舰载指控语音识别系统的设计与实现.pdf

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1、第39卷第5期2010年10月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGVoL39No．5Oct．2010舰载指控语音识别系统的设计与实现周国祥，牛晓博，赵虎，冯剑川(海军蚌埠士官学校，安徽蚌埠233012)摘要：现代海战的快节奏，客观上要求舰载指挥控制系统的反应时间越短越好，而作战信息的键盘输入已成为缩短系统反应时间的制约因素。采用语音输入是缩短舰载指控系统反应时间的理想手段。在分析语音识别原理的基础上，设计了一个基于ARM微控制器的语音识别子系统，用于嵌入式系统中的语音识别，并提出了采用孤立词特定人系统与专家系统知识库相结合的方法实现舰载指控系统语音输

2、入的具体方案。结果表明，该系统设计合理可行，具有语音识别效果好、准确性高等特点。关键词：语音识别；舰载指控；ARM中图分类号：U675．7；TP311文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)05-0205—03目前，舰载指控系统能较好地完成威胁判断、态势评估、辅助指挥决策等任务，但作战信息的输入仍采用键盘方式。键盘输入速度慢、易出错，并且会分散指挥员注意力，这些因素已经成为缩短舰载指控系统反应时间的制约因素。要缩短舰载指控系统的反应时间，就必须改善信息输入手段，尽量减少人工操作所花费的时间。随着计算机技术和人工智能技术的发展，语音输入已成为一种理想的

3、信息输入手段[1]。语音识别根据其识别处理的范围可以分为：特定人或非特定人；小、中、大词汇量；孤立字语音识别或连续语音识别。此外，很重要的是系统对说话人的说话方式是否有限制，是书面语、有限句型或自然口语。舰载指控系统识别的是特定指挥员的各种口令，口令一般由i---6个字词组成。这些口令有固定模式，各口令之间有停顿，口令数量是有限的，所以这个语音识别系统是一个特定人、特定小词汇量的连续语音识别系统[2]。孤立字语音识别技术国内外研究得较多，也达到了很高的水平，完全可以实用。l语音识别的基本原理及方法语音识别系统建立在一定的硬件和软件平台基础上，将语音识别的方法通过程

4、序语言加以实收稿日期：2009—08—04修回日期：2009—09—16作者简介：周国祥(1980一)，男，学士，讲师。研究方向：智能信息处理与指挥自动化E-mail：chanjuan0924@163．com．现。语音识别过程分为两个步骤：第一步是系统建模阶段，其任务是建立基本的声学模型及进行文法分析的语言模型；第二步是识别阶段，按照一定的准则和测度与系统模型进行比较，通过判决得出识别结果。语音识别的基本原理，见图1。图1语音识别的一般流程孤立词语音识别的一般方法有采用判别函数或准则的方法、动态时间归正(DTW)法、矢量量化(VQ)法、基于隐马尔可夫算法(HMM)

5、等方法‘3l。2系统设计2．1硬件设计2．1．1系统组成以Samsung公司的$3C2410ARM芯片为核心，配合A／D、D／A电路，控制电路，接口电路和存储电路来实现语音识别的训练和识别过程。电源由外部5V电源供电。采用Philips公司的UDAl341TS音频数字信号编译码器，UDAl341TS可将立体声模拟信号转换为数字信号，同样也能把数字信号转换成模拟信号，并可用PGA(可编程增益控制)、AGC(自动增益控制)对模拟信号进行处理，对数字信号，该芯片还提供了DSP(数字信号处理)功能。输入／输出电路由话筒、扬声器、LCD液晶显示器、键盘和电路组成。205第5

6、期船海工程第39卷语音模拟信号经过话筒输入然后进行预处理，包括A／D转换、自动增益控制等。A／D采样频率为8kHz，是语音信号的采样频率。存储部分选用4M×16bitFlashAM291。V160DB芯片，用来烧写程序，2片32M×16bit大容量的SDRAM芯片型号为HY57V561620。4kbitE2PROMAT24C04，以及20针JTAG口等。系统硬件组成见图2E州。LED液品活筒ll扬声器ARMS3C2410EEPROMIIFLASHAT24C04

7、

8、AM29LV160DB图2系统硬件组成2．1．2系统1_作过程UDAl341TS语音芯片通过IIS(I

9、nter-ICSoundbus，12S)接口与$3C2410微控制器进行音频通信，此外该芯片带有L3接口，进行内部寄存器设置，如音量控制、低音加强等，L3接口与3个GPIO口连接[5]。IIS是Sony、Philips等公司提出的串行数字音频总线协}义。IIS总线只传送声音数据，L3接口发送控制信息。$3C2410通过L3接口向UDAl341语音芯片发送控制信息，发送过程分地址模式和数据传送模式。地址模式主要用来选择所要发送数据的目的寄存器。数据传送模式数据可以双向传送。地址模式、数据传送模式选择由I。3MODE口线的电平时序决定，在设定时，地址模式在先，数据传送

10、模式在后，