一种智能车载语音控制模块的制作方法

10khz。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述放大器功率带宽为140khz，转换速率可达9v/us。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述主控制模块通过can通信模块将接收到的信号发送至执行模块。
15.与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
16.1、首先经过拾音模块、增益放大模块和语音过滤模块，再根据人的语音特点建立语音模型，端点检测模块对输入的语音信号进行分析，并抽取所需特征，在此基础上建立语音识别所需的模板，语音信号识别模块识别过程中要根据语音识别的模型，主控制模块存放的语音模板与输入的语音信号的特征进行比较，根据一定的搜索和匹配策略，找出一系列最优的与输入语音匹配的模板，然后根据此模板的定义，通过can通信模块传输到执行模块，执行模块通过查表可给出识别结果。
17.2、拾音模块的作用：把外界声场中的声信号转换成电信号，拾音模块包括拾音头(换能装置、唱针)和音臂等附件，其换能装置主要有压电式电磁式、电容式以及半导体等，电磁式拾音头，用电磁感应原理，将机械振动变换成电信号的幅度响应拾音头，主要由线圈和磁钢等组成，唱针耦合在线圈上的称动圈式耦合在磁钢上的称动磁式，此外，也有将唱针耦合在衔铁上的称为动铁式，也称可变磁阻式，因为动圈式拾音器的音质比较好，并且使用方便，所以在本设计中采用动圈式拾音器。
18.3、过滤模块的作用:过滤模块采用二阶低通滤波器，让一定频率范围内的信号通过，同时将此频率范围之外的信号加以抑制或者使其急剧衰减；当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，使用过滤模块可以非常有效的抑制干扰，由于采集到的声音大都集中在低频，如果要求采集到的信号有较高的质量就不希望高频成分混入，设计一个有源二阶低通滤波器显得很重要，二阶低通滤波器与一阶低通滤波器相比，下降的速度要提高一倍，使滤波特性比较接近于理想情况，在一般的二阶低通滤波器中，可以将两个电容的下端都接地，保证200-3400hz的语音信号不失真的通过过滤模块，滤除通带外的低频信号，以减少带外的音频分量的干扰，大大减少噪声影响。
19.4、增益放大模块：增益放大模块输出的信号实际范围约为20-25mv，由于此电信号太小不能够进行采样，后级a/d转换输入信号的动态范围为0-5v，语音信号的范围与采样范围的比较得出放大器的放大倍数应为100倍左右(后级的二级低通滤波器可放大2倍，也就是总共放大200倍)，此处信号通过放大器后将其放大到伏特量级，为了将从拾音器获得的微弱语音信号放大，采用高输入阻抗的放大器。
附图说明
20.图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实
施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
22.如图1所示，一种智能车载语音控制模块，包括语音信号采集模块、语音信号识别模块、主控制模块、can通信模块和执行模块，语音信号采集模块的输入端与语音信号识别模块的输出端双向连接，语音信号识别模块的输入端与主控制模块的输出端双向连接，主控制模块的输入端与执行模块的输出端双向连接，语音信号采集模块包括拾音模块、增益放大模块和语音过滤模块，可以非常有效的抑制干扰，由于采集到的声音大都集中在低频，如果要求采集到的信号有较高的质量就不希望高频成分混入，设计一个有源二阶低通滤波器显得很重要，二阶低通滤波器与一阶低通滤波器相比，下降的速度要提高一倍，使滤波特性比较接近于理想情况，在一般的二阶低通滤波器中，可以将两个电容的下端都接地，保证200-3400hz的语音信号不失真的通过过滤模块，滤除通带外的低频信号，以减少带外的音频分量的干扰，大大减少噪声影响，语音信号识别模块包括端点检测模块端点检测模块对输入的语音信号进行分析，并抽取所需特征，在此基础上建立语音识别所需的模板，语音