一种智能家居语音控制识别系统与方法技术方案

本发明专利技术提供了一种智能家居语音控制识别系统，其特征在于，包括至少一个主控装置及至少一个入网产品，入网产品与一个主控装置进行自组网，形成包含距离信息的网络拓扑结构。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于上述的智能家居语音控制系统的智能家居语音控制识别方法。本发明专利技术能够根据设备安装位置信息来优化语音识别算法，使智能家居系统在其应用场合中，实现“随说随控”，有效改善用户体验。

Intelligent home speech control recognition system and method

The invention provides a kind of intelligent control Home Furnishing speech recognition system, which is characterized in that includes at least one master device and at least one network products, network products and a main control device for ad hoc network, forming a network topology information distance. The other technical proposal of the invention is to provide an intelligent home speech control recognition method based on the intelligent home speech control system. According to the invention the device location information to optimize the installation of intelligent speech recognition algorithm, Home Furnishing system in its application, \said with control\, and effectively improve the user experience.

【技术实现步骤摘要】
一种智能家居语音控制识别系统与方法
本专利技术涉及智能家居系统控制领域，主要应用于语音控制系统的用户声纹识别及控制信号判定。
技术介绍
目前智能家居产品都具有基本的控制信号识别能力，但在语音控制方面就语音识别精度及远程控制的技术上却较为落后，造成用户只有通过近距离控制设备，无法做到在室内“随说随控”，导致用户体验不佳。专利CN2016105091951提供了一种智能家居的厨房解决方案，实施案例仅可以对厨房内部的系统实施控制，由于未考虑参考采样设备所在的相对位置数据产生的对识别率产生的优化作用，在多个设备同时采样时会由于多个设备的采样重叠，后台数据分析阶段势必无法对人发出的指令做出正确判断(声音混叠)。相对的，产品也仅能对厨房内设备做出响应，不能对整个房间非厨用设备做出响应，有较大的局限性。专利CN2014103967469结合了现有组网设备之间的互相通信，但需要随身携带声音采集设备，造成用户使用不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现智能家居的“随说随控”，有效改善用户体验。为了达到上述目的，本专利技术的一个技术方案是提供了一种智能家居语音控制识别系统，其特征在于，包括至少一个主控装置及至少一个入网产品，入网产品与一个主控装置进行自组网，形成包含距离信息的网络拓扑结构，其中：主控装置包括用于捕捉用户发出的语音的拾音器或麦克风；用于对拾音器或麦克风捕捉到的语音信号进行去噪、压缩的声音去噪压缩模块；中央处理器，用于获取主控装置的声音去噪压缩模块的语音信息及各入网产品传输的语音数据，预估发出语音控制指令的用户的位置信息，根据位置信息对获得的语音信号进行多设备音频数据对齐，拟合，获取语音指令；人机交互模块，用于预先录入用户的语音指令；控制/采集分析单元，用于根据中央处理器获得语音指令控制对应的家居设备，或采集环境数据；无线传输模块，用于在网络拓扑结构的各设备之间传输数据；入网产品包括用于捕捉用户发出的语音的拾音器或麦克风；用于对拾音器或麦克风捕捉到的语音信号进行去噪、压缩的声音去噪压缩模块；处理运算模块，用于采集自身声音去噪压缩模块输出的语音信息，收集当前入网产品的入网设备数据，对语音信息按照预估计方法进行空间位置补偿，加快声音识别效率并有效初阶去噪，通过无线传输模块将数据上传至主控装置，并通过无线传输模块接收主控装置反馈的控制指令；控制/采集分析单元，用于获得的控制指令控制对应的家居设备，或采集环境数据；无线传输模块，用于在网络拓扑结构的各设备之间传输数据。