第無(wú)人機(jī)語(yǔ)音音頻控制識(shí)別系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)案例語(yǔ)音音頻控制識(shí)別系統(tǒng)模式中的語(yǔ)音算法，例如dtw、hmm等都很成熟，主要特點(diǎn)是通過(guò)采用內(nèi)部單片機(jī)或者對(duì)dsp直接控制加上外部語(yǔ)音音頻識(shí)別器的算法控制來(lái)對(duì)其信號(hào)進(jìn)行外部語(yǔ)音識(shí)別控制，這種新的語(yǔ)音識(shí)別控制系統(tǒng)模式通過(guò)內(nèi)部的語(yǔ)音算法控制來(lái)大大簡(jiǎn)化外部的控制電路，同時(shí)對(duì)于語(yǔ)音音頻識(shí)別的處理精度也比較高。但是這這要求該數(shù)據(jù)處理器必須能夠具有更好的數(shù)字運(yùn)算和數(shù)據(jù)分析處理功能，并且需要足夠多的外擴(kuò)文件存儲(chǔ)磁盤空間。本次軟件操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)由兩個(gè)組的大部分共同完成,分別為snstm32處理器和snandroido的應(yīng)用。stm32處理器應(yīng)用程序現(xiàn)在采用了ckeilide語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的現(xiàn)在環(huán)境下即可使用多種c語(yǔ)言軟件進(jìn)行線程編寫,運(yùn)行于帶有stm32主控制器的芯片中。stm32處理器的全部源代碼也就是指在微控制器和外設(shè)之間通訊的全部源代碼需要進(jìn)行翻譯編寫。android移動(dòng)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)采取在ceclipse+adt開(kāi)發(fā)環(huán)境中并使用新的java兩種語(yǔ)言文件進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)發(fā),編譯后自動(dòng)生成的一個(gè)APK文件運(yùn)行在安卓手機(jī)平臺(tái)。android的手機(jī)功能是由wifi模塊自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)與其他無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)通訊以及對(duì)它們本身進(jìn)行自動(dòng)控制。首先,android向一臺(tái)無(wú)人機(jī)發(fā)送連接請(qǐng)求，并發(fā)送連接所需要的密碼,無(wú)人機(jī)上的終端處理器接收到了該配對(duì)應(yīng)答要求并通過(guò)判定其中的連接的密碼數(shù)值是否相同,終端處理器對(duì)密碼進(jìn)行了配對(duì)應(yīng)答,android的配對(duì)應(yīng)用程序在收到應(yīng)答之后停止請(qǐng)求,連接成功。連接完成后,該處理器周期性地將無(wú)人機(jī)飛行傳感器的一些實(shí)時(shí)文字?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到一個(gè)android實(shí)時(shí)應(yīng)用程序,android的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序也將會(huì)自動(dòng)重新監(jiān)測(cè)一個(gè)wifi的信號(hào)并自動(dòng)重新接收這些實(shí)時(shí)文字?jǐn)?shù)據(jù),根據(jù)這些實(shí)時(shí)數(shù)字信息進(jìn)行更新的實(shí)時(shí)應(yīng)用程序?qū)?huì)來(lái)自動(dòng)顯示該已連接的無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)。應(yīng)用程序在自動(dòng)監(jiān)測(cè)一個(gè)wifi語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)候同時(shí)也不需要自動(dòng)監(jiān)測(cè)一個(gè)語(yǔ)音控制信號(hào),若被識(shí)別確認(rèn)為一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)控制器的命令(其中可能包括命令開(kāi)啟、關(guān)閉、前進(jìn)、后退、向左飛行移動(dòng)、向右飛行航空、升高、下降),立即將該語(yǔ)音控制器的命令被發(fā)送至一臺(tái)無(wú)人機(jī)。處理器在命令接收器得到一個(gè)命令控制器的命令后立刻依照該命令控制器的命令自動(dòng)順序做出一個(gè)相應(yīng)動(dòng)作。流程圖如圖4-1所示：圖4-11.1SRGS1.0規(guī)范SRGS1.0規(guī)范函數(shù)等同于一些其它編程程式語(yǔ)言的其中的一個(gè)正則性函數(shù)表達(dá)式,其中它的定義函數(shù)為一個(gè)帶有話題串的集合。解碼器將根據(jù)各種文法翻譯產(chǎn)生的集對(duì)每個(gè)語(yǔ)音輸入的每個(gè)句子進(jìn)行數(shù)字化后并進(jìn)行兩個(gè)主要開(kāi)始部分集的搜索,分別為搜索文檔的每個(gè)頭部和搜索文件中的正文,文檔的每個(gè)頭部必須指定是搜索文件的一個(gè)開(kāi)始部分,指定了一個(gè)搜索文件的開(kāi)始版本或者編號(hào),與其他的文件編譯器搜索工具相應(yīng)的對(duì)應(yīng)。