基于LD3320的環衛?智能語?控制系統

摘要：語?識別作為模式識別的?個分?被?泛應?于智能控制領域當中，它能夠實現?與機器進??然的語?通信，使?語?指令操控機器。LD3320是?種?持語?識別的芯?，將其與?上系統合并制作為?個可以發送CAN總線數據的模塊，可以很好地與環衛?控制系統相融合，基于其開發成型的控制系統能夠實現通過語?指令對環衛?作業動作進?控制，不僅可以解放駕駛員雙?，提?駕駛安全性，同時為環衛?控制系統開發領域提供了新思路。

關鍵詞：LD3320;語?控制;環衛?

中圖分類號：U469.6+91 收稿?期：2022-04-01

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.009

根據環衛?輛類別及功能的不同，其作業?式?致分為兩種：?是?輛在駐?狀態下的作業，這種狀態作業操控往往是操作?員在駕駛室內部或者?廂外部通過控制機構對?輛上裝進?操控;另?種則是需要?輛在?駛過程中，根據?駛途中實際作業場景，由駕駛員通過駕駛室內的控制機構進?作業?為操控。后種操控?式在實際操作中極其容易造成駕駛?員注意?分散，從而嚴重威脅到駕駛安全，因此針對此類作業?輛匹配?種更為友好且智能化的?載控制系統[1]。

本?針對語?識別技術展開研究，并將其以模塊化的形式融??環衛?控制系統中，駕駛?員通過語?指令即可完成各類操作，為環衛?的作業安全增加了保障。

1 語?控制?案

本?意圖將語?控制系統以模塊化的形式進?設計，模塊化設計的優點在于其使?場景更為靈活，客?可以根據實際需求對該功能模塊進?選裝或者對該模塊功能進?獨?的開啟或者關閉。

如圖1所?，環衛?語?控制系統由前端語?控制模塊（包括LD3320功能板、麥克?、MCU以及TTL轉CAN控制器和主控制器）構成。語?控制模塊?先需要采集語?指令信息，采集的信息經過訓練與識別，通過前期輔助處理后得到有關特征?量的相關數據，建?起有關系統需要的語?指令庫，然后對環境輸?的指令與庫指令進??較，輸出最?相似特征?量作為識別結果，最后將這類識別結果與根據實際需要所建?好的字符串詞條進?匹配，匹配到相應詞條后將相對應返回值發送出去。TTL轉CAN控制器接收到經過?六進制化處理的數據包，處理后以幀ID+幀數據的形式發出給主控制器。主控制器接收到經注冊ID發來的數據包后，根據數據包所定義的協議與相應輸?進?配對，從而保證整個系統安裝指令需求運?。

2 語?識別模塊的硬件實現

2.1 語?識別塊

如今的語?辨認模塊?體分類為特定辨認與?特定辨認。特定辨認是指芯?存儲?套固有詞條庫，指令發送?員必須按照固有詞條庫條?發送指令才能被甄別，這種芯?沒有?次開發的價值，特別是在環衛?控制?業中?法得到應?。另?種則是?特定辨認塊，本?研究所選?ICRoute公司的LD3320芯?就是這樣?種?持?次開發的?特定語?辨認芯?，外圍可以與單?機連接，在其AD引腳上連接麥克?就可以進?靈活應?。

芯?內部電路邏輯圖如圖2所?，對芯?的設置和輸?控制，包括據的收發，都是與寄存器相關的?作[2]。

2.2 麥克?增益電路

管腳12（MBS）是?種對MIC的偏置，需要存在?種振蕩電路，以確保能夠向MIC輸出浮動電壓，所采?的結構如圖3所?。

2.3 TTL轉CAN模塊應?為實現數據傳送可靠與裝配布線簡潔，?前?多數環衛?控制系統都采?CAN總線的通訊模式，這就需要在硬件設計中應?TTL轉CAN模塊向?標機發送CAN數據，在透明帶標識轉換模式下，CAN總線報?轉為串?幀形式的數據結構如4a所? 。

如圖4b所?，當紅?撥碼開關SW1撥碼?“ON”，當SW2撥碼?“OFF”， 當SW3撥碼?“ON”，SW4撥碼?“ON”位時，串口發送數據前四字節為ID幀，即符合主控制器擴展幀CAN接收的格式，所發送的波特率為250 K。

