一种基于网络的分布式麦克风智能家居系统的制作方法

本发明属于声频信号处理领域，特别涉及一种分布式麦克风智能家居系统。

背景技术：

智能家居系统是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。但是现有技术中的智能家居系统的控制方式复杂，往往需要通过手机等手持装置进行手动控制，而在家庭房间数较多的情况下，很难进行统一控制。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种分布式麦克风智能家居系统，通过将麦克风装置进行分布式放置在各个房间，并通过有线或无线网络连接中心处理器，由中心处理器对语音指令进行处理后方便的控制智能家电等家居产品。

提出一种分布式麦克风智能家居系统，包括分布安装在家庭或单位内的一个或多个房间内的麦克风装置及安装在其中一个房间内的一台中心处理器，其特征在于，每个房间内布置一个或多个麦克风装置，其用于采集房间内说话人的语音并将该语音信号通过连接链路发送至中心处理器，中心处理器对说话人的声音信号进行处理，根据说话人的语音指令来控制与中心处理器连接的家居产品；所述一个或多个麦克风装置及中心处理器接入家庭的有线和/或无线网络中，该一个或多个麦克风装置)与中心处理器通过有线和/或无线网络相连接，麦克风装置采集的信号经由有线和/或无线网络发送至中心处理器。

其中，通过将麦克风装置及中心处理器接入无线网关来实现两者的无线连接，进一步包括使用中继器进行信号中继，无线连接方式包括WIFI、ZIGBEE或蓝牙方式。

其中，通过将麦克风装置及中心处理器接入有线网关来实现两者的有线连接。

进一步的，麦克风装置包括至少一个麦克风，其用于拾取说话人的语音，包括模数转换单元ADC，其与所述至少一个麦克风连接，将麦克风信号由模拟信号转换为数字信号，包括基带处理单元，其用于对麦克风数字信号进行前处理，并根据所述麦克风数字信号执行语音唤醒，即当检测到有说话人语音输入时，产生激活信号；经过前处理的麦克风数字信号或激活信号由发送模块TX进行发送；还包括电源模块PM，用于对麦克风装置的各功能模块提供电力。

其中，中心处理器包括接收单元RX，用于接收来自至少一个麦克风装置的麦克风数字信号或激活信号，并转发至DSP单元；对于DSP单元，当未检测到激活信号时，DSP单元控制中心处理器工作在低功耗模式下，当检测到激活信号时，则由DSP单元对各房间执行分布式语音增强；还包括与DSP单元连接的语音智能模块AI，该语音智能模块AI可基于经DSP单元处理后的语音信号进行自动语音识别ASR、自然语音处理NLP和/或提供语音助手功能，由中心处理器执行对家居产品的控制；此外，由电源模块PM用于为中心处理器各功能模块提供电力。其中，语音增强方法包括基于谱相减的语音增强算法、基于小波分析的语音增强算法、基于卡尔曼滤波的语音增强算法、基于信号子空间的增强方法、基于听觉掩蔽效应的语音增强方法、基于独立分量分析的语音增强方法、基于神经网络的语音增强方法。其中，所述对家居产品的控制包括有线或无线方式遥控。

附图说明

图1为本发明分布式麦克风智能家居系统的分布式结构及无线连接方式示意图

图2为本发明的分布式麦克风智能家居系统的有线连接方式示意图

图3为本发明的分布式麦克风智能家居系统的麦克风装置和中心处理器的内部结构图

具体实施方式

结合附图，对本发明的分布式麦克风智能家居系统进行详细说明。如附图1所示，本发明的麦克风智能家居系统包括分布安装在一个家庭或单位内的一个或多个房间内的麦克风装置1及安装在其中一个房间内的一台中心处理器2，每个房间内布置一个或多个麦克风装置1，其用于采集房间内说话人的语音并将该语音信号通过连接链路发送至中心处理器2，中心处理器2对说话人的声音信号进行处理，根据说话人的语音指令来控制与中心处理器2连接的家居产品；麦克风装置1与中心处理器2间的连接链路可为无线链路，通过分别接入无线网关3来实现两者的连接，无线连接方式包括但不限于WIFI、ZIGBEE、蓝牙方式，进一步的，若无线网关3与麦克风装置1或中心处理器2距离较远，可使用中继器4进行信号中继；进一步也能够实现的是，将无线网关3与中心处理器2集成为一体，可以更方便的与中心处理器3进行连接；其中，无线网关3可以为无线路由器、无线交换机等。

进一步的实施例包括有线连接方式，如附图2所示，所述一个或多个麦克风装置1及中心处理器2均通过线缆接入有线网关3’中，麦克风装置1采集的信号通过有线网络发送至中心处理器2，同样的，有线网关3’与中心处理器2集成为一体；其中，有线网关3可以为有线路由器、交换机等。

进一步的实施例还包括有线无线混合连接的方式，即部分麦克风装置1或中心处理器2使用无线连接，其余麦克风装置1或中心处理器2使用有线连接。

如附图3所示，所述的麦克风装置1包括至少一个麦克风11，其用于拾取说话人的语音，包括模数转换单元(ADC)12，其与至少一个麦克风11连接，将麦克风信号由模拟信号转换为数字信号，包括基带处理单元13，其用于对麦克风数字信号进行前处理，并根据所述麦克风数字信号执行语音唤醒，即当检测到有说话人语音输入时，产生激活信号；经过前处理的麦克风数字信号或激活信号由发送模块TX14进行发送；还包括电源模块PM15，用于对麦克风装置1的各功能模块提供电力。

附图3进一步示出了中心处理器2的内部结构，其包括接收单元RX 24，用于接收来自至少一个麦克风装置1的麦克风数字信号或激活信号，并转发至DSP单元21；对于DSP单元21，当未检测到激活信号时，DSP单元21控制中心处理器2工作在低功耗模式下，当检测到激活信号时，则由DSP单元21对各房间执行分布式语音增强，即以房间为单位，例如每个房间都有一个说话人，各说话人同时发出指令，DSP单元21对不同房间的麦克风装置1发送来的麦克风信号同时分别进行处理进行语音增强，语音增强方法包括但不限于基于谱相减的语音增强算法、基于小波分析的语音增强算法、基于卡尔曼滤波的语音增强算法、基于信号子空间的增强方法、基于听觉掩蔽效应的语音增强方法、基于独立分量分析的语音增强方法、基于神经网络的语音增强方法等；进一步，还包括与DSP单元21连接的语音智能模块AI 22，该语音智能模块AI可基于经DSP单元21处理后的语音信号进行自动语音识别ASR、自然语音处理NLP和/或提供语音助手功能(即根据语音信令进行交互)，由中心处理器2执行对家居产品的控制，例如可通过有线或无线的方式进行遥控；此外，由电源模块PM 23用于为中心处理器2各功能模块提供电力。

利用本发明的分布式麦克风智能家居系统可仅通过在家中安装一台中心处理器2同时实现对多个房间的说话人指令进行响应，从而实现对家居产品的智能化控制。