魏海龍 張劍 陳俊 張智

【摘 要】針對(duì)地空通話系統(tǒng)中麥克風(fēng)、音量控制及音頻信號(hào)等識(shí)別精度受環(huán)境噪聲影響問(wèn)題，提出了語(yǔ)音文字轉(zhuǎn)換輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以51單片機(jī)、語(yǔ)音模塊、液晶顯示器等模塊組成，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放和文字顯示以增強(qiáng)民航地空通信中的信息交流。

【關(guān)鍵詞】地空通信;語(yǔ)音識(shí)別;LD3320語(yǔ)音模塊;文字顯示

中圖分類號(hào)： TN92;V243.1;V351.36文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）04-0116-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.04.046

Design of Auxiliary conversion system for speech-text in radiotelephony communication of Civil Aviation

WEI Hai-long ZHANG Jian CHEN Jun ZHANG Zhi

（School of Air Transport， Shanghai University of Engineering and Technology， Shanghai 201620， China）

【Abstract】the recognition accuracy of microphone， volume control and audio signal in aeronautical speech system is affected by ambient noise. This paper puts forward the design of the Auxiliary system of speech and text conversion， which is composed of LD3320 speech module， SD card interface， touch display module and so on， which is controlled by 51 single chip microcomputer system. Voice playback and text display are implemented to enhance the communication between civil aviation and air-to-air communications.

【Key words】Radiotelephony communication; Speech Recognition; LD3320 speech module; Text display

0 引言

目前民航地空語(yǔ)音通信主要是利用HF、VHF技術(shù)[1]，飛行員在語(yǔ)音通信時(shí)，在多語(yǔ)言環(huán)境以及飛行員所承受的巨大壓力下導(dǎo)致遺忘部分信息，甚至可能存在口音問(wèn)題導(dǎo)致理解錯(cuò)誤，因此通過(guò)語(yǔ)音文字轉(zhuǎn)換輔助系統(tǒng)將語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成文字顯示出來(lái)，方便機(jī)組人員理解查找，避免遺忘，將增強(qiáng)民航地空通信的信息交流的可靠性，有利于民航飛行的安全。

語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)是建立在語(yǔ)音技術(shù)、信號(hào)處理、模式識(shí)別等學(xué)科的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，運(yùn)用不同的計(jì)算機(jī)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可促進(jìn)和改善人與人，人與機(jī)器之間的信息交流[2]。本文語(yǔ)音文字轉(zhuǎn)換輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)以51單片機(jī)系統(tǒng)作為核心控制，由LD3320語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別處理、SD卡接口、液晶顯示器等模塊組成，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的播放與文字的顯示以加強(qiáng)民航地空通信信息的交流。

1 系統(tǒng)總體框圖

根據(jù)目前航空語(yǔ)音系統(tǒng)中麥克風(fēng)、音量控制及音頻信號(hào)等識(shí)別精度受環(huán)境噪聲影響問(wèn)題，以及受應(yīng)用環(huán)境的影響。本文設(shè)計(jì)出語(yǔ)音文字轉(zhuǎn)換輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)作為核心控制處理，由LD3320語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別處理，外加SD卡存儲(chǔ)飛行員通信專用術(shù)語(yǔ)，由液晶顯示屏顯示語(yǔ)音識(shí)別出的文字。其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)模塊原型設(shè)計(jì)

2.1 語(yǔ)音識(shí)別模塊

語(yǔ)音識(shí)別中主要有非特定人語(yǔ)音識(shí)別和特定語(yǔ)音識(shí)別兩種技術(shù)，非特定人語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)側(cè)重提取能夠表征語(yǔ)義的特征參數(shù)，忽略語(yǔ)音所包含的個(gè)體信息;特定人語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)不僅提取能夠表征語(yǔ)義的特征參數(shù)，也會(huì)提取語(yǔ)音所包含的個(gè)體信息[4]。

基于統(tǒng)計(jì)特征的非特定人語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可大致分為三部分：

（1）語(yǔ)音信號(hào)預(yù)處理與特征提取：濾除與語(yǔ)音識(shí)別無(wú)關(guān)的信息，提取語(yǔ)音識(shí)別的重要特征信息。

