基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统及方法与流程

本发明涉及物联网语音识别及控制技术领域，特别涉及基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统及方法。

背景技术：

传统物联网控制系统大多采用手机作为控制端，自2017年以来，语音交互产品迅速抢占市场，京东，小米，阿里，百度等厂商纷纷推出自己的语音交互产品，使得语音交互终端逐渐成为了物联控制系统的核心，但是这些产品都只能在距离用户5米左右同用户完成语音交互，距离较远的情况，比如在卫生间，厨房，储物间等则起不到任何效果。

为了解决上述问题，现在又出现了语音智能烟灶，马桶，换气扇，灯等等产品，但是这些产品的语音交互系统都没法协同统一工作，且在诸多设备上加上语音识别功能成本会高出许多，要形成一个整体的语音交互系统大多用户无法接受，而且不同厂商的设备语音交互方式也不一样，用户使用起来也是非常的不方便。

因此用户需要这样一个系统，可以在家里，家外的任何位置以统一的方式对家里的任意智能设备进行操控。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统及方法，使得用户可以在家里，家外的任何位置同家里的任何智能设备进行语音交互，指挥设备完成自己期望的操作，实现了一个真正的统一物联网语音控制系统。

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

一种基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统，包括语音交互中枢模块、多个智能家居设备及多个语音交互终端设备，所述语音交互中枢模块分别与多个智能家居设备及多个语音交互终端设备通信连接；

所述语音交互中枢模块包括第一通讯单元、语音识别单元、指令生成与执行单元，所述第一通讯单元分别与语音识别单元、指令生成与执行单元相连，语音识别单元与指令生成与执行单元相连；所述智能家居设备内设有第二通讯单元，语音交互终端设备内设有第三通讯单元、语音采集单元；第一通讯单元分别与第二通讯单元、第三通讯单元相连；

所述语音采集单元将采集的语音信息通过第三通讯单元传递至第一通讯单元，由第一通讯单元将语音信息传递至语音识别单元，语音识别单元对语音信息进行识别后将识别的信息发送至指令生成与执行单元，指令生成与执行单元通过语音识别单元识别到的信息生成对应的指令并通过第一通讯单元发送至第二通讯单元，则智能家居设备收到指令后即执行该指令；

其中，语音交互中枢模块可嵌于智能音箱，智能电视等具备较强性能的设备内，且一般放在家庭中间位置，比如客厅内等，从而便于向智能家居设备传递指令，智能家居设备可以为灯，窗帘，插座，电视，空调，冰箱，净化器，门锁等日常生活中的智能家电，语音交互终端设备则可以为嵌入式wifi语音采集器、手机、平板电脑或其他可进行网络通讯并带有麦克风的设备均可，只要在设备内植入相应的本系统sdk即可作为本系统的语音交互终端设备，且用户可以根据需求将嵌入式wifi语音采集器等小巧易安装的设备安装于屋内家庭wifi覆盖的任意位置，即可轻松实现在屋内任意位置发出语音遥控指令来对智能家居设备进行语音遥控。

进一步地，所述语音交互中枢模块内设有语音采集装置，所述语音采集装置与语音识别单元相连。

进一步地，所述语音采集装置为六麦麦克风阵列远场拾音设备，即采用六麦麦克风阵列远场拾音方案，且可通过远场唤醒启动语音采集装置进行录音。

进一步地，所述语音采集单元为单麦录音设备，即语音采集单元采用单麦麦克风阵列近场拾音方案，可以按键的方式启动录音。

进一步地，所述语音交互中枢模块内还设有tts语音合成模块，所述tts语音合成模块与第一通讯单元相连，所述语音交互终端设备内还设有语音播放模块，所述语音播放模块与第三通讯单元相连；智能家居设备执行收到的指令后将执行结果通过第二通讯单元传递至第一通讯单元，tts语音合成模块将第一通讯单元收到的执行结果转换为语音反馈信息并通过第一通讯单元将语音反馈信息传递至第三通讯单元，语音播放模块则对第三通讯单元收到的语音反馈信息进行语音播报，具体是第一通讯单元将tts语音合成模块合成的语音反馈信息传输至用户该语音反馈信息对应的指令的采集端的语音交互终端设备，即用户通过哪个语音交互终端设备录入的语音指令，则该语音反馈信息即传回至哪个语音交互终端设备进行播报。

