一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置的製作方法

2023-10-05 16:42:19

專利名稱：一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置的製作方法
技術領域：
本設備涉及到汽車防盜、語音識別技術領域，即為一種通過說話人語音識別技術來控制的具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置。
背景技術：
汽車防盜系統基本上是現在每輛汽車上所必備的安全設備。現有的防盜系統多數只是進行報警，對盜車人起到警示的作用，但沒有從根本上解決車輛被盜竊，而且誤報率很高，車輛喇叭聲音、放鞭炮及打雷等等都會使其誤報警。一些系統可以通過GSM網路以信息或電話的方式將報警信息告知給車主，不過一旦誤報率高，會影響車主的正常工作生活，導致當車輛真的被盜了，車主確認為是誤報警，不去理會。再有一旦車主將鑰匙丟失，其他人就可以非常輕易地將車開走。這些防盜設備沒有從根本上解決汽車被盜竊的問題。

實用新型內容針對上述汽車防盜系統存在的不足，本新型提供一種通過車主的語音控制的具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置。為實現本發明的目的，該新型採取如下技術方案該汽車防盜控制裝置，它主要包括遙控器、汽車發動控制器及語音採集單元；其汽車發動控制器由遙控接收單元、語音編解碼器、語音提示單元、DSP中央處理器、存儲單元、汽車點火迴路繼電器組成並與汽車電源連接；所述語音採集單元將語音信號轉化成模擬信號送至語音編解碼器輸入端，經該解碼器輸出的數字語音信號傳輸給DSP中央處理器，經該處理器輸出的電流信號送至汽車點火迴路繼電器輸入端，它的常開觸點串聯到汽車啟動電機的迴路中，DSP中央處理器輸出串口端分別連接存儲單元和語音提示單元；所述遙控接收單元接收遙控器的信號，該信號經DSP中央處理器處理輸出的信號送至汽車點火迴路繼電器。所述語音編解碼器採立體聲音頻編解碼晶片TLV320AIC23。所述DSP中央處理器採用晶片TMS320C5509A。所述語音採集單元採用拾音器CS-07。所述遙控接收單元採用304M接收模塊。所述語音提示單元採用晶片為ISD4003-04M，該單元輸出信號通過揚聲器輸出語
首提不。本實用新型與現有技術相比有益效果如下該裝置的優點在於採用說話人語音識別技術進行車主身份識別。該技術屬於生物認證技術的一種，是一項根據語音波形中反映說話人生理和行為特徵的語音參數，自動識別說話人身份的技術。採用高速的DSP數位訊號處理器來執行語音識別算法。由於汽車的點火系統是通過車主的語音來控制的，使用上特別地方便，只要車主進行正常說話語音就可以，其它都跟正常發動汽車一樣，沒有附加任何操作。並且即使是盜車人有了車的鑰匙，沒有車主本人在也無法將車開走。
圖1為本實用新型結構方框圖；圖2為系統主程序工作原理流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本新型方案進一步詳細描述如圖1所示，為本新型結構方框圖。它主要包括遙控器、汽車發動控制器及語音採集單元；其汽車發動控制器由遙控接收單元、語音編解碼器、語音提示單元、DSP中央處理器、存儲單元、汽車點火迴路繼電器組成並與汽車電源連接；所述語音採集單元將語音信號轉化成模擬信號送至語音編解碼器輸入端，經該解碼器輸出的數字語音信號傳輸給DSP 中央處理器，經該處理器輸出的電流信號送至汽車點火迴路繼電器輸入端，它的常開觸點串聯到汽車啟動電機的迴路中，DSP中央處理器輸出串口端分別連接存儲單元和語音提示單元；所述遙控接收單元接收遙控器的信號，該信號經DSP中央處理器處理輸出的信號送至汽車點火迴路繼電器。存儲單元包括EEPROM存儲器和SDRAM存儲器，EERPOM存儲器採用SPI接口的存儲器，用於存儲DSP中運行的程序、車主的聲音模型及遙控密碼等信息，SDRAM存儲器採用並行數據及地址總線與DSP接口，DSP讀出EEPROM中的程序，轉移到SDRAM存儲器中執行， 提高程序執行效率。語音採集單元為拾音器CS-07，它是一種新型拾音器件，具有高靈敏度，低噪音，低失真，體積小，工作電壓範圍寬等特點，其內置電源反向保護電路，耗電小，傳輸距離遠。它負責將語音信號轉化成模擬信號，以便對語音進行下一步處理。