CN201998942U - 一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置 - Google Patents

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邵丽媚
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Abstract

本新型公开一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置，它包括汽车发动控制器、遥控器及语音采集单元；该控制器由遥控接收单元、语音编解码器、语音提示单元、DSP中央处理器、存储单元、汽车点火回路继电器组成；语音采集单元将采集的语音信号处理后经语音编解码器输出的数字语音信号传输给DSP中央处理器，由该处理器输出的信号控制汽车点火回路继电器；DSP中央处理器输出信号通过语音提示单元和扬声器输出提示音；所述遥控接收单元接收遥控器信号，该信号经DSP中央处理器处理输出的信号也能控制汽车点火回路继电器。由于汽车的点火***是通过车主的语音来控制的，使用上特别地方便，并且即使是盗车人有了车的钥匙，也无法将车开走。

Description

一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置
技术领域
本设备涉及到汽车防盗、语音识别技术领域，即为一种通过说话人语音识别技术来控制的具有语音控制功能的汽车防盗控制装置。
背景技术
汽车防盗***基本上是现在每辆汽车上所必备的安全设备。现有的防盗***多数只是进行报警，对盗车人起到警示的作用，但没有从根本上解决车辆被盗窃，而且误报率很高，车辆喇叭声音、放鞭炮及打雷等等都会使其误报警。一些***可以通过GSM网路以信息或电话的方式将报警信息告知给车主，不过一旦误报率高，会影响车主的正常工作生活，导致当车辆真的被盗了，车主确认为是误报警，不去理会。再有一旦车主将钥匙丢失，其他人就可以非常轻易地将车开走。这些防盗设备没有从根本上解决汽车被盗窃的问题。
实用新型内容
针对上述汽车防盗***存在的不足，本新型提供一种通过车主的语音控制的具有语音控制功能的汽车防盗控制装置。
为实现本发明的目的，该新型采取如下技术方案：
该汽车防盗控制装置，它主要包括：遥控器、汽车发动控制器及语音采集单元；其汽车发动控制器由遥控接收单元、语音编解码器、语音提示单元、DSP中央处理器、存储单元、汽车点火回路继电器组成并与汽车电源连接；所述语音采集单元将语音信号转化成模拟信号送至语音编解码器输入端，经该解码器输出的数字语音信号传输给DSP中央处理器，经该处理器输出的电流信号送至汽车点火回路继电器输入端，它的常开触点串联到汽车启动电机的回路中，DSP中央处理器输出串口端分别连接存储单元和语音提示单元；所述遥控接收单元接收遥控器的信号，该信号经DSP中央处理器处理输出的信号送至汽车点火回路继电器。
所述语音编解码器采立体声音频编解码芯片TLV320AIC23。
所述DSP中央处理器采用芯片TMS320C5509A。
所述语音采集单元采用拾音器CS-07。
所述遥控接收单元采用304M接收模块。
所述语音提示单元采用芯片为ISD4003-04M，该单元输出信号通过扬声器输出语音提示。
本实用新型与现有技术相比有益效果如下：
该装置的优点在于采用说话人语音识别技术进行车主身份识别。该技术属于生物认证技术的一种，是一项根据语音波形中反映说话人生理和行 为特征的语音参数，自动识别说话人身份的技术。采用高速的DSP数字信号处理器来执行语音识别算法。由于汽车的点火***是通过车主的语音来控制的，使用上特别地方便，只要车主进行正常说话语音就可以，其它都跟正常发动汽车一样，没有附加任何操作。并且即使是盗车人有了车的钥匙，没有车主本人在也无法将车开走。
附图说明
图1为本实用新型结构方框图；
图2为***主程序工作原理流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本新型方案进一步详细描述：
如图1所示，为本新型结构方框图。它主要包括：遥控器、汽车发动控制器及语音采集单元；其汽车发动控制器由遥控接收单元、语音编解码器、语音提示单元、DSP中央处理器、存储单元、汽车点火回路继电器组成并与汽车电源连接；所述语音采集单元将语音信号转化成模拟信号送至语音编解码器输入端，经该解码器输出的数字语音信号传输给DSP中央处理器，经该处理器输出的电流信号送至汽车点火回路继电器输入端，它的常开触点串联到汽车启动电机的回路中，DSP中央处理器输出串口端分别连接存储单元和语音提示单元；所述遥控接收单元接收遥控器的信号，该信号经DSP中央处理器处理输出的信号送至汽车点火回路继电器。
存储单元包括EEPROM存储器和SDRAM存储器，EERPOM存储器采用SPI接口的存储器，用于存储DSP中运行的程序、车主的声音模型及遥控密码等信息，SDRAM存储器采用并行数据及地址总线与DSP接口，DSP读出EEPROM中的程序，转移到SDRAM存储器中执行，提高程序执行效率。
语音采集单元为拾音器CS-07，它是一种新型拾音器件，具有高灵敏度，低噪音，低失真，体积小，工作电压范围宽等特点，其内置电源反向保护电路，耗电小，传输距离远。它负责将语音信号转化成模拟信号，以便对语音进行下一步处理。
语音编解码器采用TI公司TLV320AIC23，它是TI公司推出的一款高性能的立体声音频编解码芯片，其模数转换及数模转换部件高度集成在芯片内部，采用了先进的Sigma-delta过采样技术，可以在8K～96K的频率范围内提供16bit，20bit，24bit和32bit的采样，模数转换和数模转换的信噪比分别可以达到90DB和100DB。它可以跟DSP中央处理器的多通道缓冲串口无缝连接，将经过解码后的数字语音信号实时的传输给DSP中央处理器进行处理。