进一步地，所述语音交互终端设备通过蓝牙、wifi和/或移动通信网络与语音交互中枢模块通信连接，如当语音交互终端设备为嵌入式wifi语音采集器时，则可将嵌入式wifi语音采集器安装于家庭wifi覆盖的任意位置，嵌入式wifi语音采集器将采集的用户语音通过wifi传递给语音交互中枢模块，当语音交互终端设备为蓝牙手环，蓝牙遥控器等设备时，则可通过蓝牙手环、蓝牙遥控器将将采集的用户语音通过蓝牙传递给语音交互中枢模块，当语音交互终端设备为手机或平板电脑等具备移动通信功能的设备时，则可实现用户即使不在家也可通过移动网络将语音信息传递至语音交互中枢模块，且若用户在家则可直接通过家庭局域网或家庭wifi将语音信息传递至语音交互中枢模块。

进一步地，所述语音识别单元、指令生成与执行单元通过云端语音识别服务器实现，且在语音交互中枢模块内设有语音处理单元，所述语音处理单元与第一通讯单元相连，所述语音处理单元用于对第一通讯单元收到的语音信息进行分段及降噪处理，并由第一通讯单元将经分段及降噪处理的语音信息传递至云端语音识别服务器，由云端语音识别服务器对收到的语音信息进行语音识别并生成对应的指令，云端语音识别服务器将生成的指令发送至第一通讯单元，由第一通讯单元将指令传递至对应的智能家居设备，当语音识别单元、指令生成与执行单元通过云端语音识别服务器实现时，则可在语音交互中枢模块内设置语音处理单元对语音信息先进行预处理后再上传至云端语音识别服务器，则有利于在云端语音识别服务器尽快的实现语音识别，云端语音识别服务器对收到的语音信息进行识别，并将语音文本转换为文字文本，再将转换的包含用户指令的文字文本转换为用户指令，并将生成的指令通过第一通讯单元发送至对应的智能家居设备，由相应的智能家居设备执行指令，从而起到用户远程遥控的功能。

同时，本发明还公开了一种基于无线通信的全空间语音交互物联网控制方法，包括上述的基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统，且具体包括以下步骤：

a.语音交互终端设备通过语音采集单元采集用户的语音信息，并将采集的语音信息通过第三通讯单元传递至语音交互中枢模块的第一通讯单元；

b.语音交互中枢模块的第一通讯单元将收到的语音信息发送至语音识别单元进行语音识别；

c.语音识别单元对收到的语音信息进行识别并将识别出的信息发送至指令生成与执行单元；

d.指令生成与执行单元根据收到的信息生成对应的指令并将指令通过第一通讯单元发送至对应的智能家居设备的第二通讯单元；

e.智能家居设备收到指令后即执行指令动作。

进一步地，所述语音交互中枢模块内还设有tts语音合成模块，所述tts语音合成模块与第一通讯单元相连，所述语音交互终端设备内还设有语音播放模块，所述语音播放模块与第三通讯单元相连；

且还包括以下步骤：

f.智能家居设备将指令的执行结果通过第二通讯单元传递至第一通讯单元；

g.tts语音合成模块将第一通讯单元收到的执行结果转换为语音反馈信息并通过第一通讯单元将语音反馈信息传递至对应的第三通讯单元；

h.语音播放模块则对第三通讯单元收到的语音反馈信息进行语音播报。

进一步地，所述语音交互中枢模块内设有语音采集装置，所述语音采集装置与语音识别单元相连，则所述步骤c中语音识别单元进行语音识别的语音信息包含语音交互中枢模块的语音采集装置采集的语音信息。

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

通过本发明的基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统及方法，可实现用户在屋内任意位置或室外发出语音遥控指令来对智能家居设备进行语音遥控，具体在本发明的基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统及方法中，其全空间的语音采集方案可布置在家庭任意位置也可放到可穿戴蓝牙设备上，甚至手机，平板上，具有可广泛布置特性，且将语音识别的核心功能仅集成与语音交互中枢模块上，其他语音采集设备只做语音采集，不做语音识别和降噪及tts语音合成等，有利于降低整套系统的成本，同时，还可通过在各语音交互终端设备装配扬声器等语音播报设备，从而实现语音交互中枢模块在发出处理指令且收到执行反馈的语音内容时，可以定点的反馈给用户所在位置的语音交互终端设备，实现语音定点播报给用户。

附图说明

图1是本发明的基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

如图1所示，一种基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统，包括语音交互中枢模块、多个智能家居设备及多个语音交互终端设备，语音交互中枢模块分别与多个智能家居设备及多个语音交互终端设备通信连接。