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种基于上述的智能家居语音控制系统的智能家居语音控制识别方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、用户通过人机交互模块在主控装置中录入指定的控制指令语音信息；第二步、入网产品与一个主控装置进行自组网，在自组网过程中，主控装置根据入网产品间及入网产品与主控装置间的信号衰减情况得到各个入网产品的相对位置信息，从而形成包含距离信息的网络拓扑结构；第三步、用户在任意位置发出包含控制指令的语音信号，入网产品或主控装置的拾音器或麦克风捕捉到该语音信号后，通过声音去噪压缩模块对语音信号进行初阶(基础)去噪、压缩，保留语音信号中的人声段数据流形成语音信息，由当前入网产品的处理运算模块形成语音数据，通过无线传输模块发送给主控装置；第四步、主控装置汇总各入网产品上传的语音数据及自身语音信息后，根据网络拓扑结构中各个入网产品的相对位置信息以及各语音数据中包含的音量信息预估发出语音信号的用户的位置，得到发声人位置信息；第五步、主控装置根据发声人位置信息对多个语音数据进行多设备音频数据对齐，剔除回声，从而得到有效指令段；第六步、主控装置的中央处理器将有效指令段与预先录入的控制指令语音信息进行声纹比对，从而获得控制指令，根据控制指令对应的家居设备，中央处理器或将控制指令发送给当前主控装置的控制/采集分析单元，由控制/采集分析单元根据控制指令控制对应的家居设备，或将控制指令通过无线传输模块发送给对应的入网产品，由入网产品的控制/采集分析单元根据控制指令控制对应的家居设备。优选地，在所述第三步中，由当前入网产品的处理运算模块在语音信息上打上时间戳后形成语音数据；在所述第四步中，主控装置将自身的语音信息打上时间戳后形成语音数据；在所述第五步中，主控装置将语音数据汇总后，根据时间戳显示的时间先后顺序进行排序，选取位于最前的3～5个语音数据，对选取的语音数据进行多设备音频数据对齐后，进行拟合，对拟合后的信号进行去噪补偿，从而剔除回声，得到有效指令段。优选地，所述第四步中，发声人位置信息的获取方法为：通过各语音数据计算传输各语音数据的各个入网产品与发出语音信号的用户之间的位置差，根据位置差及各个入网产品的相对位置信息得到发声人位置信息，其中，设当前第i个入网产品与发出语音信号的用户之间的位置差为di，则根据Lfs＝32.44+20lgdi+20lgf计算得到di，式中，Lfs为语音信号在空气中的传输损耗，f为第i个入网产品接收到的语音信号的频率，根据di的值与声音在空气中的传播速度反推因第i个入网产品所处位置导致的时间差进行时间戳补偿与数据对齐。本专利技术能够根据设备安装位置信息来优化语音识别算法，使智能家居系统在其应用场合中，实现“随说随控”，有效改善用户体验。附图说明图1为本专利技术的硬件模块图；图2为入网产品运行流程图；图3为主控设备运行流程图；图4为位置差计算示意图；图5A为设备一于0：00：00.00开始采集的数据；图5B为设备二于0：00：00.00开始采集的数据；图5C为拟合后的信号示意图；图5D为信号去噪示意图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本专利技术提供的一种智能家居语音控制识别系统的最小组成构件要素包括至少一个主控装置和至少一个具有采集音频功能并带有其他智能家居类产品采集、执行功能的入网产品。主控装置及入网产品的硬件构成均可以参考图1。对于入网产品而言，其包含拾音器或者麦克风、声音去噪压缩模块、无线传输模块、处理运算模块、电源处理单元、控制或采集分析类单元等。而主控装置的硬件构成与入网产品大致相同，但为了提高处理性能，需要将处理运算模块更换为中央处理器，并且，主控装置又由于其需要与用户有更多的交互功能，因此，需要增加适当的人机交互单元。上述各个硬件模块的功能介绍如下：电源处理单元，完成将安装位置的交流电转化为内部包含并不仅限于拾音器或麦克风、声音去噪压缩模块、无线传输模块、中央处理器或处理运算模块、控制或采集分析类单元等在内的模块供电。拾音器或麦克风，采集音频数据。声音去噪压缩模块，对信号进行基础去噪处理并压缩数据。无线传输模块，包括并不仅限于WIFI、蓝牙、Zigbee等无线传输方式，用于主控装置与入网产品间及入网产品之间的位置定位与数据收发。处理运算模块，用于采集自身声音去噪压缩模块输出的语音信息，收集当前入网产品的入网设备数据，对语音信息按照预估计方法进行空间位置补偿，加快声音识别效率并有效去噪，通过无线传输模块将数据上传至主控装置，并通过无线传输模块接收主控装置反馈的控制指令。中央处理器，用于获取主控装置的声音去噪压缩模块的语音信息及各入网产品传输的语音数据，预估发出语音控制指令的用户的位置信息，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能家居语音控制识别系统，其特征在于，包括至少一个主控装置及至少一个入网产品，入网产品与一个主控装置进行自组网，形成包含距离信息的网络拓扑结构，其中：主控装置包括用于捕捉用户发出的语音的拾音器或麦克风；用于对拾音器或麦克风捕捉到的语音信号进行去噪、压缩的声音去噪压缩模块；中央处理器，用于获取主控装置的声音去噪压缩模块的语音信息及各入网产品传输的语音数据，预估发出语音控制指令的用户的位置信息，根据位置信息对获得的语音信号进行多设备音频数据对齐，获取语音指令；人机交互模块，用于预先录入用户的语音指令；控制/采集分析单元，用于根据中央处理器获得语音指令控制对应的家居设备，或采集环境数据；无线传输模块，用于在网络拓扑结构的各设备之间传输数据；入网产品包括用于捕捉用户发出的语音的拾音器或麦克风；用于对拾音器或麦克风捕捉到的语音信号进行去噪、压缩的声音去噪压缩模块；处理运算模块，用于采集自身声音去噪压缩模块输出的语音信息，收集当前入网产品的入网设备数据，对语音信息按照预估计方法进行空间位置补偿，加快声音识别效率并有效去噪，通过无线传输模块将数据上传至主控装置，并通过无线传输模块接收主控装置反馈的控制指令；控制/采集分析单元，用于获得的控制指令控制对应的家居设备，或采集环境数据；无线传输模块，用于在网络拓扑结构的各设备之间传输数据。...

