一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统及方法技术方案

本发明专利技术一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统及方法属于无人机蜂群的远程控制领域，是涉及基于语音识别进行操控的无人机控制技术，具体涉及一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统及方法，包括如下模块：语音信号采集放大模块，用于语音信号的采集和记录以及对语音信息进行预处理；LCD显示模块，用于显示经过语音识别处理后的控制指令信息、对应的控制指令编码以及传输结果；语音识别算法模块；本发明专利技术通过远程控制的方式，将语音信息并转换为指令编码，实现对无人机的远程控制；在特征匹配算法中，采用了改进的动态时间归整，减少识别时间，提高了语音识别准确率，以及降低了因为停顿导致的搜索路径的延时。

【技术实现步骤摘要】
一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统及方法
本专利技术属于无人机蜂群的远程控制领域，是涉及基于语音识别进行操控的无人机控制技术，具体涉及一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统及方法。
技术介绍
无人机蜂群技术的实质就是无人机大规模编组飞行，地面信号站对无人机蜂群进行管理控制，将构建统一作战场景、编队控制与调整、根据需要在短时间内将编队协同传达至蜂群网络中，这是目前国内外无人机领域中一个重要的探索方向。据专家介绍，无人机蜂群技术在军事领域的应用价值巨大，一旦技术成熟，将深刻改变现有的战场规则。在传统中，主要通过利用操作杆实现对无人机的飞行控制，以及一架无人机对应一个操作杆，且需要经过操作培训，存在着操作复杂以及培训时间久等问题，以及对装备的携带上存在着一定的不便。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有无人机蜂群协同技术的不足，提供一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统及方法，增加了无人机蜂群协同的方便性和一致性。本专利技术一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，包括如下模块：语音信号采集放大模块，用于语音信号的采集和记录以及对语音信息进行预处理；LCD显示模块，用于显示经过语音识别处理后的控制指令信息、对应的控制指令编码以及传输结果；语音识别算法模块，用于对预处理后的语音信息进行特征提取，并进行匹配识别，所述语音识别算法模块包括相连的语音接收模块和语音特征提取匹配模块；无线射频传输模块，用于发送向无人机蜂群发送根据识别后的语音信息得到的控制指令，并向语音识别算法模块传输动作结果；外置存储模块，用于存储语音模板，该语音模板为经过训练得到的语音特征参数；无人机蜂群主控调度模块，用于在接受到控制指令后实现无人机蜂群按照控制指令指引完成不同的动作和控制，并通过无线射频传输模块向语音识别算法模块反馈动作结果；供电模块，用于提供电源；所述语音信号采集放大模块、LCD显示模块、供电模块及外置存储模块均与语音识别算法模块相连，所述无人机蜂群主控调度模块通过无线射频传输模块与语音识别算法模块相连；所述语音接收模块与所述语音信号采集放大模块相连，所述语音特征提取匹配模块与语音识别算法模块相连。优选地，语音信号采集放大模块包括音频采样装置通过偏置电路连接有运算放大器，所述运算放大器与所述语音识别算法模块相连。优选地，音频采样装置为AT9912麦克风，所述运算放大器为运放MCP601。优选地，LCD显示模块包括ili9320芯片和LCD显示器，所述LCD显示器通过ili9320芯片与语音识别算法模块相连。优选地，语音识别算法模块为STM32F407处理器，STM32F407处理器的FSMC接口与ili9320芯片相连，STM32F407处理器的ADC1接口与语音信号采集放大模块的运算放大器相连，STM32F407处理器的SPI1接口与无线射频传输模块相连，STM32F407处理器内还设置有一内部存储器，所述内部存储器与所述外置存储模块相连。优选地，无线射频传输模块为nRF24L01无线收发器。优选地，外置存储模块为NANDFLASH存储器。优选地，供电模块为电源，所述电源通过相连的稳压器和稳压二极管与语音识别算法模块相连。优选地，无人机蜂群主控调度模块为STM32F3控制器。一种基于语音识别的无人机蜂群调度方法，利用一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统实现，所述方法如下：指挥员通过音频采样装置采集语音信息，经过运算放大器后，再将语音信息转化为数字信号，并输入至语音识别算法模块中，通过对语音信号进行预加重、分帧加窗和端点检测完语音信息预处理，并通过梅尔频率倒谱系数完成提取该指挥员语音特征的提取，将特征提取结果与外置储存模块中存储的语音模板进行匹配；当所提取的特征与外置储存模块中预储存的语音模板相匹配，则该匹配的语音模板为获得的指挥员语音指令，并在语音识别算法模块中对获得的指挥员语音指令进行对应编号，并将所得到的指令编号发送至无人机蜂群主控调度模块中，无人机蜂群主控调度模块接收到指令编号完成相应的动作；语音信息的特征提取，在训练阶段将语音特征参数存储于外置存储模块，形成语音特征参数模板库；当指挥者在输出指令信息时，语音信息经过预处理、特征提取后，将指令信息特征参数与模板库中语音特征参数实现匹配，实现对语音信息的识别；预先根据制定的语音指令编号规则，在语音识别算法模块中利用代码将经过识别后的语音指令转换对应的指令编号；整个过程中，LCD显示模块显示获取后的语音信息和指令、显示无人机反馈结果，以及显示指令是否发送接收成功；其中，将特征提取结果与外置储存模块中预存储的语音模板进行匹配时，由于在匹配路径计算过程中存在许多无用数据，基于DTW的原理上，根据人语语速一定的特性，首先将搜索范围限定为最大斜率和最小斜率分别为2和0.5的菱形范围内，然后在此基础上松弛起点终点，具体为：固定起终点的范围，在对起点赋值，判断是否处于有效范围，如果处于有效范围，则根据欧式距离公式计算误差，选择最小误差，计算累计误差，结合DTW路径搜索算法获得误差最小的路径，即匹配成功。