信号识别模块识别过程中要根据语音识别的模型，主控制模块存放的语音模板与输入的语音信号的特征进行比较，根据一定的搜索和匹配策略，找出一系列最优的与输入语音匹配的模板，然后根据此模板的定义，通过can通信模块传输到执行模块，执行模块通过查表可给出识别结果、特征提取模块、特征补偿模块、匹配搜索模块和后处理模块，匹配搜索模块包括声学模块和语言词库模块，声学模块包括语音训练数据和噪声数据，语言词库模块包括文本训练数据，端点检测模块是基于dtw的算法中运行，端点检测模块采用计算机数字处理技术从包含语音的一段信号中找出字、词的起始点及结束点，存储和处理有效语音信号，特征提取模块提取的特征参数能够有效的代表语音特征，拾音模块为拾音器，拾音器把外界声场中的声信号转换成电信号，用电磁感应原理，将机械振动变换成电信号的幅度响应拾音头，主要由线圈和磁钢等组成，唱针耦合在线圈上的称动圈式耦合在磁钢上的称动磁式，此外，也有将唱针耦合在衔铁上的称为动铁式，也称可变磁阻式，因为动圈式拾音器的音质比较好，并且使用方便，所以在本设计中采用动圈式拾音器，语音过滤模块过滤掉低频分量和滤掉a/d转换带来的高频分量，增益放大模块采用高输入阻抗的放大器，增益放大模块输出的信号实际范围约为20-25mv，由于此电信号太小不能够进行采样，后级a/d转换输入信号的动态范围为0-5v，语音信号的范围与采样范围的比较得出放大器的放大倍数应为100倍左右(后级的二级低通滤波器可放大2倍，也就是总共放大200倍)，此处信号通过放大器后将其放大到伏特量级，为了将从拾音器获得的微弱语音信号放大，采用高输入阻抗的放大器，放大器小信号带宽为10mhz，放大器输出驱动能力强为6009ω，10v的有效值，输入噪声电压为5nv/hz，交流电压增益为2200-10khz，放大器功率带宽为140khz，转换速率可达9v/us，主控制模块通过can通信模块将接收到的信号发送至执行模块。
23.工作原理：首先经过拾音模块、增益放大模块和语音过滤模块，再根据人的语音特点建立语音模型，端点检测模块对输入的语音信号进行分析，并抽取所需特征，在此基础上建立语音识别所需的模板，语音信号识别模块识别过程中要根据语音识别的模型，主控制模块存放的语音模板与输入的语音信号的特征进行比较，根据一定的搜索和匹配策略，找出一系列最优的与输入语音匹配的模板，然后根据此模板的定义，通过can通信模块传输到执行模块，执行模块通过查表可给出识别结果；
24.拾音模块的作用：把外界声场中的声信号转换成电信号，拾音模块包括拾音头(换能装置、唱针)和音臂等附件，其换能装置主要有压电式电磁式、电容式以及半导体等，电磁式拾音头，用电磁感应原理，将机械振动变换成电信号的幅度响应拾音头，主要由线圈和磁钢等组成，唱针耦合在线圈上的称动圈式耦合在磁钢上的称动磁式，此外，也有将唱针耦合在衔铁上的称为动铁式，也称可变磁阻式，因为动圈式拾音器的音质比较好，并且使用方便，所以在本设计中采用动圈式拾音器；
25.过滤模块的作用:过滤模块采用二阶低通滤波器，让一定频率范围内的信号通过，同时将此频率范围之外的信号加以抑制或者使其急剧衰减；当干扰信号与有用信号不在同一频率范围之内，使用过滤模块可以非常有效的抑制干扰，由于采集到的声音大都集中在低频，如果要求采集到的信号有较高的质量就不希望高频成分混入，设计一个有源二阶低通滤波器显得很重要，二阶低通滤波器与一阶低通滤波器相比，下降的速度要提高一倍，使滤波特性比较接近于理想情况，在一般的二阶低通滤波器中，可以将两个电容的下端都接地，保证200-3400hz的语音信号不失真的通过过滤模块，滤除通带外的低频信号，以减少带外的音频分量的干扰，大大减少噪声影响；
26.增益放大模块：增益放大模块输出的信号实际范围约为20-25mv，由于此电信号太小不能够进行采样，后级a/d转换输入信号的动态范围为0-5v，语音信号的范围与采样范围的比较得出放大器的放大倍数应为100倍左右(后级的二级低通滤波器可放大2倍，也就是总共放大200倍)，此处信号通过放大器后将其放大到伏特量级，为了将从拾音器获得的微弱语音信号放大，采用高输入阻抗的放大器；
