《基于语音识别控制的智能机电一体化模型设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于语音识别控制的智能机电一体化模型设计（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、编号期荷理王学院大学生嫩性学习WW性实马toi项目申报评审表项目名称：基于语音识别控制的智能机电一体化模型设计主持人：王志伟系 别：信息与通信学院指导教师：隆松填报日期：2009年3月湖南理工学院教务处制、基本信息项目名称基于语言识别控制的智能机电一体化模型设计主持人姓名王志伟性别男入学时间2006年9月学 号14062200127专 业电子信息工程学校住址湖南理工学院南院1 0429宿舍联系电话15973008334指导老师姓名系 别职称（学历）研究专长主要科研成果杨宣兵物电系讲师（研究生）仪器仪表电子信息工程教研室主任，近年 来在国内学术期刊发表学术论文 7篇主要参加者姓名性别年级系 别专
2、业项目分工王志伟男06级物电系电子信息工程项目的总体规划，硬件平台的搭建，算 法分析何彪胜男06级物电系电子信息工程项目的总体规划，算法分析，软件实现何华梁男06级物电系电子信息工程算法分析，软件实现彭能能男08级物电系电子信息工程硬件平台搭建，资料整理，文档撰写刘长江男06级物电系电子信息工程软件实现预期成果形式（可多选）A、专著口 B、论文（集）口 C、研究报告 D、工具书口E、科技发明 F、电脑软件口G、其它口预计完成时间2010年3月20日二、项目论证国内外同类项目研究状况；本项目拟研究的主要问题和创新之处；拟采用的研究方法及 进度安排；本项目的学术价值和实践意义等。1、语音识别技术应
3、用在智能控制方面国内外的发展状况语音识别的研究工作可以追溯到20世纪50年代AT&T贝尔实验室的Audry系统， 它是笫一个可以识别十个英文数字的语音识别系统。20世纪80年代末，随着实验室语音 识别研究的巨大突破，计算机技术，软件技术和存储技术突飞猛进的发展；语音技术的 商业应用开始掀起浪潮。为企业，银行，电信，航空及其它领域带来更好，更新的业务 和服务方式。我国的语音识别研究起始于1958年，由中国科学院声学所利用电子管电路识别10 个元音。直至1973年才由中国科学院声学所开始计算机语音识别。1986年3月开始，我 国在语音识别技术上的研究作了大量的投入，并且取得了很大的成就。在以后，研
4、究的 重点逐渐转向大词汇量、非特定人连续语音识别。在研究思路上也发生了重大变化，即 由传统的基于标准模板匹配的技术思路开始转向基于统计模型(HMM)的技术思路。此 外，再次提出了将神经网络技术引入语音识别问题的技术思路。很多专家都认为语音识 别技术是2000年至2010年间信息技术领域十大重要的科技发展技术之一。综上，语音识别技术上的研究在国内外已有相当的成果，而且在一些大型系统上也 有可观的应用，但在这门技术在智能控制的应用上面却不是很可观，没有“物尽所用”，发 挥其应有的作用。而且基于该技术的产品在消费市场上却是凤毛麟角，更何谈大众化的 普及，近来智能声控识别应答手机开始流行，但限于手机平
5、台的资源限制，语音识别效 果不甚理想，还不能博得消费者的青睐。2、项目研究的主要问题和创新之处本项目主要是利用语音识别技术的模式匹配动态时间归整法(DTW Dynamic Time Warping )来对采集的语音数据分析识别，在做完分析识别算法后，执行预先协议的动作。 最终的效果是人用语音控制小车的行程方向，不需人的任何其它机械控制，如按键、控 制杆等。1 )语音识别技术介绍让机器听懂人类的语音，这是人们长期以来梦寐以求的事情。语音识别是一门交叉 学科，关系到多学科的研究领域，不同领域上的研究成果都对语音识别的发展作了贡献。 语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本
