述模数转换器进行模数转换后传送给所述微控制器; 所述微控制器将所述语音输出信号通过所述数模转换器进行数模转换后传送给所述送话器,所述送话器播放相应的语音内容。4.根据权利要求3所述的基于头戴设备的智能语音识别系统,其特征在于:所述模数转换器、数模转换器通过I2S接口与所述微控制器连接。5.根据权利要求2所述的基于头戴设备的智能语音识别系统,其特征在于:所述WiFi收发模块包括天线、低噪声放大器、WiFi芯片、射频功率放大器和射频多路选择开关, 所述微控制器将所述语音输入信号传送给所述WiFi芯片,所述WiFi芯片对所述语音输入信号调制后传送给所述射频功率放大器,所述射频功率放大器将所述语音输入信号放大功率后传送给所述射频选择开关,所述射频选择开关对所述语音输入信号进行选择后传送给所述天线,所述天线将所述语音输入信号以WiFi的形式传送给所述后台语音处理平台; 所述后台语音处理平台通过WiFi将所述语音输出信号传送给所述天线,所述天线将所述语音输出信号传送给所述射频选择开关,所述射频选择开关对所述语音输出信号选择后传送给所述低噪声放大器,所述低噪声放大器对所述语音输出信号放大后传送给所述WiFi芯片,所述WiFi芯片将所述语音输出信号解调后传送给所述微控制器,所述微控制器将所述语音输出信号传送给所述语音收发模块。6.根据权利要求5所述的基于头戴设备的智能语音识别系统,其特征在于:所述WiFi芯片通过SD1接口与所述微控制器连接。7.如权利要求2所述的基于头戴设备的智能语音识别系统,其特征在于:所述微控制器控制选择进行所述语音输入信号的传输或所述语音输出信号的传输。8.根据权利要求1所述的基于头戴设备的智能语音识别系统,其特征在于:所述后台语音处理平台包括DSP平台和设于所述DSP平台上的以太网接口,所述头戴设备通过无线WiFi信号与所述DSP平台连接,所述DSP平台对所述WiFi收发模块发送过来的无线WiFi信号进行降噪、增强和识别,进而通过所述以太网接口向仪器设备发送控制指令和通过WiFi向所述头戴设备传送相应的所述语音输出信号。
【文档编号】G10L15/20GK105976816SQ201610298236
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】董彧焘, 邵莹, 陈蔚涵
【申请人】上海航天测控通信研究所
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