語音編解碼器採用TI公司TLV320AIC23，它是TI公司推出的一款高性能的立體聲音頻編解碼晶片，其模數轉換及數模轉換部件高度集成在晶片內部，採用了先進的 Sigma-delta過採樣技術，可以在8K 96K的頻率範圍內提供16bit，20bit, 24bit和32bit 的採樣，模數轉換和數模轉換的信噪比分別可以達到90DB和100DB。它可以跟DSP中央處理器的多通道緩衝串口無縫連接，將經過解碼後的數字語音信號實時的傳輸給DSP中央處理器進行處理。DSP中央處理器為TI公司的TMS320C5509A，它是整個系統的核心部分，具有低功耗、處理速度快等特點，最高主頻可以達到300MHZ，它的作用是將輸入的語音信號，通過一系列的算法處理，達到識別車主身份的目的。要達到這個目的，語音處理算法中主要包括 預處理、特徵提取、模型訓練、模式匹配以及邏輯決策功能模塊。(1)預處理主要包括採樣與量化、端點檢測、預加重處理、加窗。(2)特徵提取採用美爾倒譜係數(MFCC)做為說話人個性特徵參數，其計算過程是將經過預處理的數字語音信號經過快速傅立葉變換(FFT)，再將轉換到頻域的信號進行頻譜取模，再經過三角波濾波器組(Mel濾波器組)進行濾波處理，然後對所有濾波器輸出做對數運算，得出的矢量再做離散餘弦變換(DCT)，最終得到語音信號的特徵參數美爾到譜係數(MFCC)。[0023](3)模型訓練對說話人模型的建立和模型參數的訓練，即為說話人語音訓練過程，預先錄入車主的聲音樣本，經過採樣與量化、端點檢測、預加重處理、加窗和特徵提取後，採用Baum-Welch算法對車主的語音建立隱馬爾科夫模型(HMM)，也就是車主聲音特徵樣板，並將車主聲音特徵樣板存入EEPROM存儲器中。(4)模式匹配以及邏輯決策測試音與說話人的距離匹配計算，這個過程的實現即為說話人語音的識別過程，也就是身份辨識的過程。首先載入訓練的HMM模型，通過對當前說話人語音的錄入，進行預處理和特徵提取，計算出MFCC參數，並用Viterbi算法計算出 MFCC特徵與HMM模型的匹配概率，如果二者特徵匹配則身份識別通過。汽車點火迴路繼電器，型號為HHC67E-1Z，其位於整個控制電路內部，節點可以通過30A的電流，把它的常開觸點串聯到汽車啟動電機的迴路中，它的通斷由DSP中央處理器來控制，以達到閉合或切斷啟動電機迴路的目的。遙控接收單元，配合相應遙控器使用。遙控接收單元是帶有密碼保護功能，只有知道密碼遙控密碼才能在接收到信號後進行相應的動作。其功能主要包括使用人員註冊，只有註冊的人員才能通過語音識別系統來發動汽車；當前車輛應用語音識別功能來發動；取消語音識別功能，直接點火。語音提示單元，採用核心晶片為ISD4003-04M。單片錄放時間4分鐘，音質好，採用CMOS技術，內含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻功率放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存儲陣列，錄製的聲音信息可在斷電情況下保存100年，反覆錄音10萬次。 通過SPI協議與DSP進行通信，DSP的多功能緩衝串口可以方便地與其連接，控制預先存儲在該晶片內快閃記憶體各個地址聲音文件的錄放。該晶片輸出的聲音信號通過音頻功率放大器晶片LM4860經過揚聲器輸出，其作用在於對當前所要操作步驟進行語音提示，該晶片輸出的聲音信號通過音頻功率放大器晶片LM4860經過揚聲器輸出，其作用在於對當前所要操作步驟進行語音提示。當進行身份註冊時，包括「請您進行身份註冊、請錄入語音、請再次錄入語音、請等待、身份註冊成功」等提示音；當已經註冊後，正常使用該語音識別系統時，包括「請錄入語音、身份驗證失敗、請重新錄入語音、身份驗證成功」等提示音；當使用遙控器時，包括「密碼輸入錯誤、功能碼輸入錯誤、語音識別系統已取消、語音識別系統已開啟、密碼修改成功」等提示音。通過這些提示音讓車主非常清楚當前系統的工作狀態，了解當前需要做什麼工作。系統裝置工作原理及工作過程參見附圖2，開機時，系統將讀取當前狀態標誌，如果車主首次使用該系統，則有揚聲器語音提示，需要先進行身份註冊，否則系統將有語音提示直接進入身份驗證過程首先，身份註冊需通過遙控器密碼系統進入註冊模式，註冊模式即為對車主語音進行模型訓練的過程，其根據系統的提示音重複進行若干次任意短語音的錄入，對其進行採樣與量化、 端點檢測、預加重處理、加窗和特徵提取，等待系統為車主建立模型，採用的是Baum-Welch 算法對車主的語音建立隱馬爾科夫模型(HMM)，建立模型的過程及結束時系統都會做提示， 能夠很明確地知道建立模型的進程，當得到系統提示註冊結束後，說明模型已建立成功並保存到EEPROM存儲器中。