6、或命令的高 技术。计算机语音识别过程与人对语音识别处理过程基本上是一致的，一个完整的语音识 别系统可大致分为三部分：（1）语音特征提取；（2）声学模型与模式匹配（识别算法）；（3）语义理解，2）研究的问题及创新点从语音识别技术在国内外的发展现状看，算法分析技术上的发展有很大的成就，但 是识别能力越高对硬件系统的要求也就越高，如要分析说话人的情绪，及听懂不同口音 的说话人的意思，就需要庞大的训练系统，存储系统等，这对于配置一般不高的终端消 费品设备是满足不了要求的。但是在一些控制领域，不需要很复杂的识别算法，却能很 好的满足智能控制的要求，这就大大的降低了对硬件系统的要求，从而也就使把这门高 新
7、技术应用到一些普通大众场合成为了可能。本项目的研究出发点也就基于此，应用语 音识别技术来控制一些低端设备，或者智能控制项目、课题等。如本项目就是建模于智 能小车语音导航系统，其内容移植姓很好，很容易嵌入到其它系统中去。3、项目研究方法、内容介绍本项目的研究内容是基于语音识别技术的基础上，用我们人类的语言来操控机器的 运行。项目的难点在于在有限资源的平台上进行语音识别的算法分析。基于语音识别控 制的智能机电一体化模型的初步设计我们建模于小车的语音导航系统。本系统的总框图 如图（1）所示。图（1）小车语音导航系统总框图考虑到系统的资源有限，我们只能作有限词汇量语音识别。所以首先只作简单的导 航:“
8、前走”、“后走”，“左走”、“右走”。在系统资源拓展后，再做更多命令的导航。A、硬件平台方案由于我们这个系统的算法分析较为复杂，又实时性要求又较高，一般的数据处理系 统达不到要求，所以须特别考虑。这里拟定几种可行性较高的方案。方案一、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)与嵌入式系统(ARM)的组合系统，利 用FPGA的高速性能对系统进行实时控制，利用ARM的高性能复杂数据处理为语音识别 算法的实现提供硬件平台。方案二、直接单独使用专用的数字信号处理芯片DSP作为本项目的实现平台，因DSP 数据速度快，片内外设资源丰富完全可以达到本项目的要求。方案三、FPGA与DSP共建系统硬件平台，FPGA为DS
9、P分担系统控制的任务，这 就可以降低DSP的要求，从而可以提高项目要求实现的速度。总之，具体硬件系统方案的选择，是本项目得以顺利进展的关键，这也是项目启动 后的第一项工作。B、软件的可行性方案语音的时域特征有短时平均能量、短时平均过零率以及基音周期。我们对语音的识 别框架主要有两种，一为基于模式匹配的动态时间归整法(DTW Dynamic Time Waiping ), 一为基于统计模型的隐马尔柯夫模型法(HMM Hidden Markov Model )。法一对系统的要 求较之法二要低，但失误率与统计模型的法二比较来说要大些，本系统的语音识别词汇 简单，无需很高的识别率，所以先择法一。软件实
10、现的总框图如图(2)所示。从图中可以看出，软件的关键在于特征提取和模式匹配，这些方面将在今后研发中 实现。图(2 )程序流程框图4、项目计划进度安排项目的进度安排总体规划如下：(I ) 2009年4月 2009年5月 项目总体规划，方案认证、确定。(2 ) 2009年6月2009年9月 硬件系统设计，耗材购买。(3 ) 2009年10月 2010年1月 软件编写，硬件调试，系统综合调试。(4) 2010年2月 2010年3月研究报告撰写，项目结题。5、本项目的学术价值和实践意义语音识别技术在实际生活中的应用具有重要的实践意义。语音识别智能控制技术在 商业领域的应用不容忽视，如商场导购系统，顾客
