专利名称：通过语音信号控制设备尤其是汽车中的设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用语音信号来控制汽车的控制单元或控制安装在汽车内的装置的方法。本发明还涉及实施该方法的硬件配置。
背景技术：
基本上，按照本发明的该方法允许用于任何语音控制的装置，其中应用于该装置的噪声信号部分取决于各装置的操作状态和/或操作环境。
当汽车的控制单元(例如，挡风玻璃雨刮马达)和安装在汽车中的装置(例如，无线电控制，导航系统或移动电话)利用由语音识别系统识别的语音信号控制，取决于该汽车操作状态和/或操作环境的噪声信号将要被分别考虑以避免对该功能单元或装置的错误控制。
从JP57-30913(A)可知汽车的速度和齿轮的变速二者可以利用传感器检测。噪声信号的参考电压由传感器信号产生，该参考电压指示该汽车内部的电流噪声水平(噪声信号水平)。该噪声信号参考电压与该语音输入单元的输出电压相比较。当语音控制信号生效时，该语音输入单元接收包含噪声信号部分和语音信号部分的声音信号，这反映在语音输入单元的输出电压中。该语音输入单元的输出电压与噪声信号参考电压相比较。如果该语音输入单元的输出电压高于噪声信号的参考电压，则启动一个语音识别系统。如果该语音输入单元的输出电压下降到低于噪声信号的参考电压，则该语音识别系统不启动。
从JP6-83387(A)可知在汽车中提供一个振动传感器以便确定作为噪声源的该汽车的振动。此外，第一麦克风安装在该汽车内部以便检测发生在该汽车内部的噪声信号。在该汽车内部的第二麦克风用于检测语音信号，该语音信号由一个语音识别系统识别。第二麦克风接收声音信号，然而，它除包含语音信号部分之外还包含噪声信号部分。借助于在振动传感器的信号和第一个麦克风的麦克风信号和二个自适应滤波器，由第二麦克风产生的该麦克风信号中的噪声信号电平降低了；因此具有降低了的噪声信号部分的产生信号加于语音识别系统。
本发明的目的是通过在开头段落所定义的方法有效地抵消噪声信号的影响。
发明内容
该目的应用到汽车上来实现，即发生在该汽车中的声音信号应用于语音识别系统，该声音信号包含噪声信号部分和视情况而定的语音信号部分，其中噪声信号部分取决于汽车的操作状态和/或汽车的操作环境，和语音识别系统应用声音参考，该声音参考依靠操作状态和/或操作环境的检测数据选择和/或适配。
按照本发明的方法是优越的，即基于操作状态或操作环境的数据，该数据每一个都容易确定，语音自动识别的设置适合于适配使用的声音参考。在汽车中，关于操作状态或操作环境的数据例如可以从一个机载计算机读出，它连接到一个或多个检测器来确定汽车的操作状态或操作环境。分别从确定的操作状态或操作环境开始，间接地估计噪声信号部分。因此从馈送到语音识别系统的声音信号的噪声信号的提取就成为多余的了。因此可以进行该噪声信号部分的估计，预先确定的声音参考依靠检测到的操作状态和/或操作环境来选择，以便模拟语音暂停，语音暂停中的声音信号仅有噪声信号部分。一致地，语音信号部分的存在也可以检测到，当没有语音暂停的时候就是这种情况；以这种方法，当可以避免噪声信号部分的变化时，将错误地检测语音信号部分的存在。按照本发明的措施增强了应用整个系统的可靠性和安全性。
同样，代表语音信号部分的声音参考可以通过操作状态或操作环境的检测数据来适配，因此这些叠加的噪音信号部分由声音参考表示。
适合于实施根据本发明方法的装置在权利要求8中陈述。
对于可选择的语音控制设备，该目的按照定义在权利要求8(方法)和9(装置)的技术特征来实现。
本发明的这些和其他方面从下面所述的实施例中更清楚了，并将参考实施例描述。
附图简述在附图中
图1表示在汽车中实现本发明的方法的基本部件；
图2表示产生语音暂停部分的声音参考的第一种可能性；和图3表示产生语音暂停部分的声音参考的第二种可能性。
