基于语音感知的智能家居嵌入式控制系统研究

发布时间：2020-07-01 02:09

【摘要】：随着现代科学技术的发展,人机交互的方式也在不断进步。从之前的手动控制到手机控制逐渐转向人类最天然、自由、直接的语音交互方式。智能家居具有舒适健康、安全、高效等优点,其发展方向之一也必为嵌入式语音感知识别控制。本文设计了一套基于语音感知的智能家居嵌入式控制系统,系统在确认家庭成员的情况下,可以通过语音指令和家庭环境融合后控制居家设备。改善了目前智能家居中存在无确认操控人、决策因素单一等缺点。对语音信号进行预处理后,提取了Mel频率倒谱系数特征向量;针对高斯混合模型参数估计时存在奇异阵的问题,使用修正EM算法进行优化,实现了家庭成员的确认;通过高斯混合模型拟合语音隐含状态观测符号概率分布,利用隐马尔可夫模型完成了语音指令识别。Linux操作系统下实现了音频采集、家庭成员的确认和语音指令的识别。本文采用Cortex-A9的Tiny4412开发板作为硬件系统上位机,并移植Linux操作系统为软件平台,同时设计ZigBee无线传感、控制网络为下位机。在上位机移植ALSA音频库和本文研究的算法,实现音频采集存储、家庭成员的确认和语音指令的识别;下位机用来实时采集环境信息和对居家设施的无线控制。系统启动后,首先通过语音确认家庭成员,然后语音指令识别结果和实时环境信息共同决策形成控制指令,上位机将控制指令通过串口发送至下位机,控制对应的居家设备。实验条件下对系统进行测试分析,测试结果表明:系统可以在确认家庭成员的情况下,通过语音指令结合实时环境信息控制居家设施。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU855;TP273
【图文】：

框图,论文研究,内容,框图

云计算、物联网广泛应用，这为智能家居的发展提供了政策支持。人工智能技术与语音识别技术快速融入智能家居领域，这为其发展提供了技术支撑，所以智能家居发展前景极其可观，智能音箱已经成为了这些技术的产物。对于智能家居以后的发展，2018 年两会上百度公司董事长李彦宏这样说：“智能音响，在以前只是一个小家电，今后会转化为一个智能设备，能听懂所有的话，理解要表达的意思，然后给用户提供相应的服务，这就是人工智能，也是以后的发展趋势”。可以预计，以语音感知为基础的智能家居是人们追求高质量、便捷安全生活的必然趋势。未来也向着以下两方面发展：①语音交互式是基础，通过语音去实现服务；②通过语音感知，系统根据环境信息自学习完成适宜该成员的决策。1.3 课题主要研究内容和组织结构1.3.1 课题主要研究内容

嵌入式控制系统,总体框架

内蒙古工业大学硕士学位论文系统处于工作模式；离家模式场景一旦被选择，系统将处于休眠状态。（2）准确性。语音感知识别首先需要确保是家庭成员发出的语音指令，在此情况下需要一定程度的语音感知识别准确性。当然，任何系统都有一定的识别错误率，为了减少这些错误率，本文采用实时环境参数加以佐证，保证系统准确运行。（3）操作简单。系统不需要手动或者手机 APP 去控制，而是通过家庭成员发出语音，系统去识别语音，进而去控制，达到人机最直接交互的目的。（4）低成本。在满足系统功能要求的情况下，尽可能选择性价比高的器件，减少成本。2.3 总体架构设计基于以上功能需求分析、设计原则，本文设计了基于语音感知的智能家居嵌入式控制系统，系统总体框架如图 2-1 所示。

【参考文献】