系統下一次重新啟動時，就可以正常地使用該語音識別系統了。點火之前，通過鑰匙給系統上電，系統同樣要讀取狀態標誌，如果車主已經進行過身份註冊，系統將進入身份驗證過程，即對車主語音進行識別的過程。聽到系統裝置的語音提示後，就開始進行短語音的錄入，該短語音應為車主在註冊時所錄入的短語音才有效，否則系統將不能正確識別車主身份。接下來系統對說話人的語音進行識別，同樣對該語音進行採樣與量化、端點檢測、預加重處理、加窗和特徵提取這些處理，計算出MFCC參數，並用 Viterbi算法計算出MFCC特徵與訓練時所建立的HMM模型的匹配概率，若匹配成功，則說話人身份被確定為車主，系統會接通汽車點火迴路繼電器閉合，車主便可以正常地用鑰匙發動汽車。若沒有匹配成功，則說話人身份沒有被確定，系統將提示再次進行語音錄入。說話人將有3次進行身份驗證的機會，如果語音錄入次數大於3，系統將不接通點火迴路繼電器，這時用鑰匙也無法發動汽車。 如果車主需要使用遙控器實現相對應功能，則無需在聽到錄入語音的提示後進行語音錄入，等待3次，該3次語音識別過程將不會通過，之後系統將不會再有提示音，此時車主就可以使用遙控器實現相應功能。當車主使用遙控器輸入時，DSP中央處理器會通過遙控接收單元接收到加密的編碼信息，隨即對該信息進行解碼，解碼後就可以實現該編碼所對應的功能。遙控器可以實現的功能主要有以下幾項身份註冊，即建立新的說話人語音模型；取消語音識別功能，此時上電不需要通過語音識別，系統直接接通點火迴路繼電器，車輛可以通過鑰匙直接啟動；此外還有密碼修改功能，可以隨時修改遙控密碼。
權利要求1.一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置，其特徵在於它主要包括遙控器、汽車發動控制器及語音採集單元；其汽車發動控制器由遙控接收單元、語音編解碼器、語音提示單元、DSP中央處理器、存儲單元、汽車點火迴路繼電器組成並與汽車電源連接；所述語音採集單元將語音信號轉化成模擬信號送至語音編解碼器輸入端，經該解碼器輸出的數字語音信號傳輸給DSP中央處理器，經該處理器輸出的電流信號送至汽車點火迴路繼電器輸入端，它的常開觸點串聯到汽車啟動電機的迴路中，DSP中央處理器輸出串口端分別連接存儲單元和語音提示單元；所述遙控接收單元接收遙控器的信號，該信號經DSP中央處理器處理輸出的信號送至汽車點火迴路繼電器。
2.按權利要求1所述一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置，其特徵在於所述語音編解碼器採用立體聲音頻編解碼晶片TLV320AIC23。
3.按權利要求1或2所述一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置，其特徵在於 所述DSP中央處理器採用晶片TMS320C5509A。
4.按權利要求1所述一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置，其特徵在於所述語音採集單元採用拾音器CS-07。
5.按權利要求1所述一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置，其特徵在於所述遙控接收單元採用304M接收模塊。
6.按權利要求1所述一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置，其特徵在於所述語音提示單元採用晶片為ISD4003-04M，該單元輸出端信號通過揚聲器輸出語音提示。
專利摘要本新型公開一種具有語音控制功能的汽車防盜控制裝置，它包括汽車發動控制器、遙控器及語音採集單元；該控制器由遙控接收單元、語音編解碼器、語音提示單元、DSP中央處理器、存儲單元、汽車點火迴路繼電器組成；語音採集單元將採集的語音信號處理後經語音編解碼器輸出的數字語音信號傳輸給DSP中央處理器，由該處理器輸出的信號控制汽車點火迴路繼電器；DSP中央處理器輸出信號通過語音提示單元和揚聲器輸出提示音；所述遙控接收單元接收遙控器信號，該信號經DSP中央處理器處理輸出的信號也能控制汽車點火迴路繼電器。由於汽車的點火系統是通過車主的語音來控制的，使用上特別地方便，並且即使是盜車人有了車的鑰匙，也無法將車開走。
文檔編號G10L17/00GK201998942SQ201120045800
公開日2011年10月5日 申請日期2011年2月18日 優先權日2011年2月18日
發明者肇江, 邵麗媚 申請人:瀋陽君天科技股份有限公司