发明的实施方式图1中所示的框图描述了对汽车中的设备或功能单元的控制。在此描述设备/功能单元，例如，通过方框1a和1b。控制通过语音信号来进行，该语音信号通过麦克风2馈送到一个自动语音识别系统3，它的识别结果通过功能单元4来估计，该功能单元进行电控信号转换，该电控信号提供给设备/功能单元1a和1b。
功能单元5描述由麦克风2提供的麦克风信号特性的提取，单独的连续信号部分的特征通常组合到特征向量。对于特性分析，例如，一个声音信号被提取、量化，最后进行倒谱(cepstral)分析。然后声音信号细分成连续的帧，这些帧部分重叠；每一帧都形成一个特征向量。特征向量分量由确定的倒谱值形成。功能模块6描述比较的惯用过程，该过程中特征向量通过惯用的查找过程和声音模型7进行比较，这将产生提供给功能单元4的语音识别结果。比较模块6和声音模块7是基于所谓的隐马尔科夫(HIdden Markov)模块。声音模块7包括声音参考8和词典9。各个声音参考分配给一个或多个音素的单词子单元。词典9按照包含在词典中的单词定义一系列相关的单词子单元的相关顺序。
语音识别系统3包括一个接口10，该接口建立与机载计算机11的连接。该机载计算机11又由联接线12a连接到至少一个检测器，该检测器检测操作状态数据和/或操作环境数据，并将其提供给机载计算机11，该计算机存储这些数据。操作状态和/或操作环境的数据提供给接口10，该接口一步传输这些数据到功能单元12，使他们适于分别检测的操作状态或检测操作环境，以适应声音参考8。基本上，接口10也可以不通过机载计算机的中间电路(连接线12a)耦合到检测器13。例如，检测到的操作状态可能是鼓风机的操作状态或者也可能是汽车的各个速度。例如，操作环境数据可以指示下雨的天气或者指示汽车行驶的实际的路况。
更适宜地，所述系统可以产生带有合适声音参考8的语音暂停模型。对于语音暂停，从麦克风2接收到的声音信号只包括噪音信号部分，而没有语音信号部分，该设备/功能单元1a或1b是由语音信号部分控制的。
取决于检测到的操作状态或检测到的操作环境，本发明的一个实施例包括限制语音识别系统3的词汇量，通过词典9组合到一个单词的子集，该单词子集用作有效语音控制信号(功能模块13)。按照这种安排，用于功能模块6的比较过程所必需的计算操作减少了。
图2表示从该集的声音参考8中产生一个声音参考8a一个例子。通过功能模块12这个基础参考从一子集预先给出的和预先定义的基础参考20-1，20-2到20-n中选出用于语音暂停部分，该参考在语音识别系统3操作之前就已经分配给操作状态或操作环境，并且分别与实际检测到的操作状态或操作环境很一致。基础参考的选择象征性地由开关21来表示。功能模块22组合一个所选择的基础参考的可选择的适配，以便分别达到检测到的操作状态或操作环境的更精确的模型，因此形成用于相应的语音暂停部分的声音参考8a。例如，在模块22中的适应期间，如果一个声音基础参考对应于噪音信号部分，该噪音信号部分从雨声噪音导出，对检测雨的强度进行自适应，其中雨的强度对应于汽车中相应的干扰/噪音信号电平。
图3表明产生用于语音暂停部分的声音参考8a的另一种变形。就像图2那样，一个预先定义的基础参考已经提供用于形成声音参考8a的语音暂停部分(模块30-1，30-2到30-n)。然而在图3所示的实施例中，不止选择一个基础参考。相反，所有的基础参考提供给功能单元31，在这其中，首先加权，当然也有可能是基础参考的自适应取决于分别检测到的操作状态或操作环境来执行(模块32-1，32-2到32-n)。以这种方式的基础参考加权/适配最终组合成在单元33中的单个的声音参考，它是所考虑的用于语音暂停部分的声音参考8a。