3 語?控制系統的軟件實現

3.1 語?識別流程

系統上電后先對各種寄存器完成初始化的操作，且設置串口通訊參數。波特率設置的115 200，數據位設置到8位，停?位設置到1位;初始配置結束后，在關鍵詞列表中編輯待識別語?指令，進?識別列表的寫?動作;開始識別，設置中斷指令，可隨時修改識別內容;響應中斷，當麥克?拾?時，系統會發出?個中斷指令，可設置判別標準，確定輸出寄存器中的值，還能夠通過查詢?段，確定是否存在辨認結果，在進?辨認節點后，讀取寄存器B2H的值，若值為21H，則代表存在識別結果[3]。其識別流程如圖5所?。

3.2 字符串HEX值的處理

接收到語?指令后，調?UARTsendByt（e ）函數返回HEX數據，寫?SBUF的數值需要進??六進制的處理，字符串“0 0”“0 1”的H E X 值為“0 X 3 0”“0 X 3 1”，進?SBUF=DATA-0X30處理后，寫?返回值后實際是會以CAN報?的形式發出相對應數據。

3.3 控制詞條及其協議的設計模塊化設計的優點之?就是控制詞條是可編輯的，由于不同?型功能不同，控制的詞條也要根據功能設計進?重新編輯。本研究試驗?型為?中?濕分離式的餐廚垃圾?，如圖6所?，根據?輛功能設計了“提升機上升”“提升機下降”“頂蓋開”“頂蓋關”等各類詞條激活后的返回數值，實際上操作?員發出各類詞條庫內的操作指令后，會有相對應的HEX碼值發送出去，由于控制指令都是布爾型，因此在?個完整的8byte數據包中，只需要調整某個字節的位值就?夠表達及區分。

本次研究中，設計的CAN報?地址為0X00000602，數據幀類型為擴展幀，波特率為250 K。設計并定義好適應于該餐廚?的模塊協議后，在餐廚?主控制程序中需要對該模塊ID地址進?注冊，并在CAN接收中增加該部分的定義與相對應輸?點建?映射。當發出“提升機上升”指令時，發出的HEX值為00 00 06 02 01 00 00 00 00 00 00 00，其中前四個字節都為地址幀，第?個Byte第0位置1，因此在CAN接收時按照此協議賦值，按位賦值即可完成整個詞條庫的指令賦值。

4 系統試驗與總結

在現場對整個控制系統的測試主要是對識別準確率進?試驗。根據餐廚?控制功能需求，共設置了18條詞條指令，對該18條詞條指令進?重復訓練，設定三種不同的麥克?增益值，在不同距離下進?詞條訓練測試。為模擬?輛可能運?的實際環境狀態，故在?輛?產?間（較嘈雜）環境下進?試驗，最終測試識別結果如表1所?。

可以看出，識別率受到了麥克?增益與測試距離的影響。當麥克?增益值設定較低時，在近距離測試下識別率較?，但容易受到距離的影響，當距離較遠時識別率會?幅度下降;當麥克?增益設定較?時，識別率對距離變?較不敏感，但是整體識別率會有所下降。與此同時，識別環境有?業作業持續進?，環境較為嘈雜，其作業環境以及試驗?吐字清晰度都會對識別結果產?影響，因此在實際使?時，可結合實際應?場景進?相關參數的調節。除此之外，還可以針對經常操作使?的個?進?專?的詞條訓練，如訓練特定??詞條等。

結語由于語?控制在環衛?控制領域中并未?泛普及，其硬件的選型以及軟件實現都處于探索研究階段，但根據本次研究設計結果，該系統應?的準確程度是能夠基本滿?使?的，后期仍需要對系統進?優化，不斷提?客?的應?體驗。

參考?獻：

[1] 于曉明.語?識別技術的發展及應?[J].計算機時代，2019（11）：28-31.

[2] 錢俊.淺析基于STM32的智能家居控制系統的設計與開發[J].電?測試，2019（19）：41-42.

[3] 張紅艷.?種嵌?式短詞語?識別系統的研究與設計[D].上海：華東師范?學，2018.

作者簡介：王英豪，男，1989年?，?程師，研究?向為環衛類專?汽?的技術開發。DAF48E84-D850-42A6-ACD2-F01DE4E09875