本发明涉及空调控制领域，具体涉及一种基于语音识别的智能空调系统及控制方法。
背景技术：
目前，对于空调而言，其控制方式通常为遥控器控制和本机按键控制，在采用遥控器控制空调时，遥控器需要在一定的距离和角度范围内对准空调本机的信号接收装置才能起作用；采用本机按键控制方式操作空调时，需要用户走到空调旁边才能执行操作。因此随着空调越来越智能化和复杂化，上述两种控制方式在实际使用过程中都存在不便，尤其对于老人和小孩更加不便。
为了方便用户使用，目前语音控制空调形式很多通过加语音模块加网络服务器识别的方式实现，使空调具有语音识别功能，但现有空调的语音识别功能智能程度低，无法解决复杂场合内多声源干扰的语音交互问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于语音识别的智能空调系统,以解决现有智能空调系统在复杂场合内多声源干扰的语音交互问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于语音识别的智能空调系统，包括
语音采集模块，用于接收用户发出的语音信息并传输所述语音信息到空调内机主控制器；
空调内机主控制器，判断所述语音信息的用户语音数量，所述用户语音数量为多个则，将所述语音信息中若干所述用户语音分离，并识别筛选出指令语音，将所述指令语音转化成空调控制命令，并将所述空调控制命令转化为反馈语音；
语音播放模块用于将所述空调内机主控制器传输的所述反馈语音反馈给用户确认。
较佳的，所述空调内机主控制器包括语音处理组件、本地数据组件、控制组件，所述语音处理组件与所述本地数据组件、所述控制组件、所述语音采集模块、所述语音播放模块数据连接，所述语音处理组件用于对所述语音信息分离，根据语音强度将所述用户语音进行排列并对所述用户语音进行关键词提取；所述本地数据组件存储样本信息，所述样本信息用于对所述用户语音匹配筛选，得出所述语音信息中与空调控制相关且语音强度最大的所述用户语音；所述控制组件控制空调执行相应的操作。
较佳的，所述语音处理组件包括音频处理芯片和微控制器芯片，所述音频处理芯片集成有a/d转换电路和d/a转换电路，所述音频处理芯片用于对所述语音信息进行关键字采样和数据转化，所述a/d转换电路用于将采样后的关键字转换成数字信号，所述d/a转换电路用于将所述指令语音的数字信号转换为所述反馈语音并传输至所述语音播放模块；所述微控制器芯片所述数字信号转换为二进制控制码输出到所述控制组件，所述控制组件根据所述二进制控制码控制所述空调执行相应的操作。
较佳的，所述空调内机主控制器包括电源待机组件，所述语音采集模块在超过预设的阈值时间内无转化信号传输至所述空调内机主控制器时，所述电源待机组件控制空调进入待机状态。
较佳的，所述空调内机主控制器还包括无线通信组件，所述无线通信组件与云语音处理数据库和/或网络资源数据库连接。
较佳的，还包括控制面板模块，所述控制面板模块包括显示组件，所述显示组件用于对空调的参数及用户反馈信息进行显示。
较佳的，所述控制面板模块还包括设置组件和遥控信号接收组件，所述设置组件通过按键对空调进行手动控制；所述遥控信号接收组件为遥控器接收模块，根据遥控器发出的信号对所述空调进行控制。
相对于现有技术，本发明所述的基于语音识别的智能空调系统具有以下优势：
(1)通过具有多人语音分离功能的所述空调内机主控制器，分离出不同人的声音信息，并分别进行语音识别、关键字提取、本地识别筛选，提高多人声场景语音交互时，指令识别的准确率。
(2)通过所述本地数据组件，使分离后的所述语音信息和所述本地数据组件中存储的语音信息进行匹配，实现所述基于语音识别的智能空调系统的离线状态下的正常使用。
本发明的另一目的在于提出一种所述基于语音识别的智能空调系统的控制方法,以解决现有智能空调系统在复杂场合内多声源干扰的语音交互问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种所述基于语音识别的智能空调系统的控制方法，包括步骤,
s1，所述语音采集模块采集所述语音信息，并将所述语音信息传输至所述空调内机主控制器；