27.端点检测模块：从包含语音的一段信号中确定出语音的起点和终点，有效的端点检测不仅能使处理的时间减到最小，而且能排除无声段的噪声干扰，语音端点检测的方法：短时能量和短时过零率；
28.特征提取模块参数包括:短时平均能量、短时过零率、频谱、三个共振峰频率(f1、f2、f3的频率值、频谱、三个共振峰频率(f1、f2、f3的频率值、宽带、幅值)、线性预测系数、lpc倒谱和me1倒谱等。
29.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

技术特征：
1.一种智能车载语音控制模块，包括语音信号采集模块、语音信号识别模块、主控制模块、can通信模块和执行模块，其特征在于，所述语音信号采集模块的输入端与语音信号识别模块的输出端双向连接，所述语音信号识别模块的输入端与主控制模块的输出端双向连接，所述主控制模块的输入端与执行模块的输出端双向连接，所述语音信号采集模块包括拾音模块、增益放大模块和语音过滤模块，所述语音信号识别模块包括端点检测模块、特征提取模块、特征补偿模块、匹配搜索模块和后处理模块。2.根据权利要求1所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述匹配搜索模块包括声学模块和语言词库模块，所述声学模块包括语音训练数据和噪声数据，所述语言词库模块包括文本训练数据。3.根据权利要求1所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述端点检测模块是基于dtw的算法中运行，所述端点检测模块采用计算机数字处理技术从包含语音的一段信号中找出字、词的起始点及结束点，存储和处理有效语音信号。4.根据权利要求1所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述特征提取模块提取的特征参数能够有效的代表语音特征。5.根据权利要求1所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述拾音模块为拾音器，所述拾音器把外界声场中的声信号转换成电信号。6.根据权利要求1所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述语音过滤模块过滤掉低频分量和滤掉a/d转换带来的高频分量。7.根据权利要求1所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述增益放大模块采用高输入阻抗的放大器。8.根据权利要求7所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述放大器小信号带宽为10mhz，所述放大器输出驱动能力强为6009ω，10v的有效值，输入噪声电压为5nv/hz，交流电压增益为2200-10khz。9.根据权利要求8所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述放大器功率带宽为140khz，转换速率可达9v/us。10.根据权利要求1所述的一种智能车载语音控制模块，其特征在于，所述主控制模块通过can通信模块将接收到的信号发送至执行模块。

技术总结
本发明涉及车载语音技术领域，特别是涉及一种智能车载语音控制模块，包括语音信号采集模块、语音信号识别模块、主控制模块、CAN通信模块和执行模块。本发明通过经过拾音模块、增益放大模块和语音过滤模块，再根据人的语音特点建立语音模型，端点检测模块对输入的语音信号进行分析，并抽取所需特征，在此基础上建立语音识别所需的模板，语音信号识别模块识别过程中要根据语音识别的模型，主控制模块存放的语音模板与输入的语音信号的特征进行比较，根据一定的搜索和匹配策略，找出一系列最优的与输入语音匹配的模板，然后根据此模板的定义，通过CAN通信模块传输到执行模块，执行模块通过查表可给出识别结果。过查表可给出识别结果。过查表可给出识别结果。


技术研发人员：徐奇
受保护的技术使用者：上海嘉擎数字科技有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/8/13