智能语音控制器系统设计与实现

基于DSP和ZigBee无线智能语音控制系统设计_边红昌

Proceedings of the 26th Chinese Control Conference

July 26-31, 2007, Zhangjiajie, Hunan, China

基于DSP和ZigBee无线智能语音控制系统设计

边红昌，程德福，祁玉林，张坤

吉林大学-TI DSP联合实验室, 长春130026

E-mail:***********************.cn摘要：介绍了以DSP为语音控制模块与以PIC单片机和无线传输芯片CC2420为核心构成的ZigBee无线传输模块建立的无线智能语音控制系统。给出了系统硬件总体结构及各模块的具体设计方案，语音识别算法和系统软件的实现方法。针对DSP对语音识别算法进行优化，且对ZigBee协议栈进行优化精简，最终实现了独立运行、识别率高及操作方便的家庭智能语音控制系统。

关键词：语音识别, DSP, ZigBee, 智能控制

Design of Wireless Intelligent Speech Control System

Based on DSP and ZigBee

Bian Hongchang, Cheng Defu, Qi Yulin, Zhang Kun

Jilin University-TI DSP Laboratory, Changchun 130026, P. R.

China

E-mail:***********************.cnAbstract: Introduce a Wireless Intelligent Speech Control

System based on DSP as Speech Control Model and PIC Micro-controller & wireless transmit chip CC2420 as the ZigBee Wireless

智能门禁控制器的设计与实现

摘要：本文主要针对智能门禁控制器的设计展开探讨，分析了智能门禁控制器的设计方法，以及具体的设计方案，并对其实现的方法，以及具体的要点进行了探讨，希望能够为今后智能门禁控制器的设计和应用带来参考。

关键词：智能门禁控制器；设计；实现

前言

目前，智能门禁控制器越来越广泛，在得到广泛使用的过程中，应该进一步提高区使用的效果，就必须要在设计的过程中，确保其设计更加符合要求，因此，需要对其设计和实现的方法进行整体总结。

1、智能门禁应用情况概述

在计算机软硬件进入高速并行发展的今天，门禁系统安全防护研究已经成为时下的焦点和热点。并且，随着计算机专业技术的发展，当传统的卡式门禁系统所暴露的安全问题日呈弊端的同时，以生物识别技术为控制基础的门禁系统却因其运行维护成本很高，难以应用于智能化小区或其它人员流动频繁的常规社会活动场所。

门禁系统已由早期单纯的门道及钥匙管理，发展为一套完整的出入管理系统。在非接触式IC卡应用日益广泛的今天，由于其具有安全、可靠、高效、灵活和方便等特点逐渐取代现有的各类门锁成为当前门禁系统的主流方式。小区中的住户只需要携带一张IC卡就可以打开小区门口和单元门口，直达自己家中。小区门禁系统具有对门户出入控制、保安防盗、报警等功能，主要方便内部员工和住户出入，杜绝外来人员随意出入，既方便了管理，又增强了内部的保安。该文中介绍的门禁系统会自动记录相应卡片的开门记录，在物业的小区管理中心中可以查看开门记录，并且可以自动上报门禁的异常情况到管理中心，这样就提升了小区的安全性。

智能小区是将计算机和自动控制等技术合理运用于住宅小区，并通过有效的信息传输网络、各系统的优化配置和综合应用，而向住户提供先进的安全防范、信息服务、物业管理等方面的功能，从而为居住者创造安全、舒适、便捷、高效的生活空间。其中，一个安全、便捷的门禁控制系统则是智能小区生活安全的最佳保障。而蓝牙通信技术的发展和移动智能终端的普及则为基于蓝牙的智能门禁控制系统发展创造了良好条件。

人工智能语音系统的实现　杨梓艺　（北京理工大学，北京１０００００）　当人类文明走入２１世纪，信息技术迅速发展，经济全球　化进程不断加快，国际交往日益频繁，不同种族、不同肤色、　不同国家的人逐渐联系成了一个紧密的整体，地球上的时空距　离被缩小了，整个地球变成了茫茫宇宙中的一个小村落，因此　跨越语言的障碍成为人类不得不面对的一大挑战。在当前这一　时代背景下，我们提出研发一种人工智能语音系统，并对其研　发的可行性进行研究。　人工智能语音系统以语音识别技术为核心，以模数转换和　语言翻译系统为基础，以计算机翻译技术为依托，从而实现同　步记录人的语言信息，并通过微型计算机的转换，迅速翻译为　其他语言信息的效果。　人工智能语音系统组成：　１、语音识别技术　语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信　号转变为相应的文本或命令的高级技术，现已经发展成为涉及　声学、语言学、数字信号处理、统计模式、概率论和信息论、　发声机理和听觉机理、人工智能等等识别等多学科技术的一项　综合性技术。主要包括特征提取技术、模式匹配准则及模型训　练技术三个方面。　语意输入　

