智能家庭語音遙控系統的設計與實現

許永樂

摘 要：目前，大部分家電設備操控均是選擇單獨的遙控設備，經過獨立分開的微處理芯片幫助控制。然而智能家庭語音遙控系統屬于一類嵌入類式集成系統，其也是一類非接觸類型識別技術。這種遙控系統是通過使用者的聲音來實現控制設備的開關操作。

關鍵詞：智能；語音遙控系統；語音識別

所謂語音識別技術指的是設備經過識別過程以及理解環節將用戶聲音信號轉換成對應的命令信號或是文本信息的一類高新技術[1]。近年來，語音識別不斷被運用在科研領域事業，使得語音識別技術不斷得到完善、成熟，而語音識別技術在日常生活中的應用具有很大的發展空間，為人們的日常工作、生活提供了很大的便利。

1 語音系統工作原理簡單介紹

系統通過向使用者提供一定的語音命令學習以及識別功能，使用者事先針對家電設備的遙控語音信號以及紅外或RF無線信號完成配對學習以及存儲操作。控制臺在進行運作中，語音系統利用輸入進來的語音信號來完成命令識別，按照識別所得結果來進行動作查找，查找位置為內部結構的動作庫，然后通過指定的紅外或RF無線信號輸出通道輸出配對精確的控制信號，再對各種家電設備實行遙控，從而實現語音系統控制臺的功能作用。

2 語音識別系統中簡單命令菜單分析

這個命令菜單主要包括：讀取命令、刪除命令以及添加命令三個不同內容。使用者可以按照實際需要來選擇命令，其中Cancel鍵可以返回上級菜單命令，現主要分析刪除和添加命令。

2.1 分析刪除命令

這個命令的操作較簡單，使用者需要將待刪除命令的相關口令輸入進去并按下OK鍵就能完成。這一過程中若系統尋找到對應的命令內容就會出現“刪除成功”提示，否則系統就會提示“刪除失敗”信息。

2.2 分析添加命令

首先實現一個新命令的添加操作包括：口令錄入以及紅外線信號錄入。使用者可以通過麥克風設備進行多次口令錄入操作，而系統會顯示已經完成錄入的口令內容，例如：關閉空調、開空調等。除此之外，使用者也應使該遙控系統記錄好與該口令內容相對的紅外線信號，在紅外線遙控器中按下關閉按鈕。完成這兩個操作內容，新命令內容就添加成功完成了。

3 語音識別系統中的關鍵技術介紹

3.1 語音識別技術

整個系統結構的核心內容是語音識別技術，大部分系統功能均可以通過語音識別系統來幫助推動各系統運作[2]。而語音識別模塊設計質量以及運行有效性會對整個系統功能運行情況產生重要影響。該系統設計工作包括很多學科內容以及很多技術難點，并且一個企業在短期內自行投入資金研究語音識別相關技術算法要花費很多費用，這種做法不現實。可以在已有語音識別系統基礎上，采用該系統的API來實現系統功能。在進行研發過程中，可以選用SAPI15.0來充當技術研發平臺。其中，SAPISDK產品是微軟公司開發的一個語音應用方面的開發工具包，該工具包中包括有SAPI、語音合成引擎以及語音識別引擎等。而SAPI內容中含有訓練導向、語音識別管理、資源以及語法編譯等設計接口。

其中，語音引擎可以通過SAPI和DDI層實現交互工作，而應用程序可以通過這兩個接口來實現通信。熟悉使用API，可以使設計者更好、更快的實現語音識別應用系統。為了提高系統底層結構能力，可以在系統中增加命令列表識別以及語音模糊化功能。前者是采用SAPIA所具有的語法構造能力，而構造僅會識別特定命令列表內容的一種識別設備。其中語音模糊化是通過采用某一個算法程序把一個精確的漢子變化為一個讀音信息從而實現模糊匹配。

3.2 2.4G無線通信技術

隨著無線通信技術的發展，2.4G無線通信技術日益受到重視和使用，原因有三：首先它是一個全球性的頻段，開發的產品具有全球通用性；其次，它整體的頻寬勝于其他ISM頻段，這就提高了整體數據傳輸速率，允許系統共存；第三就是產品尺寸，2.4GHz通信芯片和天線的體積相當小。

2.4G無線技術采用全雙工模式傳輸，傳送速率高達2 Mbps，抗干擾性能比之前的315、433、868、915MHz有絕對的優勢；對于較大容量的數據傳輸更具吸引力，如雙向語音傳輸、光標控制、游戲手柄等功能。

2.4G無線通信技術中常用的芯片有挪威Nordic公司的nRF24LE1無線芯片模組、以色列RFWave公司的RFW102無線芯片模組等。例如根據設計需求、性能及成本估算，可以采用nRF24LE1和nRF24LU1+作為處理主芯片進行數據傳輸。nRF24LE1用作每個節點的收發主控芯片，其內部有增強型的8051 MCU和內嵌2.4G低功耗無線收發內核nRF24L01P兩個部分，傳輸速率最高達到2 Mbps，保證大容量數據的無線快速傳輸。MCU和無線收發內核之間通過SPI接口進行通信。

4 結語

綜上所述，智能家庭語音識別系統在日常應用過程中不僅方便，而且其軟硬件還具有較大范圍的擴張作用。其中搜索引擎與系統相互結合能具備一個功能強大的語音搜索功能。若能深入識別該系統的加密功能，然后對各命令內容實現安全等級劃分，例如幫助禁止一些特定命令內容的使用，幫助識別兒童的聲音，防止兒童啟動電氣設備等。該系統中還可以在硬件設備上進行擴展，比如：通過語音來幫助控制門的開關以及窗簾的伸展和拉緊。

[參考文獻]

[1]薛同澤，陳書旺.語音識別的智能門控系統設計[J].微計算機信息.2008（14）：86-89.

[2]陳立文，王盛邦，鄺宇恒，朱建新，王國楓.智能家庭語音遙控系統的設計與實現[J].2008（06）：155-157.