s2，所述空调内机主控制器对所述语音信息进行处理，并将所述反馈语音通过所述语音播放模块播放反馈至用户；
s3，所述空调内机主控制器通过所述语音采集模块采集到用户对所述反馈语音作出的判断结果，根据所述判断结果再次收集语音命令或下达控制信号实现对空调的相应控制。
较佳的，所述语音采集模块设置为具有若干麦克风组成的麦克风阵列结构，实现所述语音采集模块对所述语音信息的初步分离。
较佳的，对所述语音信息进行信号降噪和语音检测；采用二维坐标近场music算法估计所述语音信息中若干用户语音信号源数目和方位；根据所述信号源方位，依照近场最小方差波束形成技术计算各所述用户语音的权向量，做加权处理，形成语音波束样本；比较各所述语音波束样本之间的音强，并对所述语音波束样本进行关键词提取，将所述关键字转换成所述本地数据组件能够识别的数字信号，根据所述数字信号与所述本地数据组件中的存储语音信息之间的匹配筛选，得出所述语音信息中与空调控制相关且语音强度最大的所述用户语音，即所述指令语音。
所述控制方法与上述所述基于语音识别的智能空调系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为所述基于语音识别的智能空调系统的功能示意图；
图2为所述空调内机主控制器的功能示意图；
图3为所述基于语音识别的智能空调系统控制方法的流程图。
图中数字表示：
1-空调内机主控制器；2-语音采集模块；3-语音播放模块；11-语音处理组件；12-本地数据组件；13-控制组件；14-电源待机组件；15-无线通信组件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
另外，在本发明的实施例中所提到的方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
图1示出了本发明所述基于语音识别的智能空调系统的功能示意图，为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本实施例提供的所述基于语音识别的智能空调系统包括空调内机主控制器1、语音采集模块2、语音播放模块3。所述空调内机主控制器1与所述语音采集模块2、所述语音播放模块3数据连接。
所述语音采集模块2用于接收用户发出的语音信息并传输所述语音信息到所述空调内机主控制器1，所述语音采集模块2包括麦克风或话筒，在一定的距离范围内(如3米)所述语音采集模块2能够准确接收用户发出的语音信息。
所述空调内机主控制器1通过多人语音分离算法将所述语音信息中各个用户语音分离，并根据语音强度将所述语音信息中所述用户语音根据语音强度从强到弱逐个通过本地识别，从而判断所述用户语音是否与空调控制相关。所述空调内机主控制器1将所述语音信息中与空调控制相关且语音强度最大的所述用户语音识别筛选出，所述语音信息中与空调控制相关且语音强度最大的所述用户语音即为指令语音；进一步的，所述空调内机主控制器1将所述指令语音转化成相应的空调控制命令，将所述空调控制命令转化为反馈语音并传输至所述语音播放模块3；所述空调内机主控制器1再次通过所述语音采集模块2采集到用户对所述反馈语音作出的判断结果，根据所述判断结果，所述空调内机主控制器1根据所述空调控制命令输出控制信号实现对空调的相应控制；或对用户再次下达的语音信息进行语音分离。
所述语音播放模块3用于将所述空调内机主控制器1传输的所述反馈语音反馈给用户确认，所述语音输出模块包括扬声器。
实施例二
如图2所示，图2为所述空调内机主控制器的功能示意图；所述空调内机主控制器1包括语音处理组件11、本地数据组件12、控制组件13、电源待机组件14和无线通信组件15。所述语音处理组件11与所述本地数据组件12、所述控制组件13、所述语音采集模块2、所述语音播放模块3数据连接。所述语音处理组件11用于对所述语音信息进行分离识别转化；所述本地数据组件12存储样本信息，所述样本信息用于与所述语音信息的筛选；所述控制组件13控制空调执行相应的操作。