阁１语音识别的实现　基于语音识别技术研发的现代语音识别系统在很多场景　下获得了成功的应用，不同任务条件下所采用的技术又会有所　不同。　语音识别系统构建过程整体上包括两大部分：训练和识　别。训练通常是离线完成的，对预先收集好的海量语音、语言　数据库进行信号处理和知识挖掘，获取语音识别系统所需要的　“声学模型”和“语言模型”；而识别过程通常是在线完成的，　对用户实时的语音进行自动识别。识别过程通常又可以分为　“前端”和“后端”两大模块：“前端”模块主要的作用是进　行端点检测（去除多余的静音和非说话声）、降噪、特征提取等；　“后端”模块的作用是利用训练好的“声学模型”和“语言模　型”对用户说话的特征向量进行统计模式识别（又称“解　作者简介：杨梓艺，北京理工大学２０１１级信息工程实验班。　码”），得到其包含的文字信息，此外，后端模块还存在一个“自　适应”的反馈模块，可以对用户的语音进行自学习，从而对“声　学模型”和“语音模型”进行必要的“校正”，进一步提高识　别的准确率。　当前语音识别的主要方法是模式匹配法。在训练阶段，用　户将词汇表中的每一词依次说一遍，并且将其特征矢量作为模　板存入模板库。在识别阶段，将输入语音的特征矢量依次与模　板库中的每个模板进行相似度比较，将相似度最高者作为识别　结果输出。　目前，主流的大词汇量语音识别系统多采用统计模式识　别技术。典型的基于统计模式识别方法的语音识别系统由以　下几个基本模块所构成的信号处理及特征提取模块组成。该　模块的主要任务是从输入信号中提取特征，供声学模型处理。　同时，它一般也包括了～些信号处理技术，以尽可能降低环　境噪声、信道、说话人等因素对特征造成的影响。统计声学　模型：典型系统多采用基于一阶隐马尔科夫模型进行建模。　发音词典：包含系统所能处理的词汇集及其发音。发音词典　实际提供了声学模型建模单元与语言模型建模单元间的映　射。语言模型：对系统所针对的语言进行建模。理论上，包　括正则语言，上下文无关文法在内的各种语言模型都可以作　为语言模型，但目前各种系统普遍采用的还是基于统计的Ｎ　元文法及其变体。解码器：是语音识别系统的核心之一，其　任务是对输入的信号，根据声学、语言模型及词典，寻找能　够以最大概率输出该信号的词串。　从数学角度可以更加清楚的了解上述模块之间的关系。首　先，统计语音识别的最基本问题是，给定输入信号或特征序列，　符号集（词典），求解符号串使得：Ｗ：ａｒｇｍａｘＰ（ｗｌｏ），由　于对于确定的输入串ｏ，Ｐ（Ｏ）是确定的，因此省略它并不　会影响上式的最终结果，因此，一般来说语音识别所讨论的问　题可以用下面的公式来表示，可以将它称为语音识别的基本公　式。ｗ＝ａｒｇｍａｘＰ（ｏｉｗ）Ｐ（ｗ），从这个角度来看，信号处　理模块提供了对输入信号的预处理，也就是说，提供了从采集　的语音信号（记为Ｓ）到特征序列。的映射。而声学模型本身　定义了一些更具推广性的声学建模单元，并且提供了在给定输　入特征下，估计Ｐ（Ｏｌｕｋ）的方法。为了将声学模型建模单元　串映射到符号集，就需要发音词典发挥作用。它实际上定义了　映射的映射。对于解码器来说，就是要在由ｕｉ以及时间标度ｔ　张成的搜索空间中，找到上式所指明的ｗ。　２３　困

毕业论文：基于语音识别技术的智能家居系统的设计方案

摘要：随着大数据、人工智能的发展，智能家居产品也随之得到发展。为满足更加舒适、安全、高效率的居家生活，提出基于语音识别技术的智能家居系统的设计方案。通过对非特定人的语音信号进行采集，经过上位机识别分析，以无线传输蓝牙设备为载体，发送语音控制指令，对家用电气实现简单控制功能。另外，对家居环境指标和门窗入户设施实时监控，确保拥有便捷高效又健康宜居的居家环境。

关键词：智能家居； 语音识别； 蓝牙；

人工智能或将引领整个信息行业的变革，是中国信息产业实现从跟跑到并跑甚至领跑转折的关键[1].于是，人工智能的发展在全社会掀起一股热潮，各行各业都加入人工智能的发展大军。随着语音识别产品的成熟，智能家居行业得到了重大变革[2].

家电控制方式，由上个世纪机械按键控制发展成本世纪初的红外遥控控制。前者必须用身体触碰，存在一定的安全隐患，后者虽可以远程遥控，但控制距离短，且只能直线控制，不能绕障碍物控制。对于老年人、残疾人来说，传统的家电控制方式更为不易[3].以前，居家缺乏一定的环境检测指标，家中空气质量完全依靠感觉经验，存在一定的风险。例如，天然气泄漏，一氧化碳浓度超标等。另外，传统的家居安防主要采取的方式是锁紧门窗。这种存在极大的偶然性，已经不能让人放心。外出度假，会担心家中财物的安全，不能轻松愉悦的放松心情。

总的来说，当下人们对智能家居系统的功能要求主要体现在以下三个方面。一是家居环境指标监测功能，提供家居环境的明亮度、温湿度、PM2.5浓度等信息；二是智能安防检测功能，实时监测门窗防盗状况，有害气体的浓度监测等，具有提示报警功能，一旦发生突发意外情况可以及时启动报警装置，有效维护住户生命财产安全；三是智能控制操作，目前主流的智能控制操作就是语音识别遥控操作，通过加入语音识别模块识别住户语音指令，遥控家用电器，增强住户生活体验[4].