DSP中央处理器为TI公司的TMS320C5509A，它是整个***的核心部分，具有低功耗、处理速度快等特点，最高主频可以达到300MHZ，它的作用是将输入的语音信号，通过一系列的算法处理，达到识别车主身份的目的。要达到这个目的，语音处理算法中主要包括：预处理、特征提取、模型训 练、模式匹配以及逻辑决策功能模块。
(1)预处理：主要包括采样与量化、端点检测、预加重处理、加窗。
(2)特征提取：采用美尔倒谱系数(MFCC)做为说话人个性特征参数，其计算过程是将经过预处理的数字语音信号经过快速傅里叶变换(FFT)，再将转换到频域的信号进行频谱取模，再经过三角波滤波器组(Mel滤波器组)进行滤波处理，然后对所有滤波器输出做对数运算，得出的矢量再做离散余弦变换(DCT)，最终得到语音信号的特征参数美尔到谱系数(MFCC)。
(3)模型训练：对说话人模型的建立和模型参数的训练，即为说话人语音训练过程，预先录入车主的声音样本，经过采样与量化、端点检测、预加重处理、加窗和特征提取后，采用Baum-Welch算法对车主的语音建立隐马尔科夫模型(HMM)，也就是车主声音特征样板，并将车主声音特征样板存入EEPROM存储器中。
(4)模式匹配以及逻辑决策：测试音与说话人的距离匹配计算，这个过程的实现即为说话人语音的识别过程，也就是身份辨识的过程。首先载入训练的HMM模型，通过对当前说话人语音的录入，进行预处理和特征提取，计算出MFCC参数，并用Viterbi算法计算出MFCC特征与HMM模型的匹配概率，如果二者特征匹配则身份识别通过。
汽车点火回路继电器，型号为HHC67E-1Z，其位于整个控制电路内部，节点可以通过30A的电流，把它的常开触点串联到汽车启动电机的回路中，它的通断由DSP中央处理器来控制，以达到闭合或切断启动电机回路的目的。
遥控接收单元，配合相应遥控器使用。遥控接收单元是带有密码保护功能，只有知道密码遥控密码才能在接收到信号后进行相应的动作。其功能主要包括：使用人员注册，只有注册的人员才能通过语音识别***来发动汽车；当前车辆应用语音识别功能来发动；取消语音识别功能，直接点火。
语音提示单元，采用核心芯片为ISD4003-04M。单片录放时间4分钟，音质好，采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频功率放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存储阵列，录制的声音信息可在断电情况下保存100年，反复录音10万次。通过SPI协议与DSP进行通信，DSP的多功能缓冲串口可以方便地与其连接，控制预先存储在该芯片内闪存各个地址声音文件的录放。该芯片输出的声音信号通过音频功率放大器芯片LM4860经过扬声器输出，其作用在于对当前所要操作步骤进行语音提示，该芯片输出的声音信号通过音频功率放大器芯片LM4860经过扬声器输出，其作用在于对当前所要操作步骤进行语音提示。当进行身份注册时，包括：“请您进行身份注册、请录入语音、请再次录入语音、请等待、身份注册成功”等提示音；当已经注册后，正常使用该语音识别***时，包括“请录入语音、身份验证失败、请重新录入语音、身份验证成功”等提示 音；当使用遥控器时，包括“密码输入错误、功能码输入错误、语音识别***已取消、语音识别***已开启、密码修改成功”等提示音。通过这些提示音让车主非常清楚当前***的工作状态，了解当前需要做什么工作。
***装置工作原理及工作过程：
参见附图2，开机时，***将读取当前状态标志，如果车主首次使用该***，则有扬声器语音提示，需要先进行身份注册，否则***将有语音提示直接进入身份验证过程：首先，身份注册需通过遥控器密码***进入注册模式，注册模式即为对车主语音进行模型训练的过程，其根据***的提示音重复进行若干次任意短语音的录入，对其进行采样与量化、端点检测、预加重处理、加窗和特征提取，等待***为车主建立模型，采用的是Baum-Welch算法对车主的语音建立隐马尔科夫模型(HMM)，建立模型的过程及结束时***都会做提示，能够很明确地知道建立模型的进程，当得到***提示注册结束后，说明模型已建立成功并保存到EEPROM存储器中。***下一次重新启动时，就可以正常地使用该语音识别***了。
点火之前，通过钥匙给***上电，***同样要读取状态标志，如果车主已经进行过身份注册，***将进入身份验证过程，即对车主语音进行识别的过程。听到***装置的语音提示后，就开始进行短语音的录入，该短语音应为车主在注册时所录入的短语音才有效，否则***将不能正确识别车主身份。接下来***对说话人的语音进行识别，同样对该语音进行采样与量化、端点检测、预加重处理、加窗和特征提取这些处理，计算出MFCC参数，并用Viterbi算法计算出MFCC特征与训练时所建立的HMM模型的匹配概率，若匹配成功，则说话人身份被确定为车主，***会接通汽车点火回路继电器闭合，车主便可以正常地用钥匙发动汽车。若没有匹配成功，则说话人身份没有被确定，***将提示再次进行语音录入。说话人将有3次进行身份验证的机会，如果语音录入次数大于3，***将不接通点火回路继电器，这时用钥匙也无法发动汽车。
如果车主需要使用遥控器实现相对应功能，则无需在听到录入语音的提示后进行语音录入，等待3次，该3次语音识别过程将不会通过，之后***将不会再有提示音，此时车主就可以使用遥控器实现相应功能。当车主使用遥控器输入时，DSP中央处理器会通过遥控接收单元接收到加密的编码信息，随即对该信息进行解码，解码后就可以实现该编码所对应的功能。遥控器可以实现的功能主要有以下几项：身份注册，即建立新的说话人语音模型；取消语音识别功能，此时上电不需要通过语音识别，***直接接通点火回路继电器，车辆可以通过钥匙直接启动；此外还有密码修改功能，可以随时修改遥控密码。

