基于非特定人车载电器语音集成控制系统的设计与实现

论文摘要

越来越多的电器加入到车载电器行列中,在改善汽车性能的同时,也增加了汽车驾驶操作的复杂度,甚至给行车过程带来了不安全隐患。其中,最主要的危险来自于驾驶人员在操作车载电器时注意力的转移,造成交通事故的发生。新一代车载电器的研究面临着驾驶安全的问题,而采用语音控制车载电器是解决这一问题的有效方法。随着新一代语音专用系统芯片Unispeech的诞生和语音识别算法的优化,语音识别的识别率有了很大的提高,语音识别技术在汽车上的应用得以实现。采用语音控制可以在驾驶员不分散注意力的情况下,实现车载电器的控制,更可以进行快速操作,并且可以缓解驾驶员手动操作的压力,进而提高驾驶安全性。本文提出了一种基于HMM算法非特定人车载电器语音集成控制方案。其中语音识别单元的处理核心采用Infineon公司推出的具有DSP和单片机双核的Unispeech-SDA80D51语音处理专用芯片,语音执行单元的处理核心采用多块MCU芯片,并以整车车载电器为控制对象,成功地实现对车载音响、汽车空调、汽车雨刷、非安全性车灯和车窗的语音集成控制,并且针对车载环境内噪声干扰和电磁干扰进行了抗干扰设计,最终组成了车载语音控制系统,并制作了样机系统。本文在样机系统制作完成后,测试样机系统的语音识别率和操作准确率,其中语音识别率达到了92.71%,操作准确率达到了96%以上,达到了预期目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 导论
• 1.1 引言
• 1.2 车载语音控制技术的研究背景
• 1.3 国内外研究概况
• 1.4 本文研究目标与内容
• 第二章 基于HMM 的非特定人语音识别算法
• 2.1 引言
• 2.2 语音信号预处理和参数分析
• 2.2.1 语音信号数字化和预处理
• 2.2.2 语音信号参数分析
• 2.3 隐马尔科夫模型
• 2.3.1 Markov 链基本概念
• 2.3.2 HMM 基本思想
• 2.3.3 HMM 的基本算法
• 2.4 孤立词语音识别
• 2.5 本章小结
• 第三章 车载电器语音控制系统的硬件实现
• 3.1 引言
• 3.2 语音识别单元硬件设计
• 3.2.1 语音处理专用芯片Unispeech
• 3.2.2 语音识别处理模块IM220CN
• 3.3 车载电器和语音执行硬件设计
• 3.3.1 汽车音响和语音执行硬件设计
• 3.3.2 汽车空调和语音执行硬件设计
• 3.3.3 汽车雨刷和语音执行硬件设计
• 3.3.4 汽车车灯和语音执行硬件设计
• 3.3.5 汽车车窗和语音执行硬件设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 车载电器语音控制系统的软件设计
• 4.1 引言
• 4.2 语音识别单元软件设计
• 4.2.1 语音识别模块开发流程
• 4.2.2 车载电器控制命令的语音识别
• 4.3 语音执行单元软件设计
• 4.3.1 汽车音响语音执行软件设计
• 4.3.2 汽车空调语音执行软件设计
• 4.3.3 汽车雨刷语音执行软件设计
• 4.3.4 汽车车灯语音执行软件设计
• 4.3.5 汽车车窗语音执行软件设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 样机系统的抗干扰设计与实验结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 抗干扰设计
• 5.2.1 车载语音环境抗干扰设计
• 5.2.2 车载电磁环境抗干扰设计
• 5.3 样机系统制作、测试及结果分析
• 5.3.1 样机系统研制
• 5.3.2 样机性能测试
• 5.3.3 测试结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录1 语音执行单元主控部分原理图
• 附录2 语音执行单元模拟开关原理图
• 附录3 语音执行单元网络连接图
• 附录4 语音执行单元PCB 图
• 附录5 车载电器语音控制基本词表
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文