11、只须说出自己的欲购商品，或者购买 意图，导购系统就能给顾客指出商品位置，介绍该商品的一些信息，或者罗列一类商品 从各个方面作比较让顾客选择，当然信息的传递人类以语音为主，而机器则以语音和视 觉画面相辅相承做到电子导购系统的完全人性化；电子玩具，一种电子玩具能听懂人的 语言，从人的语言中获得命令信息而做出相应的动作，虽然现在听来匪夷所思，但随着 语音识别技术的不断发展，语音识别技术在各领域的应用研发，不久必将出现；基于语 音识别技术智能控制的婴儿监护系统，通过训练对婴儿各种不同的发声进行理解并记录 相应的意义,如“饿”、“渴”,“尿”，“委屈”、“高兴”等，从而在监护时系统及时的报告婴 儿的各方
12、面状况。基于语音识别技术智能控制的应用从大的方面讲方便普及到人们生活 的各个领域，从小的方面讲语音识别智能控制机电一体化模型的产品市场发展空间不可 估量。三、项目完成的条件和保障项日主持人和主要成员曾参与或组织完成过哪些科研项目，成果水平的社会评价；完 成本项目的研究能力、时间保证和条件保障（资料设备、科研手段等）。本项目的组成人员各负所长，能够彳艮好的合作，相互之间配合默契，是一个比较完善 的团队。项目主持人王志伟，在本项目中的主要工作是项目的总体方案规划，硬件平台的设计 搭建，软件设计的算法分析等。曾参加院级大学生研究性学习和创新性实验计划项目“窄 带调频无线收发系统”，并顺利结题；完成省
13、“挑成杯”项目“正弦信号失真度数字化测 量系统”设计制作，参加全国大学生电子设计大赛培训，做过很多课题，如“基于STM32 的数字频率合成器（DDS）的设计”，技术指标苛刻的“增益自动控制放大器”，“基于 MC145152频率可程控的锁相环电路的设计”等，有一定的硬件电路设计调试经验，程序 设计也有一定的基础，在算法分析上也有很好的理论基础。这些成果和成绩对本项目的 研发有一定的支持。项目参与者何彪胜，在本项目中的主要任务是项目的总体方案规划，软件算法分析, 以及软件的编程实现等。何同学已拿到“程序员”资格证书，参加全国电子设计竞赛培 训，在单片机应用和FPGA设计上已有一定的积累。具体完成工
14、作有“单片机与单片机通 信”、“单片机与FPGA通信”、“用单片机控制AD9851产生栽波并由单片机自身产生调 制信号进行信号的调制”、THZ-1MHZ的频率计设计”，“基于FPGA的高精度、高频率、低 失真的DDS设计”，“基于FPGA的FFT变换的实现”等。完成省“挑战杯”项目“正弦信 号失真度数字化测量系统”的设计制作，同时还具有较强的系统观念，能从宏观上正确 把握方向。项目参与者何华粱，在本项目中的主要任务是软件的算法分析，以及软件的编程实 现等。何同学正在参加全国电子设计竞赛培训，在单片机应用和FPGA设计上已有一定的 积累。具体完成工作有“FPGA实现1HZ-10MHZ的频率计设计
15、”，“基于FPGA的1-1MHZ高 精度、低失真的DDS设计”等。项目参与者彭能能，在本项目中的主要任务是硬件系统设计，项目资料的整理，以 及相关文档的撰写。彭同学现已自学电路，低频和高频等重要课程以及制作电路板方面， 并都取得了非常好的效果，同时彭同学具有较强的系统观念和分析能力，能从宏观上正 确把握方向，特别是擅长电路分析及编程。另外，彭同学正在参加全国大学生电子设计 竞赛的培训。项目参与者刘长江，在本项目中的主要任务是硬件平台的设计搭建，以及软件的编 程实现。刘同学有很好的C语言基础，编程能力及程序调试能力强，擅长电路分析及编程, 曾完成基于AT89S51单片机和ISP数字通信的设计，并完成了 08年机电展”公园自动浇水 系统”的软件编程部分，同时参与并辅助完成了多个课题的编程工作。此外，创新基地实验室拥有足够完整的开发工具，高端示波器、频谱分析仪、FPGA 开发板，以及DSP实验箱等，为本项目的完成提供了有力保障。四、经费预算序号经费开支科目经费预算金额（元）1资料赛10002材料费75003文印费2004调研费
