CN207181990U - 一种分布式智能音箱语音控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分布式智能音箱语音控制***，包括智能音箱本体，还包括前端的语音信号采集装置，所述语音信号采集装置包括语音采集模块和无线发射模块，所述语音信号采集装置通过所述无线发射模块与所述智能音箱本体进行通信连接。本实用新型通过将前端的语音采集模块和语音处理模块分离开来，只需在各个房间内安装语音信号采集装置，而将共用的语音处理模块与控制模块集成于智能音箱本体内，降低了成本，且更加轻量化，也极大的方便了用户，提高了舒适性。

Description

一种分布式智能音箱语音控制***

技术领域

本实用新型涉及智能音箱技术领域，特别涉及一种分布式智能音箱语音控制***。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日常事务的管理***，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

为了提高用户的便利程度，目前的智能家居具有语音控制的功能，通常用智能音箱作为载体。其中，智能音箱包括前端的语音采集模块和智能控制器件，智能控制器件用于对前端的语音采集模块采集的语音信号进行一定的预处理，并进行识别操作，识别出相应的指令后，控制该房间内的智能设备进行相应的动作，如图1所示。

由于用户在各个房间内均需要进行语音控制，而图1的智能音箱中前端的语音采集模块与用于语音识别的语音处理模块集成在一起，故需要在每个房间内均设置上述智能音箱，成本高，且导致智能音箱语音控制***整体不够轻量化。

因此，提供一种成本低且轻量化的用于智能家居的智能音箱语音控制***是目前需要解决的问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种分布式智能音箱语音控制***，只需在各个房间内安装前端的语音信号采集装置，而将共用的语音处理模块与控制模块集成于智能音箱本体内，成本低且更加轻量化。

(二)技术方案

一种分布式智能音箱语音控制***，包括智能音箱本体，还包括前端的语音信号采集装置，所述语音信号采集装置包括语音采集模块和无线发射模块，所述语音信号采集装置通过所述无线发射模块与所述智能音箱本体进行通信连接。

进一步的，所述语音采集模块为数字麦克风。

进一步的，所述智能音箱本体包括无线接收模块、语音处理模块、控制模块、输出模块和电源模块。

再进一步的，所述语音处理模块包括数模转换单元、特征值提取单元和识别匹配单元；

所述数模转换单元将所述语音处理模块接收到的数字信号转换为模拟信号；

所述特征值提取单元对所述模拟信号进行MFCC特征值提取；

所述识别匹配单元构建一个状态网络，从所述状态网络中寻找与所述MFCC特征值最匹配的路径。

再进一步的，所述无线发射模块和所述无线接收模块为蓝牙或者WiFi通信模组。

再进一步的，所述控制模块为单片机。

再进一步的，所述输出模块为扬声器。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种分布式智能音箱语音控制***，通过将前端的语音采集模块和语音处理模块分离开来，只需在各个房间内安装语音信号采集装置，而将共用的语音处理模块与控制模块集成于智能音箱本体内，降低了成本，且更加轻量化，也极大的方便了用户，提高了舒适性。

附图说明

图1为现有技术中的智能音箱语音控制***的工作原理图。

图2为本实用新型所涉及的一种分布式智能音箱语音控制***的结构示意图。

图3为本实用新型所涉及的一种分布式智能音箱语音控制***的工作原理图。

图4为本实用新型所涉及的一种分布式智能音箱语音控制***的语音处理模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所涉及的实施例做进一步详细说明。

结合图2和图3，一种分布式智能音箱语音控制***，包括智能音箱本体1，还包括前端的语音信号采集装置2，语音信号采集装置2包括语音采集模块和无线发射模块，语音信号采集装置2通过无线发射模块与智能音箱本体1进行通信连接。

智能音箱本体1包括无线接收模块、语音处理模块、控制模块、输出模块和电源模块。

在各个房间内安装前端的语音信号采集装置2，当用户位于该房间内，想语音控制该房间内的智能设备时，只需对着该房间内的语音信号采集装置2说出预设的语音指令即可，语音信号采集装置2内部的无线发送模块将该语音指令信息发送给房间外智能音箱本体1的语音处理模块进行分析处理。

语音采集模块为数字麦克风，数字麦克风输出的是数字信号，而不是通常的模拟信号，更方便于进行无线传输。数字麦克风形状与通常的驻极体传声器类似，基本结构为：一个换能器，用于产生代表声信号的模拟信号，和大于1的单比特Σ-Δ调制器模数变换器，按照过抽样速率并以Σ-Δ调制比特流的形式从模拟信号中产生数据输出信号。数字麦克风的最大优点是抗干扰能力强，无需像传统传声器那样内置高频滤波电容和滤波器电路。数字麦克风因其固有的特点，不会受到那些来自电脑、网络和射频磁场信号源等的干扰影响，因此在接入的时候，无需采用屏蔽线，可以有效地利用有限空间。

