基于ARM11的家用智能垃圾桶的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.2 特定語音識(shí)別算法
針對(duì)特定語音的識(shí)別，采用動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)的算法，是一種把時(shí)間規(guī)整和距離測(cè)度的計(jì)算結(jié)合起來非線性規(guī)整技術(shù)，多用于孤立詞的語音識(shí)別。語音識(shí)別過程如圖5所示。

首先應(yīng)濾掉輸入語音信號(hào)的噪音并進(jìn)行預(yù)加重處理，提升高頻分量，然后線性預(yù)測(cè)系數(shù)等方法進(jìn)行頻譜分析，找出語音的特征參數(shù)作為未知模式，與預(yù)先存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行比較，當(dāng)輸入的未知模式與標(biāo)準(zhǔn)模式的特征一致時(shí)，ARM便識(shí)別輸入的語音信號(hào)并輸出結(jié)果。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要包括：數(shù)據(jù)采集模塊、SCI通訊模塊、特定聲源定位算法模塊和避障軟件模塊。系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖6所示。

3.1 特定聲源定位算法設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的聲源定位算法主要基于傳聲器陣列時(shí)延估計(jì)法，利用A/D采樣模塊檢測(cè)不同拾音器所接收到的聲音信號(hào)，算法實(shí)現(xiàn)采用廣義互相關(guān)法。ARM采樣得到的波形 接近為正弦波，將對(duì)應(yīng)采樣得到的值放入數(shù)組中保存，首先進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得出互相關(guān)譜。為避免誤差和雜音的干擾，進(jìn)行多次計(jì)算去除了誤差較大的值。其算法流 程圖如圖7所示。

同時(shí)，為避免垃圾桶對(duì)接收到的任何聲音都進(jìn)行定位，系統(tǒng)在定位時(shí)加入了語音識(shí)別，即只對(duì)需要的聲音進(jìn)行方位判斷，對(duì)特定聲音進(jìn)行語音識(shí)別的流程框圖如圖8所示。

3.2 避障軟件設(shè)計(jì)

避障軟件模塊采用對(duì)ARM的GPIO口查詢方法。在垃圾桶加電后，主函數(shù)中一直查詢GPIO，某一路的GPIO出現(xiàn)低電平時(shí)，進(jìn)入相應(yīng)的子函數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的 控制動(dòng)作。3個(gè)紅外傳感器同時(shí)工作，發(fā)射紅外信號(hào)。任何一個(gè)紅外接收裝置接收到反射的紅外信號(hào)進(jìn)入相應(yīng)的子函數(shù)執(zhí)行控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。紅外避障流程如圖9所示。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)的智能垃圾桶“聽”到主人的呼喊后能自動(dòng)到達(dá)主人身邊，并且能識(shí)別主人的聲音進(jìn)行一系列動(dòng)作，經(jīng)試驗(yàn)證明該設(shè)計(jì)能夠滿足使用要求。