基于口令識別的無(wú)線(xiàn)控制系統的設計

摘要：文章將口令識別與無(wú)線(xiàn)通信、機器人控制相結合，實(shí)現了基于口令識別的智能車(chē)無(wú)線(xiàn)控制系統。該系統包含接收和識別口令的主機，發(fā)送指令和接收指令的通信模塊以及帶有特定功能的智能車(chē)。主機識別口令后，以無(wú)線(xiàn)傳送方式將指令發(fā)送給智能車(chē)，智能車(chē)按指令實(shí)現相應功能。主機和智能車(chē)都基于嵌入式系統。主機硬件電路由三星S3C6410處理器和外圍電路組成，口令識別部分采用連續隱馬爾科夫模型算法。實(shí)驗表明，該系統有良好的穩定性和實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：口令識別；無(wú)線(xiàn)通信；連續隱馬爾科夫模型

0 引言
語(yǔ)音是人類(lèi)交流信息最自然、最方便、最有效的方法。用語(yǔ)音與機器交互是人類(lèi)一直夢(mèng)寐以求的事情。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，基于隱馬爾科夫模型的語(yǔ)音識別已經(jīng)達到了應用要求。通過(guò)語(yǔ)音口令識別完成與機器交流變得順其自然。人們與機器交流，大多是為了控制機器運作或獲取其運行狀態(tài)。目前應用廣泛的總線(xiàn)控制系統，網(wǎng)絡(luò )控制系統大多要求有數據線(xiàn)傳送指令。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)讓這種控制擺脫了地域的束縛。通過(guò)語(yǔ)音口令識別，機器“聽(tīng)懂”語(yǔ)音并將其“翻譯”成指令，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信傳輸指令、控制遠程智能車(chē)模式有著(zhù)很好的應用前景?；诳诹钭R別的控制系統與嵌入式系統有效結合，與未使用嵌入式系統比較更有便捷易用，顯示出其優(yōu)勢作用?；诳诹钭R別的無(wú)線(xiàn)控制嵌入式系統在可廣泛應用于偵查、自動(dòng)化控制領(lǐng)域。
本文給出基于口令識別的智能車(chē)無(wú)線(xiàn)控制的嵌入式系統。該系統首先獲取語(yǔ)音口令并識別。識別口令完成后，解析成便于無(wú)線(xiàn)傳輸的控制指令幀?？刂浦噶顜ㄟ^(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )被傳輸到遠程智能車(chē)。這種模式與單一的口令識別控制系統或無(wú)線(xiàn)控制系統相比，更有應用價(jià)值和實(shí)際意義。整個(gè)系統有三個(gè)模塊，即主機模塊、通信模塊和智能車(chē)模塊。主機實(shí)現語(yǔ)音信號采集和口令識別。主機是以S3C6410為核心的嵌入式系統，運行廣泛應用的WinCE6．0操作系統。通信模塊負責主機與智能車(chē)之間的通信。通信模塊基于ZigBee設計，用TI公司CC2530F256芯片作為主芯片。智能車(chē)是基于51單片機控制的嵌入式系統，會(huì )根據主機指令運行。
本文以下內容分安排如下，第二節詳細介紹了系統要求和系統硬件結構，主要包括主機板、智能車(chē)板的硬件設計，ZigBee通信模塊設計。第三節詳細介紹系統軟件設計，主要包括口令識別算法設計，主機軟件設計，無(wú)線(xiàn)數據發(fā)送方法，智能車(chē)程序設計以及通信設計。第四節給出實(shí)驗結果以及總結。

1 系統硬件設計
對于一個(gè)基于口令識別的無(wú)線(xiàn)控制系統，主要有以下幾個(gè)要求。
(1)完成語(yǔ)音口令識別功能，系統需要對人發(fā)出的口令迅速做出識別并實(shí)現。
(2)為了更快地響應用戶(hù)口令，系統要有滿(mǎn)足迅速反應的硬件和優(yōu)化的算法，使得口令識別快捷穩定。
(3)通信模塊要具有安全性，使得傳送的指令保密又能安全到達對方。
在主機中使用穩定的嵌入式WINCE 6．0操作系統。通信模塊使用基于IEEE802．15．4標準的局域網(wǎng)協(xié)議Zigbee．ZigBee是一種便宜的，可加密，低功耗的近距離無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)通訊技術(shù)。
本文中，主機嵌入式系統是以ARM11芯片三星公司S3C6410作為主處理器。系統集成了256M DDR RAM，NAND Flash 2GB存儲器。S3C6410處理器主頻為533Mhz，最高可達667Mhz，具有低功耗、高性能等特點(diǎn)。主處理器通過(guò)支持AC97標準的WM9714音頻芯片接受音頻輸入。該芯片由ADC／DAC，話(huà)筒混頻器，可編程增益放大器(PGA)和鎖相環(huán)組成。還提供PCM／I2C接口和AC'97接口。
本系統硬件框圖如圖1所示：