所述语音处理组件11用于将所述语音采集模块2接收到的语音信息转化为所述本地数据组件12能够识别的所述数字信号，并将所述转化后的所述数字信号转换为所述反馈语音反馈给用户确认，根据用户作出的所述判断结果，将所述转换后的所述数字信号以控制码的形式输出至所述控制组件13进而通过所述控制组件13空调的运行。
所述语音处理组件11对接收到的所述语音信息进行分离处理，并将分离后的所述语音信息与所述本地数据组件12中存储的语音信息进行匹配，从所述本地数据组件12中找到与所述接收到的语音信息匹配的关键字，将所述关键字进行信号转换后反馈给用户确认。
具体的，所述语音处理组件11包括音频处理芯片和微控制器芯片，所述音频处理芯片集成有a/d转换和d/a转换电路，所述音频处理芯片先对所述语音信息按照设定的采样频率进行关键字采样，然后由所述a/d转换电路将采样后的关键字转换成所述本地数据组件12能够识别的数字信号，所述音频处理芯片根据所述数字信号与所述本地数据组件12中存储语音信息之间的匹配筛选结果，通过所述d/a转换电路将所述指令语音的数字信号转换为语音信号即反馈语音，并通过所述语音输出模块反馈给用户以对所述指令语音进行确认；所述微控制器芯片根据用户确认的所述判断结果将所述音频处理芯片转换后的数字信号转换为二进制控制码输出到所述控制组件13，所述控制组件13根据所述二进制控制码控制空调执行相应的操作。
如果通过所述关键字转换反馈给用户的所述反馈语音与用户输入的所述语音信息相同，所述语音处理组件11根据用户确认后的所述语音信息，将所述关键字转换后的数字信号转换为二进制控制码的形式输出到所述控制组件13；如果通过所述关键字转换反馈给用户的所述反馈语音与用户输入的所述语音信息不同，则需要用户重新输入语音信息。具体的，比如用户发出的语音信息为“好冷”，所述语音处理组件11通过将所述接收到的语音信息与语音信息数据库中存储的语音信息进行匹配，得到与“好冷”匹配的关键字“升温”、“制热”等，所述语音处理组件11选择所述本地数据组件12中的“制冷”进行信号转换，先将“制热”经a/d转换为数字信号，再将所述数字信号经d/a转换为反馈语音“制热”，将反馈语音“制热”通过所述语音输出模块反馈给用户确认；当用户听到“制热”的反馈语音后，对反馈语音进行确认，根据用户确认后的指令信息及“制热”转换后的数字信号得到二进制控制码输出给所述控制组件13，所述控制组件13根据所述二进制控制码控制空调的相应动作。
所述空调内机主控制器1还包括电源待机组件14，当所述语音采集模块2在超过预设的阈值时间t内(如10秒等)无语音信息输入时，即所述语音采集模块2在超过预设的阈值时间t内无转化信号传输至所述空调内机主控制器1时，所述电源待机组件14控制空调进入待机状态，保证此时空调的功耗最小，直到再次由语音指令信号输入。
所述空调内机主控制器1还包括无线通信组件15，包括蓝牙或者无线网络组块(物联网组块、无线wlan局域网、wifi网络组块等)。所述无线通信组件15与云语音处理数据库、网络资源数据库连接。根据所述语音采集模块2接收到的用户的语音信息，所述空调内机主控制器1对语音信息进行精确信号转换后，通过在所述云语音处理数据库和所述网络资源数据库进行相关查询，并将查询结果反馈给用户，所述查询结果可以通过所述语音输出模块进行输出或者通过显示模块进行显示。例如，如用户发出“温度”的语音信息，所述空调内机主控制器1识别所述语音信息，并通过所述无线通信组件15调用网络资源，将查询到的“温度”的相关信息反馈给用户。
所述基于语音识别的智能空调系统还包括控制面板模块，所述控制面板模块包括显示组件，所述显示组件用于对空调的参数及用户的语音信息的反馈信息进行显示。所述显示组件采用lcd液晶显示屏或者触摸屏等。
所述控制面板模块还包括设置组件和遥控信号接收组件，所述设置组件通过按键或者触摸显示屏对空调进行手动控制；所述遥控信号接收组件为现有空调的遥控器接收模块，根据遥控器发出的信号对空调进行控制，所述遥控器可以采用同系列的遥控器。
