【摘要】：為了減少激光致聲對水下目標(biāo)遙感的實(shí)時性和有效性的影響,分析了激光超聲誘導(dǎo)與光聲效應(yīng)原理,采用語音識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)字符化編碼,探討語音信息的基頻編碼和控制激光發(fā)射的碼型結(jié)構(gòu)。搭建了實(shí)驗測試系統(tǒng),利用波長為1.06μm的脈沖激光進(jìn)行水下超聲激勵,通過對水下激光聲信號采集處理,完成了實(shí)驗室空中平臺到水下目標(biāo)的實(shí)時語音控制。結(jié)果表明,非特定人的語音指令識別與編碼方法有效實(shí)現(xiàn)了可變基頻的激光超聲水下目標(biāo)控制。該研究為激光聲水下目標(biāo)遙感應(yīng)用提供了一種新的技術(shù)途徑。
【圖文】：

帕嘭郵疽?圖如圖2所示。Fig.2Blockdiagramofthetransmittingend圖中主控MCU接收指令數(shù)據(jù)并進(jìn)行可變基頻編碼，通過I/O端口P0．0發(fā)送編碼數(shù)據(jù)經(jīng)“邏輯與”電路驅(qū)動激光器，實(shí)現(xiàn)激光ASK脈沖調(diào)制。圖中，ＲXD(receivedata)為接收數(shù)據(jù)，TXD(transmitdata)為發(fā)送數(shù)據(jù)，MICP(microphonepositive)為麥克風(fēng)正極，MICN(microphonenegative)為麥克風(fēng)負(fù)極，USAＲT(universalsynchronousasynchronousreceivertransmitter)為通用同步異步收發(fā)，，1A與1Y分別為一對輸入和輸出引腳。接收端通過水聽器采集激光聲信號并轉(zhuǎn)換為電信號，圖3所示為接收端信號電路連接。Fig.3Blockdiagramofthereceivingend圖3中MCU內(nèi)部定時器觸發(fā)外部端口對TTL電平進(jìn)行采樣，當(dāng)端口檢測到信號時，由軟件控制MCU對外部信號進(jìn)行幀同步和位同步，得到其中傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)，完成對數(shù)字信號的解碼處理。模擬水下目標(biāo)的小車控制是采用L298N雙H橋直流電機(jī)驅(qū)動芯片驅(qū)動雙直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)。3．3系統(tǒng)軟件設(shè)計3．3．1字符化編碼語音識別是在線完成的，對用戶實(shí)時的語音信息進(jìn)行自動識別，其過程可分為“前端”和“后端”兩大模塊:“前端”模塊主要實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)檢測、降噪、特征提取等;“后端”模塊是利用訓(xùn)練好的“聲學(xué)模型”和“語言模型”對用戶說話的特征向量進(jìn)行統(tǒng)計模式識別，得到所包含的文字信息。語音識別的流程采用口令模式可以降低環(huán)境噪聲對語音識別的干擾，在每次識別前先說出一級口令，使系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，然后說出要識別的指令;最后將語音識別結(jié)果通過PrintCom()函數(shù)調(diào)用國標(biāo)擴(kuò)展字符集由串口輸出對應(yīng)的字符化數(shù)據(jù)，字符化的流程圖如圖4所示。Fig.4Flowchartofspeechcharacterization3．3．2可變基頻ASK編解碼及目標(biāo)控制軟件系統(tǒng)采用可變基頻的ASK編碼激光調(diào)制，即?

激光技術(shù)2017年5月15Hz，20Hz基頻中，“前進(jìn)”指令對應(yīng)串行輸出的字符化數(shù)據(jù)為0xC70xB00xBD0xF80x0D0x0A，其中后兩個字節(jié)為結(jié)束標(biāo)志“\r\n”的對應(yīng)代碼。發(fā)送端MCU通過串口接收到語音字符化數(shù)據(jù)后，先存儲在緩存區(qū)，再將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行單極性歸零編碼，按照定義的幀格式進(jìn)行基頻分幀后輸出適合控制脈沖激光器的編碼信號。首次發(fā)送“前進(jìn)”指令可變基頻輸出的編碼波形如圖5所示。Fig.5Waveformdiagramof“forward”instructioncode圖5中從左到右的頻率分別為10Hz，15Hz，20Hz，10Hz，波形顯示相鄰幀之間有較長的幀間隔(大于最長碼元間隔)，以便識別下一幀的數(shù)據(jù)。從第5幀和第9幀開始分別是第2次和第3次重復(fù)發(fā)送“前進(jìn)”指令的字符化編碼數(shù)據(jù)，與第1次發(fā)送“前進(jìn)”的指令代碼相同。第3次發(fā)送“前進(jìn)”指令的可變基頻編碼由水聽器采集、濾波整形后的對應(yīng)波形如圖6所示。圖中1號序列為水聽器采集到的模擬信號波形，2號序列為整形后的TTL電平信號。波形中3幀數(shù)據(jù)的基頻分別為20Hz，10Hz，15Hz，指令代碼0xC70xB00xBD與圖5中的前3幀相同。Fig.6Waveformdiagramof“forward”instructioncodeaftershaping為了驗證數(shù)據(jù)指令長度對識別結(jié)果正確性的影響，實(shí)驗中通過3個非特定人發(fā)音分別對包括一級口令“命令”在內(nèi)的4組長度不同的指令進(jìn)行測試，由于系統(tǒng)所用芯片支持不超過10個漢字的語音識別，測試采用的4組指令分別為:命令、前進(jìn)、前進(jìn)50m左轉(zhuǎn)、1號開發(fā)板測試成功。說話者對每條指令重復(fù)20次，測試結(jié)果為當(dāng)漢字長度為2個漢字時準(zhǔn)確性達(dá)到90%以上;當(dāng)為6個漢字時，準(zhǔn)確性達(dá)到75%;當(dāng)為8個漢字時，準(zhǔn)確性達(dá)到40%，因此同一個人發(fā)音的情況下，指令越短，包含的漢字個數(shù)越少，識別準(zhǔn)確性越高;當(dāng)指令長度接近10個漢字時，識別的準(zhǔn)確性顯
【作者單位】： 桂林電子科技大學(xué)信息與通信學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(61461014) 廣西高�？蒲谢鹳Y助項目(KY2015YB098)
【分類號】：O426.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李莉;吳迪;;基于SystemView的AM通信系統(tǒng)仿真設(shè)計[J];實(shí)驗室研究與探索;2015年09期

