嵌入式语音采集系统设计及数据传输中的攻击检测

发布时间：2020-05-20 09:02

【摘要】：随着电子技术的飞速发展,语音广播技术广泛应用于多种特定场景,如火车站,机场等。为了提高广播系统的安全性,降低人们的工作强度,迫切地需要提出一种适用于特定场景的广播语音采集识别系统。语音信号采集和传输系统是其中的重要环节。为了监测太原火车站各个候车厅以及站台的广播,并将广播发送至上位机进行识别,此过程需要保证语音传输的安全性,如果语音传输过程中一旦受到网络攻击,将会影响语音识别的结果。然而,目前对网络攻击检测的研究还在网络化控制领域,在语音通信领域还涉及较少,因此研究语音在传输中是否受到网络攻击的影响意义重大。本文将设计语音采集传输装置并研究语音在传输中的安全性。针对上述问题本文的主要工作如下:(1)本文将STM32单片机、VS1053音频采集模块、ESP8266 WiFi模块整合在一块电路板上,应用两个WiFi模块,其中一个WiFi发送语音信号即火车站广播,另一个WiFi发送广播的位置,设计出多节点的语音采集传输系统,此系统可以接收到火车站不同候车厅的广播并将语音传输至上位机进而识别,其传输的实时性和可靠性也进一步提升。(2)本文将利用自回归(AR)建模方法建立语音信号的模型,然后对语音信号进行预处理。同时分析了语音传输中可能存在的网络攻击,并对拒绝服务攻击(DOS)、虚假数据注入攻击(FDI)、重放攻击三种网络攻击进行了建模。分别采用了不同的方法检测三种网络攻击,其中利用卡尔曼滤波与卡方检测器相结合的方法检测拒绝服务攻击,采用余弦相似性匹配方法检测虚假数据注入攻击,采用残差法检测重放攻击。最后通过搭建实验平台将采集到的语音信号传输至上位机,应用攻击检测算法来识别信号是否遭受到恶意的网络攻击,仿真实验验证了所提方法的有效性。
【图文】：

是将上位机接收到的文本与语料库中的语句相匹配进技术。现有的语音识别系统主要在 C/S 架构设计之上统，其部署安装以及维护成本高，不适合用于太原火题。基于此，本章针对太原火车站嘈杂环境设计小型，结构简单，易于部署，可安装在播音设备周围，并络传输到车站总控中心，以便于站内人员进一步决策存储功能：将采集到的车站播音设备的语音文件，储方便工作人员测试。语音识别功能：将采集到的车站广播语音与设备语音识别结果，，并上传到站内无线网络中。了语音识别系统的结构用于太原火车站语音识别，它的

分析了太原火车站语音识别系统，本节主要对低噪声音频前放模块进行了设计，采集传输系统是由 STM32 单片机作为主控芯片，VS1053B 作为语音采集芯片，并用 WiFi 发送语音数据[22]。之前有关火车站语音识别的系统采用单节点传输，如在候车厅 1 放置一套语音传输装置，最终将采集到的语音信号传输到上位机，调用科大讯飞的离线语料库进行识别，此时上位机只能识别出广播的内容，但是不能识别语音信号的来源。我们在此传输装置的基础上增加一个 WiFi 用于传输语音信号的来源，使得语音识别系统可以进行多节点传输。例如分别在候车厅 1、2、3 以及站台放置语音采集传输装置，上位机不仅可以识别出广播的内容而且还可以识别出广播来自于哪个候车厅。系统针对太原火车站语音广播进行测试，分别在候车厅 1、候车厅 2、候车厅 3 以及站台放置语音采集传输节点。我们预先设置一定的声音阈值，当声音超过此阈值时，判定为有广播信号，WiFi会将广播传输至上位机的端口 10001，然后 WiFi 将此广播的位置通过无线网络发送到上位机的端口 11001，采集传输系统结构框图如图 2.2：
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.08;TN912.3

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本文编号：2672378