【摘要】：為了減少激光致聲對(duì)水下目標(biāo)遙感的實(shí)時(shí)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(yǔ)音識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)字符化編碼,探討語(yǔ)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(yàn)測(cè)試系統(tǒng),利用波長(zhǎng)為1.06μm的脈沖激光進(jìn)行水下超聲激勵(lì),通過(guò)對(duì)水下激光聲信號(hào)采集處理,完成了實(shí)驗(yàn)室空中平臺(tái)到水下目標(biāo)的實(shí)時(shí)語(yǔ)音控制。結(jié)果表明,非特定人的語(yǔ)音指令識(shí)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(guò)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(dòng)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(duì)輸入和輸出引腳。接收端通過(guò)水聽器采集激光聲信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，圖3所示為接收端信號(hào)電路連接。Fig.3Blockdiagramofthereceivingend圖3中MCU內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)外部端口對(duì)TTL電平進(jìn)行采樣，當(dāng)端口檢測(cè)到信號(hào)時(shí)，由軟件控制MCU對(duì)外部信號(hào)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(duì)數(shù)字信號(hào)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(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)雙直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)。3．3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3．3．1字符化編碼語(yǔ)音識(shí)別是在線完成的，對(duì)用戶實(shí)時(shí)的語(yǔ)音信息進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，其過(guò)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(cè)、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(yǔ)言模型”對(duì)用戶說(shuō)話的特征向量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別，得到所包含的文字信息。語(yǔ)音識(shí)別的流程采用口令模式可以降低環(huán)境噪聲對(duì)語(yǔ)音識(shí)別的干擾，在每次識(shí)別前先說(shuō)出一級(jí)口令，使系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，然后說(shuō)出要識(shí)別的指令;最后將語(yǔ)音識(shí)別結(jié)果通過(guò)PrintCom()函數(shù)調(diào)用國(guó)標(biāo)擴(kuò)展字符集由串口輸出對(duì)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(duì)應(yīng)串行輸出的字符化數(shù)據(jù)為0xC70xB00xBD0xF80x0D0x0A，其中后兩個(gè)字節(jié)為結(jié)束標(biāo)志“\r\n”的對(duì)應(yīng)代碼。發(fā)送端MCU通過(guò)串口接收到語(yǔ)音字符化數(shù)據(jù)后，先存儲(chǔ)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(hào)。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(zhǎng)的幀間隔(大于最長(zhǎng)碼元間隔)，以便識(shí)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(duì)應(yīng)波形如圖6所示。圖中1號(hào)序列為水聽器采集到的模擬信號(hào)波形，2號(hào)序列為整形后的TTL電平信號(hào)。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(yàn)證數(shù)據(jù)指令長(zhǎng)度對(duì)識(shí)別結(jié)果正確性的影響，實(shí)驗(yàn)中通過(guò)3個(gè)非特定人發(fā)音分別對(duì)包括一級(jí)口令“命令”在內(nèi)的4組長(zhǎng)度不同的指令進(jìn)行測(cè)試，由于系統(tǒng)所用芯片支持不超過(guò)10個(gè)漢字的語(yǔ)音識(shí)別，測(cè)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(hào)開發(fā)板測(cè)試成功。說(shuō)話者對(duì)每條指令重復(fù)20次，測(cè)試結(jié)果為當(dāng)漢字長(zhǎng)度為2個(gè)漢字時(shí)準(zhǔn)確性達(dá)到90%以上;當(dāng)為6個(gè)漢字時(shí)，準(zhǔn)確性達(dá)到75%;當(dāng)為8個(gè)漢字時(shí)，準(zhǔn)確性達(dá)到40%，因此同一個(gè)人發(fā)音的情況下，指令越短，包含的漢字個(gè)數(shù)越少，識(shí)別準(zhǔn)確性越高;當(dāng)指令長(zhǎng)度接近10個(gè)漢字時(shí)，識(shí)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(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61461014) 廣西高�？蒲谢鹳Y助項(xiàng)目(KY2015YB098)
【分類號(hào)】：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(jì)[J];實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)[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(chéng);陸建;倪曉武;;激光激發(fā)水中產(chǎn)生超聲波的實(shí)驗(yàn)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(guó)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(jì)研究[J];電子設(shè)計(jì)工程;2017年07期

2 何寧;譚智誠(chéng);呂杏利;蔣紅艷;;基于語(yǔ)音識(shí)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(cè)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(chǔ)澤國(guó);;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(shí)重建醫(yī)學(xué)光聲圖像的研究[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(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(hào)激光探測(cè)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(hào)傳輸研究[J];光電子技術(shù);2015年01期

【二級(jí)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(yàn)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(yàn)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(yàn)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(bào)(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(yàn)研究與探索[J];實(shí)驗(yàn)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(bào);2013年04期

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

8 許正榮;賈賢龍;李陽(yáng);陳yN瓊;;通信原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J];實(shí)驗(yàn)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(bào)(自然科學(xué)版);2013年01期

10 李安;周南潤(rùn);王玉v

本文編號(hào)：2534842