1.2Android端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)Android在應(yīng)用程序中的語(yǔ)音監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音軟件命令識(shí)別解決問(wèn)題方案:自己動(dòng)手編寫一套基于萬(wàn)維網(wǎng)語(yǔ)音聯(lián)盟的自動(dòng)語(yǔ)音命令識(shí)別軟件語(yǔ)法應(yīng)用規(guī)范1·0標(biāo)準(zhǔn)(以下本文簡(jiǎn)稱srgs1.0),采用abnf格式的語(yǔ)音文件,經(jīng)過(guò)自動(dòng)編譯和工具化編輯處理后就會(huì)生成一個(gè)自動(dòng)匹配好的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音作為一個(gè)手機(jī)匹配處理引擎的語(yǔ)音輸入,可由一個(gè)手機(jī)匹配處理引擎對(duì)一個(gè)手機(jī)上的多個(gè)用戶進(jìn)行語(yǔ)音輸入以及數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)匹配,啟動(dòng)后將兩個(gè)手機(jī)上的外部?jī)?nèi)置接口wifi與外部?jī)?nèi)置wifi通信模塊相互連接起來(lái)即可輕松實(shí)現(xiàn)手機(jī)無(wú)線通信。下面是安卓端語(yǔ)音轉(zhuǎn)換成指令的部分程序：1.3STM32處理器端程序設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)移動(dòng)終端控制程序一方面將安卓飛控控制平臺(tái)上人機(jī)搭載的速度傳感器控制模塊自動(dòng)進(jìn)行人機(jī)數(shù)據(jù)匹配發(fā)送給所有安卓手機(jī)移動(dòng)飛控終端,另一方面通過(guò)titicc3300模塊直接回收接受安卓飛控平臺(tái)數(shù)據(jù)匹配后自動(dòng)發(fā)出的人機(jī)飛行自動(dòng)控制指令,將這些控制指令轉(zhuǎn)換成一個(gè)pwms的定時(shí)器,生成的是一條隨時(shí)可以被安卓飛控器終端自動(dòng)識(shí)別的人機(jī)飛行自動(dòng)控制指令,發(fā)送給安卓飛行器終端執(zhí)行控制模塊,執(zhí)行器可偏轉(zhuǎn)螺旋舵面或直接改變電動(dòng)螺旋槳的固定轉(zhuǎn)速或手動(dòng)更改螺旋槳距,達(dá)到了人們預(yù)期的各種航空儀器飛行控制狀態(tài)。在應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)操作中也通常包含了各操作模塊之間的程序初始化和程序通訊。例如下面部分程序：嵌入式自動(dòng)語(yǔ)音采集控制解決系統(tǒng)主要原理：通語(yǔ)音采集芯片主要是通過(guò)對(duì)輸入語(yǔ)音中的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行音頻采集,經(jīng)過(guò)對(duì)處理器的音頻讀取和數(shù)據(jù)綜合處理分析之后才能得出與其數(shù)據(jù)相關(guān)的語(yǔ)音信息,開(kāi)發(fā)困難、工作繁瑣。本課題研究的目的就是綜合運(yùn)用基于

dsp的

android操作系統(tǒng)的各種語(yǔ)音識(shí)別和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的自動(dòng)化管理和控制，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用軟件的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)操作流程，避免了許多不必要的軟件重復(fù)操作。5無(wú)人機(jī)語(yǔ)音指令控制系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)5.1指令發(fā)送系統(tǒng)的搭建5.1.1對(duì)27MHZ四通道遙控器的分析與改造本文所說(shuō)的需要介紹使用的航模遙控器是直升機(jī),也就是被自動(dòng)控制的航模直升機(jī),這個(gè)也就是我們目前所謂的中國(guó)消費(fèi)者頂級(jí)自動(dòng)航模遙控產(chǎn)品:美嘉欣F28。它就是采用了一款四軸雙通道的自動(dòng)航模,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)了緩慢前進(jìn)/快速后退、上升/快速下落、左轉(zhuǎn)/右移、左側(cè)快速起降/右側(cè)快速起飛四種不同的飛行動(dòng)作。它一般采用兩個(gè)長(zhǎng)尾螺旋槳的方式共軸齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)這種方式是用來(lái)給重型直升機(jī)運(yùn)動(dòng)提供巨大驅(qū)動(dòng)力,共軸齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)這種方式的重型直升機(jī)則因?yàn)榭梢杂行У謸觚X輪旋轉(zhuǎn)的巨大力矩,拋棄兩個(gè)長(zhǎng)尾槳,傳動(dòng)力的方法比較簡(jiǎn)易。