基于口令識別的無線控制系統的設計

摘要：文章將口令識別與無線通信、機器人控制相結合，實現了基于口令識別的智能車無線控制系統。該系統包含接收和識別口令的主機，發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。主機識別口令后，以無線傳送方式將指令發送給智能車，智能車按指令實現相應功能。主機和智能車都基于嵌入式系統。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。實驗表明，該系統有良好的穩定性和實用性。
關鍵詞：口令識別；無線通信；連續隱馬爾科夫模型

0 引言
語音是人類交流信息最自然、最方便、最有效的方法。用語音與機器交互是人類一直夢寐以求的事情。經過十幾年的發展，基于隱馬爾科夫模型的語音識別已經達到了應用要求。通過語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。目前應用廣泛的總線控制系統，網絡控制系統大多要求有數據線傳送指令。無線通信技術讓這種控制擺脫了地域的束縛。通過語音口令識別，機器“聽懂”語音并將其“翻譯”成指令，然后通過無線通信傳輸指令、控制遠程智能車模式有著很好的應用前景。基于口令識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，顯示出其優勢作用。基于口令識別的無線控制嵌入式系統在可廣泛應用于偵查、自動化控制領域。
本文給出基于口令識別的智能車無線控制的嵌入式系統。該系統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的控制指令幀。控制指令幀通過無線網絡被傳輸到遠程智能車。這種模式與單一的口令識別控制系統或無線控制系統相比，更有應用價值和實際意義。整個系統有三個模塊，即主機模塊、通信模塊和智能車模塊。主機實現語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。智能車是基于51單片機控制的嵌入式系統，會根據主機指令運行。
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，無線數據發送方法，智能車程序設計以及通信設計。第四節給出實驗結果以及總結。

1 系統硬件設計
對于一個基于口令識別的無線控制系統，主要有以下幾個要求。
(1)完成語音口令識別功能，系統需要對人發出的口令迅速做出識別并實現。
(2)為了更快地響應用戶口令，系統要有滿足迅速反應的硬件和優化的算法，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標準的局域網協議Zigbee．ZigBee是一種便宜的，可加密，低功耗的近距離無線組網通訊技術。
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。主處理器通過支持AC97標準的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：