具体的，语音交互中枢模块包括第一通讯单元、语音识别单元、指令生成与执行单元，第一通讯单元分别与语音识别单元、指令生成与执行单元相连，语音识别单元与指令生成与执行单元相连；智能家居设备内设有第二通讯单元，语音交互终端设备内设有第三通讯单元、语音采集单元；第一通讯单元分别与第二通讯单元、第三通讯单元相连。

语音采集单元将采集的语音信息通过第三通讯单元传递至第一通讯单元，由第一通讯单元将语音信息传递至语音识别单元，语音识别单元对语音信息进行识别后将识别的信息发送至指令生成与执行单元，指令生成与执行单元通过语音识别单元识别到的信息生成对应的指令并通过第一通讯单元发送至第二通讯单元，则智能家居设备收到指令后即执行该指令。

具体的，语音交互中枢模块可嵌于智能音箱，智能电视等具备较强性能的设备内，且一般放在家庭中间位置，比如客厅内等，从而便于向智能家居设备传递指令，本实施例中的语音交互中枢模块由具备语音识别功能的智能电视实现，即在本实施例中的语音交互中枢模块还包括语音采集装置，语音采集装置与语音识别单元相连。

作为优选，本实施例中的语音采集装置为六麦麦克风阵列远场拾音设备，即采用六麦麦克风阵列远场拾音方案，且可通过远场唤醒启动语音采集装置进行录音。

智能家居设备可以为智能灯，智能窗帘，智能插座，智能电视，智能空调，智能冰箱，智能净化器，智能锁等日常生活中的智能家电，实际中用户可在语音交互中枢模块内对需要的智能家居设备进行绑定。

语音交互终端设备则可以为嵌入式wifi语音采集器、手机、平板电脑、智能手环或其他可进行网络通讯并带有麦克风的设备均可，只要在设备内植入相应的本系统sdk即可作为本系统的语音交互终端设备，且用户可以根据需求将嵌入式wifi语音采集器等小巧易安装的设备安装于屋内家庭wifi覆盖的任意位置，即可轻松实现在屋内任意位置发出语音遥控指令来对智能家居设备进行语音遥控。

作为优选，本实施例中的语音采集单元为单麦录音设备，即语音采集单元采用单麦麦克风阵列近场拾音方案，可以按键的方式启动录音。

其中，语音交互终端设备通过蓝牙、wifi和/或移动通信网络与语音交互中枢模块通信连接，如当语音交互终端设备为嵌入式wifi语音采集器时，则可将嵌入式wifi语音采集器安装于家庭wifi覆盖的任意位置，嵌入式wifi语音采集器将采集的用户语音通过wifi传递给语音交互中枢模块，当语音交互终端设备为蓝牙手环，蓝牙遥控器等设备时，则可通过蓝牙手环、蓝牙遥控器将将采集的用户语音通过蓝牙传递给语音交互中枢模块，当语音交互终端设备为手机或平板电脑等具备移动通信功能的设备时，则可实现用户即使不在家也可通过移动网络将语音信息传递至语音交互中枢模块，且若用户在家则可直接通过家庭局域网或家庭wifi将语音信息传递至语音交互中枢模块。

具体的，在本实施例中，语音交互中枢模块内还设有tts语音合成模块，tts语音合成模块与第一通讯单元相连，语音交互终端设备内还设有语音播放模块，语音播放模块与第三通讯单元相连；智能家居设备执行收到的指令后将执行结果通过第二通讯单元传递至第一通讯单元，tts语音合成模块将第一通讯单元收到的执行结果转换为语音反馈信息并通过第一通讯单元将语音反馈信息传递至第三通讯单元，语音播放模块则对第三通讯单元收到的语音反馈信息进行语音播报。

具体是第一通讯单元将tts语音合成模块合成的语音反馈信息传输至用户该语音反馈信息对应的指令的采集端的语音交互终端设备，即用户通过哪个语音交互终端设备录入的语音指令，则该语音反馈信息即传回至哪个语音交互终端设备进行播报。

作为另一种实现方式，语音识别单元、指令生成与执行单元通过云端语音识别服务器实现，且在语音交互中枢模块内设有语音处理单元，语音处理单元与第一通讯单元相连，语音处理单元用于对第一通讯单元收到的语音信息进行分段及降噪处理，并由第一通讯单元将经分段及降噪处理的语音信息传递至云端语音识别服务器，由云端语音识别服务器对收到的语音信息进行语音识别并生成对应的指令，云端语音识别服务器将生成的指令发送至第一通讯单元，由第一通讯单元将指令传递至对应的智能家居设备。