2 黃靈鷺;何寧;馮太琴;何志毅;;海氣信道下激光致聲下行水聲通信系統(tǒng)探討[J];激光與紅外;2014年09期

3 范東洋;張明敏;彭水;;一種水下激光聲通信聲源的設(shè)計方法[J];激光技術(shù);2013年03期

4 劉家慶;;基于VHDL的2FSK調(diào)制解調(diào)器設(shè)計[J];電子技術(shù);2010年11期

5 李秋實(shí);羅洪;胡永明;倪明;;三角波形激光脈沖在液體中致聲的特性分析[J];激光技術(shù);2010年03期

6 李秋實(shí);羅洪;胡永明;倪明;;正弦脈沖激光激發(fā)聲波的熱膨脹機(jī)制理論[J];聲學(xué)技術(shù);2010年02期

7 李秋實(shí);王澤鋒;胡永明;;提高液體中脈沖激光致聲轉(zhuǎn)換效率的理論研究[J];激光與紅外;2009年10期

8 趙瑞;徐榮青;梁忠誠;陸建;倪曉武;;激光激發(fā)水中產(chǎn)生超聲波的實(shí)驗研究[J];光學(xué)與光電技術(shù);2009年04期

9 宗思光;王江安;王雨虹;苗海;;激光聲源特性研究及海洋應(yīng)用[J];應(yīng)用光學(xué);2008年03期

10 陳清明;程祖海;朱海紅;;脈沖激光在水中激發(fā)聲脈沖的光聲能量轉(zhuǎn)換效率[J];中國激光;2007年03期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 田家興;尹洪東;閆景富;;井下電磁傳輸發(fā)射裝置設(shè)計研究[J];電子設(shè)計工程;2017年07期

2 何寧;譚智誠;呂杏利;蔣紅艷;;基于語音識別控制的激光超聲水下遙感研究[J];激光技術(shù);2017年03期

3 鐘坤;何寧;蔣紅艷;;可變基頻激光通信數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J];激光與紅外;2016年10期

4 趙曉萌;李秋實(shí);方少亮;;利用脈沖調(diào)制測量LiNiO_3波導(dǎo)電光強(qiáng)度調(diào)制器的調(diào)制深度[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2016年27期

5 陳寶柱;儲澤國;;高重頻激光產(chǎn)生窄帶聲的聲源特性與性能分析[J];船電技術(shù);2016年07期

6 余雙春;袁杰;;復(fù)頻域?qū)崟r重建醫(yī)學(xué)光聲圖像的研究[J];南京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué));2016年03期

7 李志敏;黃文;郝盼超;;基于小波變換的水下聲信號激光探測應(yīng)用[J];激光技術(shù);2016年02期

8 呂杏利;何寧;;基頻可調(diào)編碼控制的激光聲水下目標(biāo)遙感實(shí)現(xiàn)[J];大眾科技;2016年02期

9 魯剛;劉濤;陳冰;;不同聚焦?fàn)顟B(tài)激光致聲能量轉(zhuǎn)換效率[J];裝備制造技術(shù);2015年09期

10 何寧;馮太琴;黃靈鷺;;基頻可調(diào)激光聲水下通信信號傳輸研究[J];光電子技術(shù);2015年01期

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李欣;謝宏;;虛擬儀器技術(shù)在通信原理教學(xué)中的應(yīng)用[J];實(shí)驗室研究與探索;2014年05期

2 夏江濤;孫冬嬌;;Matlab在現(xiàn)代通信原理課程中的應(yīng)用[J];實(shí)驗技術(shù)與管理;2014年01期

3 井敏英;;2FSK通信系統(tǒng)信道仿真分析[J];實(shí)驗室研究與探索;2013年11期

4 張艷紅;趙恒;;通信原理課程教學(xué)改革探索[J];河南教育學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

5 哈聰穎;王俊;張有光;;通信專業(yè)類綜合性實(shí)驗研究與探索[J];實(shí)驗室研究與探索;2013年08期

6 包永強(qiáng);;“通信原理”課程實(shí)踐教學(xué)探討[J];電氣電子教學(xué)學(xué)報;2013年04期

7 張鳴;;通信原理仿真實(shí)驗系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J];實(shí)驗技術(shù)與管理;2013年06期

8 許正榮;賈賢龍;李陽;陳yN瓊;;通信原理實(shí)驗教學(xué)改革與實(shí)踐[J];實(shí)驗技術(shù)與管理;2013年04期

9 田竹梅;;通信原理課程教學(xué)改革實(shí)踐與探索[J];九江學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

10 李安;周南潤;王玉v

本文編號：2534842