最上方的桿稱為高速慣性旋轉(zhuǎn)平衡桿,螺旋槳在高速螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)飛行時(shí)會(huì)高速帶動(dòng)其轉(zhuǎn)軸進(jìn)行一個(gè)高速旋轉(zhuǎn),在當(dāng)一架飛機(jī)突然地轉(zhuǎn)動(dòng)改變了高速飛行時(shí)的方向時(shí),這樣就除了可以大大提高其飛行穩(wěn)定性,具有一定的耐熱和耐水防風(fēng)腐蝕性能。飛機(jī)外形如圖5-1所示。圖5-1美嘉欣F28將遙控?fù)u桿與驅(qū)動(dòng)電位器之間連接的有源輸出線對(duì)其進(jìn)行直接剪斷,使用一個(gè)電機(jī)自制0~5v的電壓可調(diào)外部電源直接將其連到至電動(dòng)控制中心芯片上的一個(gè)通道控制外部電源,在ad兩個(gè)通道上,發(fā)現(xiàn)外部電路連接的有源電壓由0v逐漸不斷增大和逐步升高,遙控器上的一個(gè)液晶電視顯示屏和調(diào)速器的搖桿加力運(yùn)動(dòng)畫面也隨之不斷增大和逐漸上升,電壓逐漸增大和達(dá)到2.45v以后就不會(huì)再繼續(xù)升高,至此我們也就可以直接切換電機(jī)到電動(dòng)遙控器做到角度控制。遙控器如下圖5-2所示。圖5-2遙控器為了控制無(wú)人機(jī)，語(yǔ)音指令需要將指令轉(zhuǎn)換成特定的模擬電壓信號(hào)，并通過(guò)遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)一種模擬電壓信號(hào)通常使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC),STM32F103ZET6系統(tǒng)所選擇的主控芯片只有兩路DAC，只能同時(shí)產(chǎn)生兩路模擬電壓信號(hào)，同時(shí)控制直升機(jī)的四條通道，才能取得更好的控制效果。采用一種替代方法：采用PWM模擬DAC輸出電壓信號(hào)，并用軟件產(chǎn)生所需電壓代替搖桿的控制信號(hào)。PWM波形可通過(guò)STM32的調(diào)時(shí)器產(chǎn)生，控制原理圖如下圖5-3所示。圖5-3PWM控制遙控器原理圖測(cè)試中通過(guò)上下?lián)u動(dòng)搖桿，左右搖動(dòng)搖桿，左右旋轉(zhuǎn)搖桿，用萬(wàn)用表測(cè)量搖桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)的電壓范圍。對(duì)應(yīng)的指令等級(jí)如下表5-1，5-2所示：表5-1上升搖桿指令等級(jí)對(duì)應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)等級(jí)電壓范圍：mv標(biāo)定電壓：mv0<=5405001554~6325932632~7306813730~8207754820~9228715922~101096661010~1118106471118~1213116581213~1337127591337~14311385101431~15311481111531~16221576121622~17161669131716~18181767141818~19071862151907~20061956162006~20952050172095~21992147182199~22882243192288~2390233920>=24502490表5-2左右搖桿指令等級(jí)對(duì)應(yīng)電壓對(duì)應(yīng)等級(jí)電壓范圍：mv標(biāo)定電壓：mv左偏10<=300500左偏9300~415593左偏8415~577681左偏7577~700775左偏6700~858871左偏5858~1004966左偏41004~11501064左偏31150~12381165左偏21238~13121275左偏11312~13981385中間1398~16561481右偏11656~17281576右偏21728~17781669右偏31778~18661767右偏41866~19301862右偏51930~20051956右偏62005~20702050右偏72070~21452147右偏82145~22102243右偏92210~23012339右偏10>=240024905.1.2PWM可編程電壓的輸出pwm波段的信號(hào)發(fā)射就是一種信號(hào)具有較大占空比和具有可變發(fā)射周期的長(zhǎng)方波發(fā)射信號(hào)。在一些需要采用嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境中,它們通?？梢詮耐ㄟ^(guò)軟件編程控制的一個(gè)i/o口中直接自動(dòng)產(chǎn)生,或者可以是直接利用電源定時(shí)器。利用可控濾波器的電路參數(shù)三項(xiàng)式進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，其電路結(jié)構(gòu)如圖5-4所示：pm和wm分別是控制輸入電壓和兩個(gè)可調(diào)輸入的控制電路，分別由每個(gè)stm32f103zet6的每個(gè)tim4的兩個(gè)可調(diào)輸出控制通道電路和每個(gè)tim4的兩個(gè)可調(diào)輸出控制通道電路組成。利用3.3V模擬電壓上壓下拉功能，方便用戶提供一定模擬負(fù)載電壓要求，最后，通過(guò)一段RC模式濾波器，將電壓上拉信號(hào)平滑地輸出。圖5-4PWM控制可調(diào)電壓輸出電路原理圖圖5-5控制終端與遙控器連接該控制器的終端和移動(dòng)遙控器之間的總線連接電