基于口令識別的無線控制系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：文章將口令識別與無線通信、機(jī)器人控制相結(jié)合，實現(xiàn)了基于口令識別的智能車無線控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含接收和識別口令的主機(jī)，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。主機(jī)識別口令后，以無線傳送方式將指令發(fā)送給智能車，智能車按指令實現(xiàn)相應(yīng)功能。主機(jī)和智能車都基于嵌入式系統(tǒng)。主機(jī)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(xù)隱馬爾科夫模型算法。實驗表明，該系統(tǒng)有良好的穩(wěn)定性和實用性。
關(guān)鍵詞：口令識別；無線通信；連續(xù)隱馬爾科夫模型

0 引言
語音是人類交流信息最自然、最方便、最有效的方法。用語音與機(jī)器交互是人類一直夢寐以求的事情。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，基于隱馬爾科夫模型的語音識別已經(jīng)達(dá)到了應(yīng)用要求。通過語音口令識別完成與機(jī)器交流變得順其自然。人們與機(jī)器交流，大多是為了控制機(jī)器運作或獲取其運行狀態(tài)。目前應(yīng)用廣泛的總線控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)大多要求有數(shù)據(jù)線傳送指令。無線通信技術(shù)讓這種控制擺脫了地域的束縛。通過語音口令識別，機(jī)器“聽懂”語音并將其“翻譯”成指令，然后通過無線通信傳輸指令、控制遠(yuǎn)程智能車模式有著很好的應(yīng)用前景?；诳诹钭R別的控制系統(tǒng)與嵌入式系統(tǒng)有效結(jié)合，與未使用嵌入式系統(tǒng)比較更有便捷易用，顯示出其優(yōu)勢作用?；诳诹钭R別的無線控制嵌入式系統(tǒng)在可廣泛應(yīng)用于偵查、自動化控制領(lǐng)域。
本文給出基于口令識別的智能車無線控制的嵌入式系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先獲取語音口令并識別。識別口令完成后，解析成便于無線傳輸?shù)目刂浦噶顜??？刂浦噶顜ㄟ^無線網(wǎng)絡(luò)被傳輸?shù)竭h(yuǎn)程智能車。這種模式與單一的口令識別控制系統(tǒng)或無線控制系統(tǒng)相比，更有應(yīng)用價值和實際意義。整個系統(tǒng)有三個模塊，即主機(jī)模塊、通信模塊和智能車模塊。主機(jī)實現(xiàn)語音信號采集和口令識別。主機(jī)是以S3C6410為核心的嵌入式系統(tǒng)，運行廣泛應(yīng)用的WinCE6．0操作系統(tǒng)。通信模塊負(fù)責(zé)主機(jī)與智能車之間的通信。通信模塊基于ZigBee設(shè)計，用TI公司CC2530F256芯片作為主芯片。智能車是基于51單片機(jī)控制的嵌入式系統(tǒng)，會根據(jù)主機(jī)指令運行。
本文以下內(nèi)容分安排如下，第二節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)要求和系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，主要包括主機(jī)板、智能車板的硬件設(shè)計，ZigBee通信模塊設(shè)計。第三節(jié)詳細(xì)介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計，主要包括口令識別算法設(shè)計，主機(jī)軟件設(shè)計，無線數(shù)據(jù)發(fā)送方法，智能車程序設(shè)計以及通信設(shè)計。第四節(jié)給出實驗結(jié)果以及總結(jié)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
對于一個基于口令識別的無線控制系統(tǒng)，主要有以下幾個要求。
(1)完成語音口令識別功能，系統(tǒng)需要對人發(fā)出的口令迅速做出識別并實現(xiàn)。
(2)為了更快地響應(yīng)用戶口令，系統(tǒng)要有滿足迅速反應(yīng)的硬件和優(yōu)化的算法，使得口令識別快捷穩(wěn)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(dá)對方。
在主機(jī)中使用穩(wěn)定的嵌入式WINCE 6．0操作系統(tǒng)。通信模塊使用基于IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)協(xié)議Zigbee．ZigBee是一種便宜的，可加密，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。
本文中，主機(jī)嵌入式系統(tǒng)是以ARM11芯片三星公司S3C6410作為主處理器。系統(tǒng)集成了256M DDR RAM，NAND Flash 2GB存儲器。S3C6410處理器主頻為533Mhz，最高可達(dá)667Mhz，具有低功耗、高性能等特點。主處理器通過支持AC97標(biāo)準(zhǔn)的WM9714音頻芯片接受音頻輸入。該芯片由ADC／DAC，話筒混頻器，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(tǒng)硬件框圖如圖1所示：