（2）聲學(xué)模型與模式匹配：利用訓(xùn)練算法對(duì)語(yǔ)音特征進(jìn)行處理生成聲學(xué)模型，語(yǔ)音識(shí)別時(shí)首先提取語(yǔ)音特征，然后與已生成的聲學(xué)模型進(jìn)行模式匹配得到識(shí)別結(jié)果。聲學(xué)模型是語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的核心部分，其設(shè)計(jì)單元、識(shí)別統(tǒng)詞匯量、訓(xùn)練數(shù)據(jù)量、識(shí)別率和語(yǔ)音應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)密切相關(guān)。

（3）語(yǔ)言模型處理：通過(guò)語(yǔ)言模型對(duì)所識(shí)別出的語(yǔ)音模型語(yǔ)進(jìn)行語(yǔ)法、語(yǔ)義分析[5]。

本系統(tǒng)采用基于非特定語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，語(yǔ)音識(shí)別模塊主要采用LD3320芯片，語(yǔ)音識(shí)別電路設(shè)計(jì)圖如圖2所示。該芯片基于非特定人語(yǔ)音識(shí)別（SI-ASR：Speak-Independent Automatic Speech Recognition）技術(shù)的語(yǔ)音識(shí)別和聲控芯片，內(nèi)置非特定人語(yǔ)音識(shí)別算法，并且集成了語(yǔ)音識(shí)別處理器以及部分外部電路[3]，識(shí)別詞語(yǔ)條目支持動(dòng)態(tài)編輯，可滿足基本的航空陸空通話專用術(shù)語(yǔ)模式的應(yīng)用需求。

2.2 控制及輔助模塊

（1）控制模塊：采用STC89c51單片機(jī)作為系統(tǒng)主控制芯片，片上資源比較豐富，可利用的I/O口較多，處理速度能滿足該系統(tǒng)要求。

對(duì)語(yǔ)音識(shí)別芯片的設(shè)置和數(shù)據(jù)傳送主要通過(guò)對(duì)寄存器的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)[6]。進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別時(shí)，通過(guò)預(yù)先設(shè)置的識(shí)別關(guān)鍵詞語(yǔ)列表，設(shè)定芯片的識(shí)別模式，LD3320識(shí)別完成后，識(shí)別結(jié)果通過(guò)寄存器返回識(shí)別出的關(guān)鍵詞語(yǔ)在預(yù)先設(shè)置好的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表中排列索引值index。

（2）文字顯示模塊：采用9648液晶屏，顯示LD3320芯片識(shí)別出的語(yǔ)音內(nèi)容。

（3）電源模塊：利用三端穩(wěn)壓集成電路LM7805為語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)提供5V直流電源，語(yǔ)音芯片LD3320的工作電壓為3.3V，利用LM1117-3.3芯片實(shí)現(xiàn)5V-3.3V電壓轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)D3320供電。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合實(shí)際情況，從語(yǔ)音轉(zhuǎn)換的實(shí)際意義出發(fā)，結(jié)合自身?xiàng)l件以及利用現(xiàn)有技術(shù)，設(shè)計(jì)了語(yǔ)音文字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)控制LD3320語(yǔ)音模塊，以及液晶顯示模塊，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放及文字顯示。本語(yǔ)音文字轉(zhuǎn)換輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通過(guò)將信息以文字的方式呈現(xiàn)，增強(qiáng)民航地空通信中的信息交流。使民航工作更為安全穩(wěn)定。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周偉康.淺談民航地空通信技術(shù)的發(fā)展[J].信息系統(tǒng)工程，2014（08）：24.

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[4]郭昕.基于HMM和匹配追蹤的多參數(shù)語(yǔ)音控制[J].科研發(fā)展，2013（09）：92-93.

[5]趙力.語(yǔ)音信號(hào)處理[M].第2版.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2009，233-234.

[6]ICRoute Ltd..LD3320數(shù)據(jù)手冊(cè)[EB/OL].http：//www.icroute.com/web_cn/ DownLoad.html.