嵌入式非特定人车载电器语音控制终端的研究与实现

摘要

随着汽车电子技术的迅猛发展，现代汽车朝着智能化、绿色节能、安全舒适的方向加速前进，越来越多的车载电子设备进入汽车，如车载电器、车载多媒体、车载导航、车载仪表终端等。汽车性能在得到改善的同时，车载电子设备的加入，使得驾驶员的操控对象急剧增加，加大了驾驶操作的复杂度，增加了行车安全隐患。随着语音识别技术和嵌入式技术的迅速发展，使得利用语音指令代替部分手动的操作进行车载电器的操控成为可能。驾驶员可以通过语音指令对车载电器操作控制，并结合车载前屏终端实时、直观地看到操作结果，从而减轻了驾驶员的操作负担，在简便、安全地完成车载电器操控的同时，也极大的提升了驾驶的舒适性。
　　本文以车载电器为控制对象，提出一种基于HMM算法的嵌入式非特定人车载电器本地语音控制终端系统设计方案，以内核为ARM1176JZF-S嵌入式微处理器S3C6410A为车载电器主控平台，采用基于LD3320的语音识别模块，以群创10.1寸TFT-LCD触摸屏作为车载前屏终端，软件开发平台基于Linux2.6.38和Qt4.6。在构建系统硬件及软件平台的基础上，实现了非特定人车载电器语音控制终端系统样机研制，系统能够完成非特定人语音指令的识别和对非安全性车灯、电动车窗、车载音响、车载空调、雨刮器等车载电器的集成语音控制，并在车载前屏显示终端实时显示操作结果。同时也可采用手动的方式进行车载电器操作控制，且手控优先于声控，为驾驶安全性提供保障。系统还针对车载环境进行了相应的抗干扰优化设计，提高了系统的可靠性。最后，在终端样机上进行了系统的性能测试实验，实验结果表明，系统具有识别率高、实时性好、操控及显示准确、显示界面友好、可扩展性强等优点。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外语音识别技术研究现状

1．2．2 国内语音识别技术研究现状

1．2．3 车载语音系统发展现状

1．3 课题研究目标及主要内容

第二章 基于HMM嵌入式非特定人语音识别算法的研究与分析

2．1 语音识别的基本原理

2．2 语音信号的数字化和预处理

2．3 语音信号的特征参数提取

2．4 语音识别算法简述与选取

2．5 HMM模型

2．5．1 马尔科夫链基本概念

2．5．2 HMM的定义

2．5．3 HMM算法分析

2．6 本章小结

第三章 嵌入式非特定人车载电器语音控制终端系统硬件平台的研究与设计

3．1 系统需求分析

3．2 系统硬件总体结构

3．3 基于LD3320的语音识别单元硬件设计

3．3．1 语音识别芯片选型

3．3．2 语音识别单元硬件设计和实现

3．4 主控单元硬件设计与实现

3．4．1 主处理器的选型

3．4．2 电源模块硬件电路设计

3．4．3 存储器模块硬件设计和实现

3．4．4 车载前屏显示及触摸屏接口电路设计和实现

3．4．5 系统通信接口模块设计与实现

3．5 车载电器驱动单元硬件设计

3．5．1 非安全性车灯驱动单元

3．5．2 电动车窗驱动单元

3．5．3 车载空调驱动单元

3．5．4 车载音响驱动单元

3．5．5 雨刮器驱动单元

3．6 本章小结

第四章 嵌入式非特定人车载电器语音控制终端系统的软件设计

4．1 终端系统软件的总体设计

4．2 终端系统操作系统选型分析

4．3 终端系统操作系统设计与分析

4．3．1 系统开发环境的搭建

4．3．2 Linux内核裁剪及移植

4．3．3 Yaffs2根文件系统的制作

4．3．4 终端系统设备驱动程序设计

4．4 车载电器集成语音控制终端系统应用程序设计

4．4．1 语音识别单元软件设计

4．4．2 车载电器执行单元模块软件设计

4．4．3 车载GUI前屏界面设计

4．5 本章小结

第五章 终端系统抗干扰优化与测试分析

5．1 抗干扰优化设计

5．1．1 车载电磁环境抗干扰优化设计

5．1．2 车载语音环境的抗干扰优化设计

5．2 终端系统样机测试与分析

5．2．1 终端系统样机简介

5．2．2 终端样机性能测试与分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期问主要科研工作及成果