一種可穿戴的智能語音輸入設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可穿戴的智能語音輸入設備。該智能語音輸入設備包括可穿戴式電子設備、以及帶有麥克風的耳機；所述耳機內設有藍牙通信模塊（200）；所述可穿戴式電子設備中設有藍牙通信模塊（300）、語音識別模塊（400）、系統控制模塊（500）；所述耳機與語音識別模塊（400）通過藍牙通信模塊（200、300）建立連接，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的語音控制信號；所述語音識別模塊（400）與系統控制模塊（500）之間建立數據連接通道，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的數據控制信號。本實用新型利用藍牙通信技術以及語音識別技術，用藍牙耳機實現人與可穿戴式電子設備的語音交互，使電子設備的操作更加便捷高效。
【專利說明】一種可穿戴的智能語音輸入設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電子設備的智能控制裝置，具體而言是利用無線藍牙通信技術和語音識別技術，通過語音直接控制電子設備的智能語音輸入設備。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展，各種新型的科技產品層出不窮。人們在享受最新科技產品的同時，對產品性能的要求也越來越高。人們希望新的科技產品應該以“人”為本，而不是使人成為科技產品的“奴隸”;應該以人類的語言和方式來與科技產品“打交道”，而不是以產品的方式。為了實現以人為本的宗旨，越來越多的科技產品在研發和升級，以學會和適應人類的習慣。
[0003]可穿戴式電子設備是一種比較典型的“人”性化產品，戴在手腕上、胳膊上，掛在胸前、綁在腰上，嵌在鞋子里、衣服里等，產品豐富，滲透到各個領域，且越來越智能，功能也越來越全面，有了這些可穿戴式電子設備，人們可以越來越方便地進行遠程通信以及實現其他互聯網設備功能。
[0004]雖然許多電子設備解決了與網絡互連的問題，也更便捷、人性化，但在與“人”的交互中仍然不足。對于可穿戴式電子設備，由于設計受體積的影響，沒能像PC等科技產品那樣提供開闊友好的界面，也沒有方便可控的鍵盤等，使得可穿戴式電子設備在操作控制上受到了很大限制。同時，由于可穿戴式電子設備穿戴位置的多樣和不確定性，單以可穿戴式電子設備自身所帶的人機交互方式很難從真正意義上解放雙手，做到以“人”為本。簡言之，因受限于可穿戴式電子設備體積較小及穿戴位置的不確定性，傳統的鍵盤及觸摸搖桿等人機交互方式，很難再適應這種新的科技產品。
[0005]現有技術中也已經出現過一些語音輸入輸出的人機交互方式，但由于語音傳輸有其散射性等特點，使得用戶在語音交互過程中面臨信息的不安全性及不保密性問題。另外，嘈雜的環境也給用戶在視聽和語音輸入方面帶來噪聲，從而影響人機交互效果。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種新型的電子設備控制裝置，突破現有技術中人機交互方式的局限；尤其對于可穿戴式電子設備，要改變現有技術條件下因設備體積較小給操作控制帶來的不便。
[0007]本實用新型解決上述技術問題的技術方案是，一種可穿戴的智能語音輸入設備，包括可穿戴式電子設備、以及帶有麥克風的耳機；
[0008]所述耳機內設有藍牙通信模塊；所述可穿戴式電子設備中設有藍牙通信模塊、語音識別模塊、系統控制模塊；
[0009]所述耳機與語音識別模塊通過藍牙通信模塊建立連接，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的語音控制信號；
[0010]所述語音識別模塊與系統控制模塊之間建立數據連接通道，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的數據控制信號。
[0011]所述語音識別模塊，利用語音識別技術，實現語音控制信號和數據控制信號的相互轉換，實現人機交互。
[0012]為提高語音信號的質量，改善人機交互效果，所述耳機內設有語音輸入降噪模塊，該降噪模塊包括外殼，麥克風、以及設于外殼內的聲導管，所述聲導管的內徑從前至后呈梯度變化，形成具有二階以上的濾波音腔；所述聲導管一端通向麥克風，另一端通向外部空間。
[0013]所述聲導管的靠近麥克風一端內徑較大，另一端內徑較小。所述聲導管內具有三階或四階濾波音腔。所述外殼上設有進音孔，進音孔與聲導管相通。所述外殼內設有固定靴，麥克風和聲導管均通過固定靴予以固定
[0014]在前述技術方案的基礎上，本實用新型利用前述智能語音輸入設備，對可穿戴式電子設備進行控制，工作步驟如下:
[0015]步驟一:開啟可穿戴式電子設備和耳機的藍牙通信模塊，使兩者分別處于搜索和可被搜索的工作狀態；
