CN107801125A - 一种具有微波雷达感应的智能音箱控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有微波雷达感应的智能音箱控制***，包括拾音设备，用于采集语音信息；播放设备，用于播放所述拾音设备所采集的语言信息；微波雷达单元，用于探测人体方位感知信息，以及在根据所述人体方位感知信息确定人员进入或存在所述微波雷达单元的预设工作范围时向主控单元发送唤醒指令；主控单元，用于接收所述微波雷达单元的唤醒指令并同步唤醒所述拾音设备和所述播放设备，以及用于接收所述人体方位感知信息并根据所述人体方位感知信息调整所述拾音设备的灵敏度。该智能音箱控制***，其不但可以实现远距离唤醒功能，而且还可以获得良好的人机交互体验感。
Description
技术领域
本发明涉及音频***技术领域，尤其涉及一种具有微波雷达感应的智能音箱控制***。
背景技术
随着人工智能AI的出现，智能音箱作为智能家居的控制入口，被推到了智能控制的风口浪尖。智能音箱通常使用多个麦克风和多个喇叭形成360度全方位收音。结构复杂，成本高。并且多个麦克风和MCU时刻处于工作状态，以便在收听到外界声音指令时能快速响应。
智能音箱使用时需要语音唤醒(比如，您好等命令)，或者按键唤醒，通过碰触一个设定好的按键，使得音箱进入语音识别状态，开始人机交互。
而用户需要先发出唤醒命令，等待***唤醒。等待过程中，语音信息不能被识别，或者识别错误。
语音***为了语音采集的准确性，通常采用6个或者8个麦克风阵列，或者MEMS阵列来实现全方向语音信息采集，不但成本高，而且设计和生产复杂。同时因为多个麦克风阵列的存在，全方位的声音信息都会被收集。在复杂信息内筛选出真正有用的人体语音信息是一个复杂的***，需要运行复杂的算法来提高语音识别的准确度，但这样的***因延迟响应问题严重，导致准确度降低，大大地影响了人机交互体验。
所以，急需一种可以实现远距离唤醒和人机交互体验较好的智能音箱控制***。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其不但可以实现远距离唤醒功能，而且还可以获得良好的人机交互体验感。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案内容具体如下：
一种具有微波雷达感应的智能音箱控制***，包括
拾音设备，用于采集语音信息；
播放设备，用于播放所述拾音设备所采集的语言信息；
微波雷达单元，用于探测人体方位感知信息，以及在根据所述人体方位感知信息确定人员进入或存在所述微波雷达单元的预设工作范围时向主控单元发送唤醒指令；
主控单元，用于接收所述微波雷达单元的唤醒指令并同步唤醒所述拾音设备和所述播放设备，以及用于接收所述人体方位感知信息并根据所述人体方位感知信息调整所述拾音设备的灵敏度。
优选地，所述拾音设备包括麦克风阵列和音频采集单元；所述语言信息依次通过所述麦克风阵列和音频采集单元数据传输给所述主控单元，然后再由所述主控单元数据传输给所述播放设备。
优选地，所述主控单元根据所述人体方位感知信息调整所述音频采集单元各输入通道的灵敏度。
优选地，所述麦克风阵列由4个或6个或8个麦克风组成，又或者为MEMS麦克风阵列。
优选地，所述播放设备包括音频处理单元和喇叭，所述主控单元将所述语言信息通过所述音频处理单元发送给所述喇叭。
优选地，所述微波雷达单元包括接收电路、混频电路、中频放大电路、信号处理电路和发射电路；所述接收电路将所述唤醒指令和人体方位感知信息依次经所述混频电路、中频放大电路、信号处理电路和发射电路发送给所述主控单元。
优选地，所述主控单元主要由通讯电路、运算电路、控制电路和存储电路组成。
优选地，所述人体方位感知信息包括但不限于人体的移动方向信息、方位信息和距离信息。
优选地，所述预设工作范围是以所述微波雷达单元为圆心且半径为2米的圆形区域范围。
优选地，本发明的具有微波雷达感应的智能音箱控制***还包括电源处理电路，所述电源处理电路用于给所述拾音设备、微波雷达单元、播放设备和主控单元供电。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
1，本发明的具有微波雷达感应的智能音箱控制***通过采用微波雷达单元代替现有技术的语音唤醒或者按键唤醒方式，实现了远距离唤醒音箱***的功能。
2，本发明通过微波雷达单元检测到人体方位感知信息实现对拾音设备进行灵敏度调整，从而提高有用方向语音信号采集的灵敏度，大大提高了语音识别准确度，准确度达到70％以上，实现更好的人机交互体验。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的具有微波雷达感应的智能音箱控制***的电路结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
如图1所示，本发明的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，包括拾音设备，用于采集语音信息；播放设备，用于播放所述拾音设备所采集的语言信息；微波雷达单元，用于探测人体方位感知信息，以及在根据所述人体方位感知信息确定人员进入或存在所述微波雷达单元的预设工作范围时向主控单元发送唤醒指令；主控单元，用于接收所述微波雷达单元的唤醒指令并同步唤醒所述拾音设备和所述播放设备，以及用于接收所述人体方位感知信息并根据所述人体方位感知信息调整所述拾音设备的灵敏度。
其中，
所述微波雷达单元采用24Ghz或者更高频率的射频技术，匹配全向天线实现360度监测。微波雷达单元包括发射电路，接收电路，混频电路，中频放大电路和信号处理电路。信号处理电路解析人体的距离，方位，移动方向等人体感知信息，通过串口的发射电路发送到主控单元。微波雷达单元工作流程是：微波雷达单元监测到预设工作范围(比如以微波主控单元为圆心，半径为2米的圆形工作范围)内是否有人员存在或者进入此范围，微波雷达单元上传此信息作为唤醒指令给主控单元。