本发明不仅限于语音暂停模制。基本上，单词次分单元也可以以与检测的汽车的操作状态或操作环境相似的方式适应于相应的声音参考8。声音参考8a将形成代表单词子部分的声音参考8的自适应的基础，模拟由麦克风2捕获的声音信号的噪音信号部分。
另外，描述的本发明并不仅限于在汽车中使用。本发明主要可应用到所有语音控制的设备，其中的噪音信号叠加到语音控制信号上，噪音信号可以间接地由这种设备的操作状态或操作环境的检测确定。
权利要求
1.一种利用语音信号控制汽车的功能单元或控制安装在汽车中的设备(1a，1b)的方法，其中产生在汽车内部的声音信号包括噪音信号部分和视情况而定的语音信号部分提供给语音识别系统(3)，其中的噪音信号取决于汽车的操作状态和/或操作环境，语音识别系统(3)使用声音参考(8)，该声音参考取决于所检测到的操作状态和/或操作环境的数据选择和/或适配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于声音基础参考(20-1，…，20-n，30-1，…，30-n)取决于汽车的操作状态和/或操作环境选择用于语音暂停模式。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于根据汽车的操作状态和/或操作环境提供所选择的声音基础参考的适配。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于语音暂停模式，声音基础参考根据汽车的操作状态和/或操作环境来组合。
5.如权利要求1-4之一的方法，其特征在于汽车的操作状态和/或操作环境从汽车的机载计算机中读出和/或通过安装在汽车中的一个或多个检测器读出。
6.如权利要求1-5之一的方法，其特征在于根据检测到的汽车的操作状态和/或操作环境的数据确定(13)语音识别系统(3)的词汇表(9)的这些部分，这表现了语音控制信号对汽车的功能单元的控制或安装在汽车中的设备的控制有影响。
7.一种利用语音信号控制汽车的功能单元或安装在汽车中的设备(1a，1b)的装置，包括至少一个麦克风(2)，用于转换在汽车中产生的声音信号，其中声音信号包括噪音信号部分和视情况而定的语音信号部分，噪音信号部分取决于汽车的操作状态和/或操作环境，和语音识别系统(3)耦合到麦克风(2)，用于识别声音信号的语音信号部分，而由语音识别系统(3)所使用的声音参考根据检测到的操作状态和/或操作环境的数据选择和/或适配。
8.通过语音信号控制设备的方法，其中包括噪音信号部分和视情况而定的语音信号部分的声音信号提供给语音识别系统，其中的噪音信号取决于设备的操作状态和/或操作环境，和语音识别系统使用声音参考，该声音参考取决于检测到的设备的操作状态和/或操作环境的数据选择和/或适配。
9.一种装置，它包括通过语音信号可以控制的设备，其中声音信号提供给语音识别系统，该声音信号包括噪音信号部分和视情况而定的语音信号部分，噪音信号部分取决于设备的操作状态和/或操作环境，和语音识别系统使用声音参考，该声音参考取决于检测到的设备的操作状态和/或操作环境的数据选择和/或适配。
全文摘要
本发明涉及通过语音信号控制汽车的功能单元或安装在汽车中的设备(1a,1b)的方法,其中产生在汽车中的包括噪音信号部分和视情况而定的语音信号部分的声音信号提供给语音信号识别系统(3),其中的噪音信号依赖于汽车的操作状态和/或操作环境,和语音信号识别系统(3)使用声音参考(8),该声音参考取决于检测到的设备的操作状态和/或操作环境的数据选择和/或适配。本发明并不限于汽车领域的语音控制。
文档编号G10L15/00GK1339774SQ0113313
公开日2002年3月13日 申请日期2001年8月19日 优先权日2000年8月23日
发明者A·凯尔纳, A·菲舍 申请人:皇家菲利浦电子有限公司