空调在唤醒识别语音时，所述空调内机主控制器1通过所述语音采集模块2采集到用户语音，通过多人语音分离算法将各个用户语音分离开，根据语音强度从强到弱逐个通过本地识别，判断各个识别结果是否与空调控制相关，所述空调内机主控制器1将与空调控制相关的语音强度最大的用户语音转化成控制命令，并根据所述控制命令执行运行逻辑输出空调的控制信号，所述空调内机主控制器1把所述控制命令通过所述语音播放模块3播放语音出来反馈给用户。当用户认为语音反馈的所述控制命令不正确时重新对空调发出语音命令，从而实现用户与空调的语音交互。所述基于语音识别的智能空调系统能够完全摆脱遥控器实现对空调的控制，操作方便；语音交互方式具有灵活性，能够满足不同用户个性化的要求，提高了用户的体验；同时通过所述本地数据组件12可实现所述智能空调系统的离线语音控制。
实施例三
如图3所示，图3为所述基于语音识别的智能空调系统控制方法的流程图；所述基于语音识别的智能空调系统的控制方法，具体包括步骤：
s1，所述语音采集模块2采集所述语音信息，并将所述语音信息传输至所述空调内机主控制器1；
s2，所述空调内机主控制器1对所述语音信息进行处理，并将所述反馈语音通过所述语音播放模块3播放反馈至用户；
s3，所述空调内机主控制器1通过所述语音采集模块2采集到用户对所述反馈语音作出的判断结果，根据所述判断结果再次收集语音命令或下达控制信号实现对空调的相应控制。
具体的，所述语音采集模块2优选设置为具有若干麦克风组成的麦克风阵列结构，实现对所述语音信息收集时在时域和频域的基础上增加一个空间域，对接收到的来自空间不同方向的信号进行空时处理，以实现所述语音采集模块2对采集所述语音信息进行初步分离，以便于所述空调内机主控制器1对所述语音信息的分离处理。
对所述语音信息处理过程具体为：对初步分离的所述语音信息进行信号降噪和语音检测；由于所述语音采集模块2的拾音范围有限，当声源离所述语音采集模块2较远时，所述语音采集模块2采集到的用户发出的语音较弱，背景噪声较大，致使所述语音采集模块2采集到的所述语音信息质量很差，通过所述信号降噪处理去背景噪声，提高所述空调内机主控制器1对所述语音信息的辨识度。
所述语音检测处理通过设置语音强度阀值，去除语音强度小于语音强度阀值的外界语音信号，降低所述空调内机主控制器1后期处理的语音信息处理量，提高所述空调内机主控制器1处理所述语音信息的实时性，避免系统资源浪费。
若所述语音信息中包含若干用户语音，则采用二维坐标近场music(multiplesignalclassification)算法估计用户语音信号源数目和方位；根据信号源方位，依照近场最小方差波束形成技术(near-fieldmvdrbeamforming)计算各所述用户语音的权向量，做加权处理，形成语音波束样本；比较各所述语音波束样本之间的音强，并对所述语音波束样本进行关键词提取，将采样后的关键字转换成所述本地数据组件12能够识别的数字信号，根据所述数字信号与所述本地数据组件12中存储语音信息之间的匹配筛选，得出所述语音信息中与空调控制相关且语音强度最大的所述用户语音，即所述指令语音。
所述空调内机主控制器1将所述指令语音的数字信号转换为所述反馈语音，并通过所述语音输出模块反馈给用户以对所述指令语音进行确认；根据用户确认的所述判断结果将所述指令语音的数字信号转换为二进制控制码输出到所述控制组件13，所述控制组件13根据所述二进制控制码控制空调执行相应的操作。
在室内有多人同时说话时，所述空调内机主控制器1通过分离出不同人的声音信息，分别进行语音识别、关键字提取、本地识别筛选，提高多人声场景语音交互时，指令识别的准确率。当多人说话的语音声源同时处于所述语音采集模块2监听范围内，意图和系统语音交互的用户不必刻意提高音量、不必刻意靠近麦克风阵列，不必要求周围人降低音量或暂停说话，可以直接和系统正常语音交互。从而使语音交互真正成为能适应复杂场合的短距离非接触的交互方式，减少了使用语音交互的限制，大幅度提高语音控制的使用场合，提高所述基于语音识别的智能空调系统的智能化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。