[0016]步驟二:可穿戴式電子設備和耳機通過搜索、確認，通過藍牙通信模塊建立通信連接;
[0017]步驟三:耳機上自帶的麥克風接收用戶發出的語音控制信號，并進行降噪處理；
[0018]步驟四:通過藍牙通信模塊，耳機將其接收到的語音控制信號傳送到語音識別模塊；
[0019]步驟五:語音識別模塊對語音控制信號進行識別，并轉換為計算機系統能夠識別的二進制數據，即用于控制可穿戴式電子設備的數據控制信號；
[0020]步驟六:語音識別模塊將數據控制信號傳送到系統控制模塊，系統控制模塊按照數據控制信號的內容，對可穿戴式電子設備的工作狀態進行控制。
[0021]為實現人機互動和雙向傳送信息，本實用新型所述可穿戴的智能語音輸入設備還包括如下工作步驟:
[0022]步驟七:系統控制模塊將可穿戴式電子設備的工作狀態信息，按照所述步驟一至步驟六相反的方向，逆向反饋至耳機，用戶通過耳機獲得反饋的信息。
[0023]本實用新型利用藍牙通信技術以及語音識別技術，用藍牙耳機實現人與可穿戴式電子設備的語音交互，使電子設備的操作更加便捷。同時，通過特殊的結構設計實現對音頻信號的降噪處理，提供清澈的聲源，增強語音交互的命中率。另外，耳機的輸入輸出方式，使人與設備的語音交互過程不會被第三人聽到，解決了現有技術中語音交互的保密性和安全性問題。通過藍牙協議來通信有利于可穿戴式電子設備減少物理接口的設計，給可穿戴式電子產品節省更多的設計空間，讓設計者設計出更美觀大方的穿戴式產品。并且無線藍牙技術所使用的頻段為2.4G的公用頻段，以及本身具有的低功耗等特點都給設備到人的交互提供最佳的解決方案。以藍牙耳機作為可穿戴式設備的輸入輸出接口完全能滿足人性化交互的需求且真正意義上的解放雙手。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型整體結構示意圖；[0025]圖2為本實用新型語音輸入降噪模塊外部形狀示意圖；
[0026]圖3為本實用新型語音輸入降噪模塊內部結構示意圖，是圖2中B-B向剖面圖；
[0027]附圖中，各標號所代表的部件名稱如下:
[0028]100、語音輸入降噪模塊，200、藍牙通信模塊，300、藍牙通信模塊，400、語音識別模塊、500、系統控制模塊；1、語音輸入降噪模塊的外殼,2、固定靴,3、聲導管，4、麥克風,5、進首孑L°
【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0030]本實用新型可穿戴的智能語音輸入設備，包括可穿戴式電子設備、以及帶有麥克風的耳機。所述耳機內設有藍牙通信模塊200 ;所述可穿戴式電子設備中設有藍牙通信模塊300、語音識別模塊400、系統控制模塊500 ;可穿戴式電子設備及耳機的藍牙通信模塊，具備相同的電氣特性及物理特性，遵守相同的藍牙規范。
[0031]所述耳機與語音識別模塊400通過藍牙通信模塊200、300建立連接，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的語音控制信號；
[0032]所述語音識別模塊400與系統控制模塊500之間建立數據連接通道，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的數據控制信號。
[0033]以前述技術方案為基礎，本實用新型利用智能語音輸入設備對可穿戴式電子設備進行控制，工作步驟如下:
[0034]步驟一:開啟可穿戴式電子設備和耳機的藍牙通信模塊200、300，使兩者分別處于搜索和可被搜索的工作狀態；
[0035]步驟二:可穿戴式電子設備和耳機通過搜索、確認，通過藍牙通信模塊200、300建立通信連接；
[0036]步驟三:耳機上自帶的麥克風接收用戶發出的語音控制信號，并進行降噪處理；
[0037]步驟四:通過藍牙通信模塊200、300，耳機將其接收到的語音控制信號傳送到語音識別模塊400 ；
[0038]步驟五:語音識別模塊對語音控制信號進行識別，并轉換為計算機系統能夠識別的二進制數據，即用于控制可穿戴式電子設備的數據控制信號；
[0039]步驟六:語音識別模塊400將數據控制信號傳送到系統控制模塊500，系統控制模塊500按照數據控制信號的內容，對可穿戴式電子設備的工作狀態進行控制。
[0040]為實現人機互動和雙向傳送信息，本實用新型所述可穿戴的智能語音輸入設備還包括如下工作步驟:
[0041]步驟七:系統控制模塊500將可穿戴式電子設備的工作狀態信息，按照所述步驟一至步驟六相反的方向，逆向反饋至耳機，用戶通過耳機獲得反饋的信息。
[0042]執行上述步驟時，可穿戴式電子設備工作在主機模式下，藍牙耳機工作在從機模式。首先要開啟藍牙耳機使其進入可被搜索狀態，接著開啟可穿戴式電子設備進入搜索模式，搜索附近的藍牙耳機，并將搜索到的藍牙設備列表。在搜索到的藍牙列表里可選擇需配對的耳機進行配對，建立基礎連接。在建立基礎連接后，開啟語音鏈路，為后續的語音輸入輸出提供基礎支持。