如图4所示，语音处理模块包括数模转换单元、特征值提取单元和识别匹配单元。

由于声音的本质是一种波形，数模转换单元将语音处理模块接收到的数字信号转换为模拟信号。声音实际上是一种波，因此需要将数字麦克风输出的数字信号还原为模拟信号，以方便后续的特征值提取和识别匹配。

特征值提取单元对模拟信号进行MFCC特征值提取。在开始识别匹配之前，需要把模拟信号首尾端的静音切除，降低对后续步骤造成的干扰，这个静音切除的操作一般称为语音端点检测(VAD)。然后对模拟信号进行分帧，也就是把声音切开成一小段一小段，每一小段称为一帧。分帧操作不是简单的切开，而是使用移动窗函数来实现。分帧后，语音就变成了很多小段，但波形在时域上几乎没有描述能力，因此必须将波形作变换，常见的一种变换方法是提取MFCC特征值。根据人耳的生理特性，把每一帧波形变成一个多维向量，可以简单地理解为这个向量包含了这帧语音的内容信息，这个过程叫做声学特性提取。若干帧语音对应一个状态(语音单位)，每三个状态组合成一个音素(单词的发音由音素构成，汉语一般直接用全部声母和韵母作为音素集)，若干个音素组合成一个单词。也就是说，只要知道每帧语音对应哪个状态，语音识别的结果就出来了。

识别匹配单元构建一个状态网络，从状态网络中寻找与MFCC特征值最匹配的路径。每帧对应哪个状态，看某帧对应哪个状态的概率最大，那这帧就属于哪个状态。通过隐马尔可夫模型构建一个状态网络，将结果限制在预先设定的网络中。比如设定的网络里只包含了“打开空调”和“关闭空调”两个句子的状态路径，那么不管用户说些什么，识别出的结果必然是这两个句子中的一句。搭建状态网络，是由单词级网络展开成音素网络，再展开成状态网络。语音识别匹配过程其实就是在状态网络中搜索一条最佳路径，语音对应这条路径的概率最大，这称之为“解码”，可通过Viterbi算法用于寻找全局最优路径，这是一种动态规划剪枝的算法。

无线发射模块和无线接收模块为蓝牙或者WiFi通信模组，各个房间的语音信号采集装置2通过蓝牙或者WiFi将数字信号传输给房间外的智能音箱本体1。

控制模块为单片机，将语音处理模块的分析结果转化为控制智能设备的操作指令，通过无线传输方式发送给对应房间的智能设备，对其进行相应的操作。

输出模块为扬声器，智能音箱本体1通过无线通信模块与音频设备连接，将音频设备所播放的音频信号通过扬声器进行放大输出。

智能音箱本体1的电源模块为内置电池或者外接市电。

本实用新型提供了一种分布式智能音箱语音控制***，通过将前端的语音采集模块和语音处理模块分离开来，只需在各个房间内安装语音信号采集装置，而将共用的语音处理模块与控制模块集成于智能音箱本体内，降低了成本，且更加轻量化，也极大的方便了用户，提高了舒适性。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.一种分布式智能音箱语音控制***，包括智能音箱本体，其特征在于：还包括前端的语音信号采集装置，所述语音信号采集装置包括语音采集模块和无线发射模块，所述语音信号采集装置通过所述无线发射模块与所述智能音箱本体进行通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种分布式智能音箱语音控制***，其特征在于：所述语音采集模块为数字麦克风。

3.根据权利要求1所述的一种分布式智能音箱语音控制***，其特征在于：所述智能音箱本体包括无线接收模块、语音处理模块、控制模块、输出模块和电源模块。

4.根据权利要求3所述的一种分布式智能音箱语音控制***，其特征在于：所述语音处理模块包括数模转换单元、特征值提取单元和识别匹配单元；

所述数模转换单元将所述语音处理模块接收到的数字信号转换为模拟信号；

所述特征值提取单元对所述模拟信号进行MFCC特征值提取；

所述识别匹配单元构建一个状态网络，从所述状态网络中寻找与所述MFCC特征值最匹配的路径。

5.根据权利要求3所述的一种分布式智能音箱语音控制***，其特征在于：所述无线发射模块和所述无线接收模块为蓝牙或者WiFi通信模组。

6.根据权利要求3所述的一种分布式智能音箱语音控制***，其特征在于：所述控制模块为单片机。

7.根据权利要求3所述的一种分布式智能音箱语音控制***，其特征在于：所述输出模块为扬声器。