机载环境下的语音识别技术及实现

论文摘要

语音识别研究的根本目的是研究出一种具有听觉功能的机器,能直接接受人的口述命令并做出相应的正确的反应。近年来信息科学的发展、技术的进步对指挥控制的技术提出了更高的要求,语音识别将是车载、机载、舰载综合电子设备中一项不可缺少的内容,机载语音识别技术的研究对于飞机驾驶员在高速行驶中发出各种必要的控制命令,提高整个作战系统的反应速度,有着重要的意义。在此背景下,本文主要进行特定人特定内容的孤立词语音识别的研究,对语音识别系统的相关算法做了详细的研究。最终以ADI公司的ADSP-21161N为核心设计了基于DSP的语音识别系统,并对系统的硬件电路设计和软件设计进行了详细的介绍。文章主要内容包括以下几个方面:⑴首先介绍了语音识别的研究与发展状况,并简单说明了语音信号处理的基础知识,在此基础上对语音识别的基本理论和主要方法进行了阐述。为进一步的语音识别研究打下了良好的基础。⑵详细分析了语音识别系统的信号处理流程和相关算法。对现有的语音端点检测算法以及常用的语音识别算法进行了详细的分析比较,并通过在Matlab下的仿真对各种算法进行了验证。⑶根据ADSP-21161N的特点和结构,设计了基于DSP的语音识别系统,并对系统的构成和工作过程作了详细的阐述。识别系统由TLV320AIC23进行A/D转换,由FPGA XC2V2000完成对相关芯片的控制以及A/D采样信号的预处理工作,由ADSP-21161N完成相关算法识别语音信号,最后输出识别结果。其整个系统的逻辑接口都是由逻辑接口芯片FPGA来实现的。⑷针对特定人特定内容的孤立词识别系统的特点,选取动态时间规整（DTW）算法进行系统软件设计,论述了系统软件设计的过程。可以在规定词汇范围内将语音识别算法初步实现。⑸在总结全文工作的基础上,对课题目前存在的问题进行了分析,并为进一步研究指明了方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 语音识别研究的目的和意义
• 1.2 语音识别研究的发展历史和国内外现状
• 1.3 语音识别的分类
• 1.4 本论文的主要工作
• 第二章 语音信号处理的基本理论
• 2.1 语音信号产生的数学模型
• 2.2 语音信号的分析
• 2.2.1 语音信号的短时处理
• 2.2.2 语音信号的分析方法
• 第三章 语音识别信号预处理和特征提取
• 3.1 语音识别系统的基本结构
• 3.2 语音信号的预处理
• 3.3 语音的端点检测算法（VAD）
• 3.3.1 基于能量判别的端点检测方法
• 3.3.2 过零率与自相关相结合的判别方法
• 3.3.3 基于语音功率谱的判别方法
• 3.3.4 Matlab 仿真
• 3.4 特征提取
• 第四章 语音识别算法
• 4.1 DTW 算法
• 4.1.1 动态规划技术
• 4.1.2 DTW 算法的基本原理
• 4.1.3 DTW 算法的改进
• 4.1.4 DTW 算法仿真及分析
• 4.2 隐马尔可夫模型
• 4.2.1 HMM 的基本概念
• 4.2.2 几种常见的HMM 的拓扑类型
• 4.2.3 HMM 的三个基本问题及其相关算法
• 4.2.4 HMM 算法仿真及分析
• 第五章 基于DSP 的语音识别系统
• 5.1 总体设计概述
• 5.2 系统硬件设计
• 5.2.1 电源模块
• 5.2.2 语音输入接口
• 5.2.3 A/D 转换接口
• 5.2.4 FPGA 控制模块
• 5.2.5 扩展存储接口
• 5.2.6 JTAG 仿真接口
• 5.3 系统软件设计
• 5.3.1 ADSP 开发工具VisualDSP 简介
• 5.3.2 语音识别系统概述
• 5.3.3 语音数据预处理
• 5.3.4 语音端点检测
• 5.3.5 MFCC 参数提取
• 5.3.6 DTW 算法实现
• 5.4 实验结果
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 附录1 DSP 电路设计原理图
• 附录2 扩展存储器电路原理图
• 附录3 FPGA 下载配置电路原理图
• 附录4 模块实物图