所述拾音设备包括麦克风阵列和音频采集单元；所述语言信息依次通过所述麦克风阵列和音频采集单元数据传输给所述主控单元，然后再由所述主控单元数据传输给所述播放设备。为了实现全方位拾音，所述麦克风阵列由4个或6个或8个麦克风组成，又或者为MEMS麦克风阵列。当然，组成本发明的麦克风阵列的麦克风数量并不限于前述具体数量，本领域技术人员可以容易得知，麦克风的数量越多，越容易实现全方位拾音。
所述播放设备包括音频处理单元和喇叭，所述主控单元将所述语言信息通过所述音频处理单元发送给所述喇叭。
所述主控单元是***核心，主要由通讯电路、运算电路、控制电路和存储电路组成，负责处理语音信息的识别，相关设备的控制，云端或者网络端设置指令的处理。主控单元还根据人体方位感知信息调整所述音频采集单元各输入通道的灵敏度。
所述电源处理电路，所述电源处理电路用于给所述拾音设备、微波雷达单元、播放设备和主控单元供电。具体是用于给拾音设备的音频采集单元，微波雷达单元，播放设备的音频处理单元，以及主控单元供电。
本发明的微波雷达单元一直在探测人体方位感知信息，一旦从探测到的人体方位感知信息中分析得知人员已经进入了微波雷达单元的预设工作范围之内，则即刻唤醒主控单元、拾音设备和播放设备，相对于现有的语音识别和按键触发，避免了识别错误，以及减少了识别的等待时间，还可远距离唤醒音箱***。而且，通过微波雷达单元检测到人体方位感知信息还可实现对拾音设备灵敏度调整，从而提高了有用方向语音信号采集的灵敏度，大大提高了语音识别准确度，实现更好的人机交互体验。
本发明的具有微波雷达感应的智能音箱控制***的工作步骤如下：
微波雷达单元一直处于工作状态，在***周围形成一个探测场。
第一步：当人员进入或存在预设的工作范围内时，微波雷达单元发送唤醒指令；
第二步：微波雷达单元对微波信号进行处理，分选出人体的距离，方位，移动方向等人体感知信息，通过串口的发射电路上报主控单元；
第三步：主控单元被唤醒，同时唤醒拾音设备的音频采集单元和播放设备的音频处理单元，进入工作状态；
第四步：***设计时，预设好拾音设备的麦克风的位置和角度。主控单元根据人体感知信息，分别调整对应工作范围下的音频采集单元各输入通道的灵敏度。例如，根据人体方位这个人体感知信息调整音频采集单元的输入通道灵敏度，将对应方位的输入通道灵敏度提升到100％，两侧方向的输入通道，特别是方位在+/-90度范围内的输入通道灵敏度下降为60％，远离方向方位在180度范围内的输入通道灵敏度下降为30％；
第五步：将音频采集单元采集到的语言信息上传到主控单元，进行***识别和处理；
第六步：针对识别内容，发出控制指令到音频处理单元，并通过喇叭播放出所述语言信息。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：包括
拾音设备，用于采集语音信息；
播放设备，用于播放所述拾音设备所采集的语言信息；
微波雷达单元，用于探测人体方位感知信息，以及在根据所述人体方位感知信息确定人员进入或存在所述微波雷达单元的预设工作范围时向主控单元发送唤醒指令；
主控单元，用于接收所述微波雷达单元的唤醒指令并同步唤醒所述拾音设备和所述播放设备，以及用于接收所述人体方位感知信息并根据所述人体方位感知信息调整所述拾音设备的灵敏度。
2.根据权利要求1所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述拾音设备包括麦克风阵列和音频采集单元；所述语言信息依次通过所述麦克风阵列和音频采集单元数据传输给所述主控单元，然后再由所述主控单元数据传输给所述播放设备。
3.根据权利要求2所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述主控单元根据所述人体方位感知信息调整所述音频采集单元各输入通道的灵敏度。
4.根据权利要求2所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述麦克风阵列由4个或6个或8个麦克风组成，又或者为MEMS麦克风阵列。
5.根据权利要求2所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述播放设备包括音频处理单元和喇叭，所述主控单元将所述语言信息通过所述音频处理单元发送给所述喇叭。
6.根据权利要求1-5任何一项所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述微波雷达单元包括接收电路、混频电路、中频放大电路、信号处理电路和发射电路；所述接收电路将所述唤醒指令和人体方位感知信息依次经所述混频电路、中频放大电路、信号处理电路和发射电路发送给所述主控单元。
7.根据权利要求1-5任何一项所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述主控单元主要由通讯电路、运算电路、控制电路和存储电路组成。
8.根据权利要求1-5任何一项所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述人体方位感知信息包括但不限于人体的移动方向信息、方位信息和距离信息。
9.根据权利要求1-5任何一项所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：所述预设工作范围是以所述微波雷达单元为圆心且半径为2米的圆形区域范围。
10.根据权利要求1-5任何一项所述的具有微波雷达感应的智能音箱控制***，其特征在于：还包括电源处理电路，所述电源处理电路用于给所述拾音设备、微波雷达单元、播放设备和主控单元供电。
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