【技术特征摘要】
1.一种智能家居语音控制识别系统，其特征在于，包括至少一个主控装置及至少一个入网产品，入网产品与一个主控装置进行自组网，形成包含距离信息的网络拓扑结构，其中：主控装置包括用于捕捉用户发出的语音的拾音器或麦克风；用于对拾音器或麦克风捕捉到的语音信号进行去噪、压缩的声音去噪压缩模块；中央处理器，用于获取主控装置的声音去噪压缩模块的语音信息及各入网产品传输的语音数据，预估发出语音控制指令的用户的位置信息，根据位置信息对获得的语音信号进行多设备音频数据对齐，获取语音指令；人机交互模块，用于预先录入用户的语音指令；控制/采集分析单元，用于根据中央处理器获得语音指令控制对应的家居设备，或采集环境数据；无线传输模块，用于在网络拓扑结构的各设备之间传输数据；入网产品包括用于捕捉用户发出的语音的拾音器或麦克风；用于对拾音器或麦克风捕捉到的语音信号进行去噪、压缩的声音去噪压缩模块；处理运算模块，用于采集自身声音去噪压缩模块输出的语音信息，收集当前入网产品的入网设备数据，对语音信息按照预估计方法进行空间位置补偿，加快声音识别效率并有效去噪，通过无线传输模块将数据上传至主控装置，并通过无线传输模块接收主控装置反馈的控制指令；控制/采集分析单元，用于获得的控制指令控制对应的家居设备，或采集环境数据；无线传输模块，用于在网络拓扑结构的各设备之间传输数据。2.一种基于如权利要求1所述的智能家居语音控制系统的智能家居语音控制识别方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、用户通过人机交互模块在主控装置中录入指定的控制指令语音信息；第二步、入网产品与一个主控装置进行自组网，在自组网过程中，主控装置根据入网产品间及入网产品与主控装置间的信号衰减情况得到各个入网产品的相对位置信息，从而形成包含距离信息的网络拓扑结构；第三步、用户在任意位置发出包含控制指令的语音信号，入网产品或主控装置的拾音器或麦克风捕捉到该语音信号后，通过声音去噪压缩模块对语音信号进行初阶去噪、压缩，保留语音信号中的人声段数据流形成语音信息，由当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕宇，方文，江浩，殷文龙，潘晶鹏，
申请(专利权)人：上海电器科学研究院，上海电器科学研究所集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31