智能家庭语音遥控系统的设计与实现

许永乐

摘 要：目前，大部分家电设备操控均是选择单独的遥控设备，经过独立分开的微处理芯片帮助控制。然而智能家庭语音遥控系统属于一类嵌入类式集成系统，其也是一类非接触类型识别技术。这种遥控系统是通过使用者的声音来实现控制设备的开关操作。

关键词：智能；语音遥控系统；语音识别

所谓语音识别技术指的是设备经过识别过程以及理解环节将用户声音信号转换成对应的命令信号或是文本信息的一类高新技术[1]。近年来，语音识别不断被运用在科研领域事业，使得语音识别技术不断得到完善、成熟，而语音识别技术在日常生活中的应用具有很大的发展空间，为人们的日常工作、生活提供了很大的便利。

1 语音系统工作原理简单介绍

系统通过向使用者提供一定的语音命令学习以及识别功能，使用者事先针对家电设备的遥控语音信号以及红外或RF无线信号完成配对学习以及存储操作。控制台在进行运作中，语音系统利用输入进来的语音信号来完成命令识别，按照识别所得结果来进行动作查找，查找位置为内部结构的动作库，然后通过指定的红外或RF无线信号输出通道输出配对精确的控制信号，再对各种家电设备实行遥控，从而实现语音系统控制台的功能作用。

2 语音识别系统中简单命令菜单分析

这个命令菜单主要包括：读取命令、删除命令以及添加命令三个不同内容。使用者可以按照实际需要来选择命令，其中Cancel键可以返回上级菜单命令，现主要分析删除和添加命令。

2.1 分析删除命令

这个命令的操作较简单，使用者需要将待删除命令的相关口令输入进去并按下OK键就能完成。这一过程中若系统寻找到对应的命令内容就会出现“删除成功”提示，否则系统就会提示“删除失败”信息。

2.2 分析添加命令

首先实现一个新命令的添加操作包括：口令录入以及红外线信号录入。使用者可以通过麦克风设备进行多次口令录入操作，而系统会显示已经完成录入的口令内容，例如：关闭空调、开空调等。除此之外，使用者也应使该遥控系统记录好与该口令内容相对的红外线信号，在红外线遥控器中按下关闭按钮。完成这两个操作内容，新命令内容就添加成功完成了。

3 语音识别系统中的关键技术介绍

3.1 语音识别技术

整个系统结构的核心内容是语音识别技术，大部分系统功能均可以通过语音识别系统来帮助推动各系统运作[2]。而语音识别模块设计质量以及运行有效性会对整个系统功能运行情况产生重要影响。该系统设计工作包括很多学科内容以及很多技术难点，并且一个企业在短期内自行投入资金研究语音识别相关技术算法要花费很多费用，这种做法不现实。可以在已有语音识别系统基础上，采用该系统的API来实现系统功能。在进行研发过程中，可以选用SAPI15.0来充当技术研发平台。其中，SAPISDK产品是微软公司开发的一个语音应用方面的开发工具包，该工具包中包括有SAPI、语音合成引擎以及语音识别引擎等。而SAPI内容中含有训练导向、语音识别管理、资源以及语法编译等设计接口。

其中，语音引擎可以通过SAPI和DDI层实现交互工作，而应用程序可以通过这两个接口来实现通信。熟悉使用API，可以使设计者更好、更快的实现语音识别应用系统。为了提高系统底层结构能力，可以在系统中增加命令列表识别以及语音模糊化功能。前者是采用SAPIA所具有的语法构造能力，而构造仅会识别特定命令列表内容的一种识别设备。其中语音模糊化是通过采用某一个算法程序把一个精确的汉子变化为一个读音信息从而实现模糊匹配。

3.2 2.4G无线通信技术

随着无线通信技术的发展，2.4G无线通信技术日益受到重视和使用，原因有三：首先它是一个全球性的频段，开发的产品具有全球通用性；其次，它整体的频宽胜于其他ISM频段，这就提高了整体数据传输速率，允许系统共存；第三就是产品尺寸，2.4GHz通信芯片和天线的体积相当小。

2.4G无线技术采用全双工模式传输，传送速率高达2 Mbps，抗干扰性能比之前的315、433、868、915MHz有绝对的优势；对于较大容量的数据传输更具吸引力，如双向语音传输、光标控制、游戏手柄等功能。

2.4G无线通信技术中常用的芯片有挪威Nordic公司的nRF24LE1无线芯片模组、以色列RFWave公司的RFW102无线芯片模组等。例如根据设计需求、性能及成本估算，可以采用nRF24LE1和nRF24LU1+作为处理主芯片进行数据传输。nRF24LE1用作每个节点的收发主控芯片，其内部有增强型的8051 MCU和内嵌2.4G低功耗无线收发内核nRF24L01P两个部分，传输速率最高达到2 Mbps，保证大容量数据的无线快速传输。MCU和无线收发内核之间通过SPI接口进行通信。

4 结语

综上所述，智能家庭语音识别系统在日常应用过程中不仅方便，而且其软硬件还具有较大范围的扩张作用。其中搜索引擎与系统相互结合能具备一个功能强大的语音搜索功能。若能深入识别该系统的加密功能，然后对各命令内容实现安全等级划分，例如帮助禁止一些特定命令内容的使用，帮助识别儿童的声音，防止儿童启动电气设备等。该系统中还可以在硬件设备上进行扩展，比如：通过语音来帮助控制门的开关以及窗帘的伸展和拉紧。

[参考文献]

[1]薛同泽，陈书旺.语音识别的智能门控系统设计[J].微计算机信息.2008（14）：86-89.

[2]陈立文，王盛邦，邝宇恒，朱建新，王国枫.智能家庭语音遥控系统的设计与实现[J].2008（06）：155-157.