本专利技术的有益效果主要体现在：本专利技术通过远程控制的方式，将语音信息并转换为指令编码，实现对无人机的远程控制；在特征匹配算法中，采用了改进的动态时间归整，减少识别时间，提高了语音识别准确率，以及降低了因为停顿导致的搜索路径的延时。本专利技术还具有如下有益效果：1.显示了语音指令信息和无人机蜂群反馈信息；2、单独的语音模板存储空间，MFCC特征向量可大量存储；3、STM32F407中内置的FPU，使得特征提取算法避免经历浮点定点化处理使其精度降低。附图说明图1是本专利技术语音识别流程图。图2是本专利技术的系统流程图。图3为语音信息采集放大电路。图4为ili9320芯片与STM32F407处理器连接示意图。图5为nRF24L01无线收发器连接示意图。图6为供电模块电压转换电路示意图。图7为STM32F407处理器内外部连接示意图。图8为固定起终点搜索路径至松弛起终点搜索路径示意图。具体实施方式本专利技术一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，包括如下模块：语音信号采集放大模块，用于语音信号的采集和记录以及对语音信息进行预处理；LCD显示模块，用于显示经过语音识别处理后的控制指令信息、对应的控制指令编码以及传输结果；语音识别算法模块，用于对预处理后的语音信息进行特征提取，并进行匹配识别，所述语音识别算法模块包括相连的语音接收模块和语音特征提取匹配模块；无线射频传输模块，用于发送向无人机蜂群发送根据识别后的语音信息得到的控制指令，并向语音识别算法模块传输动作结果；外置存储模块，用于存储语音模板，该语音模板为经过训练得到的语音特征参数；无人机蜂群主控调度模块，用于在接受到控制指令后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，其特征在于，包括如下模块：/n语音信号采集放大模块，用于语音信号的采集和记录以及对语音信息进行预处理；/nLCD显示模块，用于显示经过语音识别处理后的控制指令信息、对应的控制指令编码以及传输结果；/n语音识别算法模块，用于对预处理后的语音信息进行特征提取，并进行匹配识别，所述语音识别算法模块包括相连的语音接收模块和语音特征提取匹配模块；/n无线射频传输模块，用于发送向无人机蜂群发送根据识别后的语音信息得到的控制指令，并向语音识别算法模块传输动作结果；/n外置存储模块，用于存储语音模板，该语音模板为经过训练得到的语音特征参数；/n无人机蜂群主控调度模块，用于在接受到控制指令后实现无人机蜂群按照控制指令指引完成不同的动作和控制，并通过无线射频传输模块向语音识别算法模块反馈动作结果；/n供电模块，用于提供电源；/n所述语音信号采集放大模块、LCD显示模块、供电模块及外置存储模块均与语音识别算法模块相连，所述无人机蜂群主控调度模块通过无线射频传输模块与语音识别算法模块相连；/n所述语音接收模块与所述语音信号采集放大模块相连，所述语音特征提取匹配模块与语音识别算法模块相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，其特征在于，包括如下模块：
语音信号采集放大模块，用于语音信号的采集和记录以及对语音信息进行预处理；
LCD显示模块，用于显示经过语音识别处理后的控制指令信息、对应的控制指令编码以及传输结果；
语音识别算法模块，用于对预处理后的语音信息进行特征提取，并进行匹配识别，所述语音识别算法模块包括相连的语音接收模块和语音特征提取匹配模块；
无线射频传输模块，用于发送向无人机蜂群发送根据识别后的语音信息得到的控制指令，并向语音识别算法模块传输动作结果；
外置存储模块，用于存储语音模板，该语音模板为经过训练得到的语音特征参数；
无人机蜂群主控调度模块，用于在接受到控制指令后实现无人机蜂群按照控制指令指引完成不同的动作和控制，并通过无线射频传输模块向语音识别算法模块反馈动作结果；
供电模块，用于提供电源；
所述语音信号采集放大模块、LCD显示模块、供电模块及外置存储模块均与语音识别算法模块相连，所述无人机蜂群主控调度模块通过无线射频传输模块与语音识别算法模块相连；
所述语音接收模块与所述语音信号采集放大模块相连，所述语音特征提取匹配模块与语音识别算法模块相连。


2.如权利要求1所述一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，其特征在于，所述语音信号采集放大模块包括音频采样装置通过偏置电路连接有运算放大器，所述运算放大器与所述语音识别算法模块相连。


3.如权利要求2所述一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，其特征在于，所述音频采样装置为AT9912麦克风，所述为运放MCP601。


4.如权利要求2所述一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，其特征在于，所述LCD显示模块包括ili9320芯片和LCD显示器，所述LCD显示器通过ili9320芯片与语音识别算法模块相连。


5.如权利要求4所述一种基于语音识别的无人机蜂群调度系统，其特征在于，所述语音识别算法模块为STM32F407处理器，STM32F407处理器的FSMC接口与ili9320芯片相连，STM32F407处理器的ADC1接口与语音信号采集放大模块的运算放大器相连，STM32F407处理器的SPI1接口与无线射频传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亚威，孙景峰，陈永辉，冯伟强，
申请(专利权)人：西安羚控电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61