[0043]語音識別模塊400的設計，主要考慮如下三個方面問題。
[0044]其一，對用戶發出的語音命令進行識別。語音識別模塊需具備完整的語音命令庫，能接收由藍牙耳機發送過來的語音命令并進行識別，且需對模糊的相近的語音命令提供支持，并有自我學習能力，逐漸適應各種口音及習慣用語，提高語音識別率。用戶也可以通過對語音命令庫的學習，更高效地實現人機互動。
[0045]其二，將識別后的語音命令“翻譯”成對應的二進制命令，以便讓機器識別。對于具有二義性或多義性的語音命令需給出翻譯的所有可能結果，以供用戶去做出正確的操作。
[0046]其三，對于“翻譯”出來的多義性或錯誤的語音命令，提示用戶進行選擇、確認和取消等操作。作為語音識別功能的補充，減少用戶的誤操作。[0047]為提高語音信號的質量，改善人機交互效果，所述耳機內設有語音輸入降噪模塊。如圖1、圖2所示，該降噪模塊包括外殼1、麥克風4，所述外殼I上設有進音孔5，外殼I內部設有聲導管3，所述聲導管3的內徑從外至內呈梯度變化，形成具有二階以上的濾波音腔；所述聲導管3 —端通向麥克風4，另一端與進音孔5想通，并通向外部空間。所述外殼I內設有固定靴2，麥克風4和聲導管3均通過固定靴2予以固定。
[0048]語音輸入降噪模塊100工作時，語音信號通過外殼I的進音孔5傳輸到聲導管3中，經過聲導管3的濾波，進行被動降噪處理，再由麥克風4將語音信號轉換電信號、數字信號，最終獲得較為純凈的音源信號，經藍牙通信模塊200、300，傳送至可穿戴式電子設備。
[0049]為使降噪效果達到理想狀態，所述聲導管3內宜具有三階或四階濾波音腔為佳；所述聲導管3靠近麥克風4的一端內徑較大，另一端內徑較小，在聲音進入通道上由外至內形成一個逐步增大呈梯度變化的濾波音腔。
[0050]本實用新型語音輸入降噪模塊利用三階或四階濾波音腔的獨特結構設計，并且通過有限元工具軟件優化濾波音腔的梯度尺寸，可有效提高音頻輸入設備對目標語音頻帶外聲波的抑制能力，并提高聲波在聲導管3中的透射系數，從而顯著改善語音輸入裝置的降噪效果。
[0051]聲導管3內濾波音腔的設計，目標是優化聲導管3的反射系數和透射系數，在此過程中主要運用了聲波導管理論。根據聲波導管理論，聲波在導管中的傳播遵循特定的規律，研究結果表明，聲波的反射系數(rp)和透射系數U1)與導管的橫截面面積、內徑有相關性，體現為如下公式:
[0052]
5=堂=&^ ; 奇
[0053]上述公式中各變量的代表的含義分別為，
[0054]rp:反射系數P:聲壓
[0055]S21:S1/S2S1:孔一端的面積 S2:孔另一端的面積
[0056][0057]上述公式中各變量的代表的含義分別為，
[0058]tx:透射系數
[0059]S12:S2/S1
[0060]根據上述規律，通過軟件不停調試優化濾波音腔的梯度尺寸，從而達到最佳的優化設計。
[0061]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種可穿戴的智能語音輸入設備，包括可穿戴式電子設備、以及帶有麥克風的耳機；其特征在于， 所述耳機內設有藍牙通信模塊(200);所述可穿戴式電子設備中設有藍牙通信模塊(300),語音識別模塊(400)、系統控制模塊(500); 所述耳機與語音識別模塊(400)通過藍牙通信模塊(200、300)建立連接，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的語音控制信號； 所述語音識別模塊(400)與系統控制模塊(500)之間建立數據連接通道，并相互傳送用于控制可穿戴式電子設備的數據控制信號。
2.根據權利要求1所述的可穿戴的智能語音輸入設備，其特征在于，所述耳機內設有語音輸入降噪模塊(100),該降噪模塊包括外殼(I),麥克風(4)、以及設于外殼(I)內的聲導管(3)，所述聲導管(3)的內徑從前至后呈梯度變化，形成具有二階以上的濾波音腔；所述聲導管(3) —端通向麥克風(4),另一端通向外部空間。
3.根據權利要求2所述的可穿戴的智能語音輸入設備，其特征在于，所述聲導管(3)的靠近麥克風(4) 一端內徑較大，另一端內徑較小。
4.根據權利要求3所述的可穿戴的智能語音輸入設備，其特征在于，所述聲導管(3)內具有三階或四階濾波音腔。
5.根據權利要求2或3或4所述的可穿戴的智能語音輸入設備，其特征在于，所述外殼(I)上設有進音孔(5)，進音孔(5)與聲導管(3)相通。
6.根據權利要求2或3或4所述的可穿戴的智能語音輸入設備，其特征在于，所述外殼(O內設有固定靴(2)，麥克風(4)和聲導管(3)均通過固定靴(2)予以固定。
【文檔編號】G10L15/22GK203760076SQ201420114488
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】狄敏, 周衛平, 朱元洪 申請人:江蘇南大電子信息技術股份有限公司, 丹麥艾德聲股份有限公司