当语音识别单元、指令生成与执行单元通过云端语音识别服务器实现时，则可在语音交互中枢模块内设置语音处理单元对语音信息先进行预处理后再上传至云端语音识别服务器，则有利于在云端语音识别服务器尽快的实现语音识别，云端语音识别服务器对收到的语音信息进行识别，并将语音文本转换为文字文本，再将转换的包含用户指令的文字文本转换为用户指令，并将生成的指令通过第一通讯单元发送至对应的智能家居设备，由相应的智能家居设备执行指令，从而起到用户远程遥控的功能。

且当语音识别单元、指令生成与执行单元通过云端语音识别服务器实现时，可将智能手机等具备移动通信功能的语音交互终端设备直接与云端语音识别服务器连接，则用户通过手机发出的语音信息可直接传递至云端语音识别服务器，由云端语音识别服务器进行语音识别及指令生成处理，且云端语音识别服务器将生成的指令传递至第一通讯单元，由第一通讯单元发送至对应的智能家居设备，由相应的智能家居设备执行指令，从而起到用户远程遥控的功能。

实施二

一种基于无线通信的全空间语音交互物联网控制方法，包括实施例一中的基于无线通信的全空间语音交互物联网控制系统，具体包括以下步骤：

a.语音交互终端设备通过语音采集单元采集用户的语音信息，并将采集的语音信息通过第三通讯单元传递至语音交互中枢模块的第一通讯单元；

b.语音交互中枢模块的第一通讯单元将收到的语音信息发送至语音识别单元进行语音识别；

c.语音识别单元对收到的语音信息进行识别并将识别出的信息发送至指令生成与执行单元；其中，语音识别单元进行语音识别的语音信息也可为直接由语音交互中枢模块的语音采集装置采集的语音信息；

d.指令生成与执行单元根据收到的信息生成对应的指令并将指令通过第一通讯单元发送至对应的智能家居设备的第二通讯单元；

e.智能家居设备收到指令后即执行指令动作。

f.智能家居设备将指令的执行结果通过第二通讯单元传递至第一通讯单元；

g.tts语音合成模块将第一通讯单元收到的执行结果转换为语音反馈信息并通过第一通讯单元将语音反馈信息传递至对应的第三通讯单元；具体为传递至采集到与该语音反馈信息对应的语音指令信息的语音交互终端设备；

h.语音播放模块则对第三通讯单元收到的语音反馈信息进行语音播报。

实施例三

一种基于无线通信的全空间语音交互物联网控制方法，本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中的语音识别单元、指令生成与执行单元通过云端语音识别服务器实现，且在本实施例中的语音交互中枢模块内设有语音处理单元，语音处理单元分别与第一通讯单元、云端语音识别服务器相连，语音处理单元用于对第一通讯单元收到的语音信息进行分段及降噪处理。

具体的，一种基于无线通信的全空间语音交互物联网控制方法，具体包括以下步骤：

a.语音交互终端设备通过语音采集单元采集用户的语音信息，并将采集的语音信息通过第三通讯单元直接传递至语音交互中枢模块的第一通讯单元；

b.语音交互中枢模块的第一通讯单元将收到的语音信息发送至语音处理单元进行分段及降噪处理，并将经分段及降噪处理的语音信息传递至云端语音识别服务器；

c.云端语音识别服务器对收到的语音信息进行识别，并将语音信息的语音文本转换为包含用户指令的文字文本，再将转换的包含用户指令的文字文本转换为用户指令，并将生成的指令返回至第一通讯单元；其中，云端语音识别服务器进行语音识别的语音信息也可为直接由语音交互中枢模块的语音采集装置采集的语音信息；

d.第一通讯单元将收到的用户指令发送至对应的智能家居设备的第二通讯单元；

e.智能家居设备收到指令后即执行指令动作。

f.智能家居设备将指令的执行结果通过第二通讯单元传递至第一通讯单元；

g.tts语音合成模块将第一通讯单元收到的执行结果转换为语音反馈信息并通过第一通讯单元将语音反馈信息传递至对应的第三通讯单元；具体为传递至采集到与该语音反馈信息对应的语音指令信息的语音交互终端设备；

h.语音播放模块则对第三通讯单元收到的语音反馈信息进行语音播报。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。