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语音识别芯片LD3320的工作原理

2018-03-12 15:53:17
语音识别芯片LD3320的工作原理

随着人工智能发展的如火如荼,作为人工智能行业重要研究领域之一的语音识别技术也获得社会各界的瞩目。所谓智能语音,其原理涉及声学、语言学、数字信号处理、计算机科学等多个学科,研究周期长、投入成本大,技术壁垒高,全球和中国语音市场基本形成寡头垄断格局。随着语音识别产业的快速发展,产业竞争进一步加剧,吸引众多上游厂商特别是全球知名IC企业纷纷加入,我们有理由相信,语音识别技术必定会在可预见的将来发展得越来越好。

  随着高新技术在军事领域的广泛运用,武器装备逐步向高、精、尖方向发展。传统的军事训练由于训练时间长、训练费用高、训练空间窄,常常不能达到预期的训练效果,已不能满足现代军事训练的需要。为解决上述问题,模拟训练应运而生。

为进一步提高训练效果,英唐众创技术公司利用智能语音交互(语音识别)芯片设计了某模拟训练器的示教与回放系统。示教系统为操作人员生动的演示标准操作流程及相应的操作现象,极大地缩短了对操作人员的培训时间,提高了培训效果。回放系统通过记录操作训练过程中各操作人员的口令、声音强度、动作、时间、操作现象等,待操作训练结束后通过重演训练过程,以便操作者及时纠正自己的问题。示教系统也可理解为对标准操作训练过程的回放。该系统不需要虚拟现实技术的支持在小型的嵌入式系统上就可以实现。



  语音识别系统原理结构

  LD3320语音识别芯片采用的就是ASR技术,就是由LD3320和单片机(或嵌入式系统)组成的语音识别系统。本文中选用的MCU是STC10L08XE单片机。

  语音识别芯片LD3320是ICRoute公司的产品,它采用ASR技术,提供了一种脱离按键、键盘、鼠标、触摸屏等GUI操作方式且基于语音的用户界面VUI(Voice  User Interface),使得用户对该系统的操作更简单、快速和自然。

  用户只需要把识别的关键词语以字符串的形式传送进芯片,即可以在下次识别中立即生效。比如,用户在51等主控MCU的编程中,简单地通过设置芯片的寄存器,把诸如你好这样的识别关键词语的内容动态地传入芯片中,芯片就可以识别所设定的关键词语了。每个关键词语可以是单字、词组、短句或者任何的中文发音的组合。基于LD3320的语音识别系统可以随着使用流程,在运行时动态地更改关键词语列表的内容,这样可以用一个系统支持多种不同的场景,同时也不需要用户作任何的录音训练。

  LD3320的用户使用模式

  LD3320有两种用户使用模式,即触发识别模式和循环识别模式.用户可以通过编程,设置两种不同的用户使用模式。

  触发识别模式:系统的主控MCU在接收到外界一个触发后(比如用户按动某个按键),启动LD3320芯片的一个定时识别过程(比如5  s),要求用户在这个定时过程中说出要识别的语音关键词语。这个过程结束后,需要用户再次触发才能再次启动一个识别过程。

循环识别模式:系统的主控MCU反复启动识别过程。如果没有人说话就没有识别结果,则每次识别过程的定时到时后再启动一个识别过程;如果有识别结果,则根据识别作相应处理后(比如播放某个声音作为回答)再启动一个识别过程。

 



  语音识别系统的软件设计包括测控计算机的软件设计和各从设备控制器的软件设计。

  测控计算机是整个系统的控制核心,其软件采用C#进行编写,在示教与回放系统中主要是对操作数据的记录以便根据所记录的数据对操作过程进行回放,需要记录的数据包括:各从设备操作人员的操作口令,操作动作,口令及动作时间,各操作对应的操作现象。为简化记录数据,事先编制好各事件代码,记录过程只记录代码,大大提高程序效率。建立结构体如下:

  在操作训练过程中测控计算机每隔50 ms 对下位机进行控制及轮询,并记录反馈数据,在数据记录时以50 ms  为一个单位。采用定时器对时间进行控制。在回放过程中首先比对当前时间和所记录的时间,当所记录的时间与当前时间吻合时测控计算机控制下位机执行该事件,完成事件回放。

  控制器负责接收测控计算机的控制指令并执行指令,读取语音识别结果,对声强数据采集和处理,控制语音合成单元进行语音合成等。控制器采用串口中断的方式进行命令接收。

只有正确接收到命令才会执行并回传结果,若测控计算机在限定时间内未收到回传结果则表明发生错误,测控计算机需重新发送。数据接收流程图如图8所示。



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