Claims (6)

1.一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置，其特征在于：它主要包括：遥控器、汽车发动控制器及语音采集单元；其汽车发动控制器由遥控接收单元、语音编解码器、语音提示单元、DSP中央处理器、存储单元、汽车点火回路继电器组成并与汽车电源连接；所述语音采集单元将语音信号转化成模拟信号送至语音编解码器输入端，经该解码器输出的数字语音信号传输给DSP中央处理器，经该处理器输出的电流信号送至汽车点火回路继电器输入端，它的常开触点串联到汽车启动电机的回路中，DSP中央处理器输出串口端分别连接存储单元和语音提示单元；所述遥控接收单元接收遥控器的信号，该信号经DSP中央处理器处理输出的信号送至汽车点火回路继电器。
2.按权利要求1所述一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置，其特征在于：所述语音编解码器采用立体声音频编解码芯片TLV320AIC23。
3.按权利要求1或2所述一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置，其特征在于：所述DSP中央处理器采用芯片TMS320C5509A。
4.按权利要求1所述一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置，其特征在于：所述语音采集单元采用拾音器CS-07。
5.按权利要求1所述一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置，其特征在于：所述遥控接收单元采用304M接收模块。
6.按权利要求1所述一种具有语音控制功能的汽车防盗控制装置，其特征在于：所述语音提示单元采用芯片为ISD4003-04M，该单元输出端信号通过扬声器输出语音提示。
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