專利名稱：借助于語音起動車輛的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助于語音開動車輛的控制裝置，尤其涉及根據(jù)探測駕駛員的語音的結(jié)果讓發(fā)動機(jī)起動以開動車輛的控制裝置。
現(xiàn)代語音識別技術(shù)不僅用于電話手機(jī)、車輛、自動翻譯器、自動開關(guān)系統(tǒng)、計算機(jī)、語音識別文字處理器和玩具，而且也用于社會福利方面，如殘廢人的輔助終端，并有向社會各方向普遍應(yīng)用的傾向。
任何設(shè)備或機(jī)器的使用者，利用語音識別技術(shù)，會有一方便的手段操縱它們，而不用去動手操縱。例如，一駕駛員可以僅通過說一個“開動”的詞便可讓他自己的車開動。
但是，除了向使用者提供方便之外，在另一方面它有帶來不利影響的問題。例如，一車輛可僅由駕駛員說“開動”這個詞而起動，但它不判別該駕駛員是否能在一正常狀態(tài)中駕駛一車輛。因此，在駕駛員飲酒狀態(tài)時，車輛通過語音識別開動，它給駕駛員帶來的不是方便，而是產(chǎn)生事故的原因。
本發(fā)明的一個目的是提供通過駕駛員僅在不飲酒狀態(tài)下的語音識別起動一車輛的控制裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供根據(jù)通過探測駕駛員的語音判斷他的飲酒狀態(tài)的結(jié)果將一車輛的開動關(guān)閉的起動車輛的控制裝置。
本發(fā)明還有一目的是提供利用駕駛員的語音分析他的飲酒狀態(tài)的探測裝置。
本發(fā)明的再一目的是提供通過防止一車輛發(fā)生事故保護(hù)一駕駛員生命財產(chǎn)的起動車輛的控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明一實施例，通過分析駕駛員語音探測駕駛員的飲酒狀態(tài)的探測裝置包括一參數(shù)提取器，該提取器根據(jù)從轉(zhuǎn)換該語音指令的聲響獲得的數(shù)字信號中提取線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)產(chǎn)生一參數(shù)；一存儲裝置，該裝置儲存由未飲酒駕駛員的語音提取的一參考參數(shù)；一比較器，該比較器比較由提取器提取的當(dāng)前參數(shù)和參考參數(shù)，產(chǎn)生一表示偏差的差值信號；和一判定電路，該電路根據(jù)該偏差值是否在一參考值以上來確定該駕駛員是否飲酒。該參數(shù)提取器在通過提取數(shù)字語音信號的自相關(guān)性產(chǎn)生一線性預(yù)測系數(shù)之后產(chǎn)生線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，借助駕駛員的語音指令開動車輛的控制裝置包括一參數(shù)提取器，該提取器根據(jù)從轉(zhuǎn)換語音指令的語音得到的數(shù)字信號中提取的線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)數(shù)來產(chǎn)生一參數(shù)；一判定電路，該電路將此參數(shù)與從不飲酒狀態(tài)駕駛員的語音得到的參考參數(shù)相比較，判定駕駛員是否為飲酒狀態(tài)；和一控制器，該控制器根據(jù)確定該駕駛員是否飲酒來控制是否起動。當(dāng)發(fā)現(xiàn)駕駛員飲酒，提供一個警告信息發(fā)送器向駕駛員發(fā)出一警告。
該參數(shù)提取器在通過取得數(shù)字語音信號上的自相關(guān)產(chǎn)生線性預(yù)測系數(shù)之后，產(chǎn)生線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)。該判定電路包括一比較器，該比較器將該參數(shù)與由未飲酒駕駛員語音得到的一參考參數(shù)相比較，產(chǎn)生一表示偏差的差值信號；和一代碼發(fā)送器，該發(fā)送器根據(jù)該偏差是否超過一參考值向警告信息發(fā)送器或控制器發(fā)送一代碼。警告信息發(fā)送器包括一語音合成器，用于根據(jù)表示所述駕駛員是飲酒的代碼合成一語音警告；和一發(fā)出該語音警告的揚(yáng)聲器。因此，本發(fā)明控制裝置保護(hù)一飲酒駕駛員不發(fā)生駕駛事故。
結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)說明，將能更好地全面理解并明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，在圖中，相同的標(biāo)注數(shù)碼表示相同或相似組件，其中

圖1是說明本發(fā)明起動車輛控制裝置結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2A和2B是說明由一參數(shù)提取器取得的飲酒和未飲酒駕駛員的線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)值的表；圖3A和3B示出飲酒和未飲酒駕駛員線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)的分布圖；圖4是說明本發(fā)明的通過探測駕駛員飲酒狀態(tài)的結(jié)果起動車輛的控制裝置的工作過程的流程圖。
首先應(yīng)注意，在標(biāo)注一結(jié)構(gòu)的每一元件時，相同的結(jié)構(gòu)元件具有相同的標(biāo)注數(shù)碼，即使不在一個圖表里也是如此。在認(rèn)為引用常規(guī)技術(shù)來介紹本發(fā)明并無益于澄清本發(fā)明本質(zhì)的情況下，省略了這些詳細(xì)解釋。
下面使用的術(shù)語是根據(jù)本發(fā)明功能而定義的，芯片設(shè)計者和/或使用者，可以根據(jù)自己的意圖和習(xí)慣加以改變，但該定義理應(yīng)基于本發(fā)明的總體說明之上。
現(xiàn)參看圖1，一通過語音起動車輛的控制裝置包括探測駕駛員飲酒狀態(tài)的裝置，該裝置至少包括一擴(kuò)音器102、一語音輸入器104、一參數(shù)提取器106、一參考參數(shù)和語音存儲電路108、一比較器110；并且起動車輛的控制裝置還包括一起動控制器114、一語音合成器116和一揚(yáng)聲器118。
擴(kuò)音器102的作用是將駕駛員的語音送入語音輸入器104，其中基本是采用一定向擴(kuò)音器并安裝在車輛內(nèi)部以便容易將駕駛員語音輸入。語音輸入器104包括一將擴(kuò)音器102來的語音放大到預(yù)定電平的放大器和一將由放大器來的輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。參數(shù)提取器106在分析從語音輸入器104來的數(shù)字語音信號以后產(chǎn)生作為結(jié)果的參數(shù)。此參數(shù)是判斷一駕駛員是否是飲酒的元素，在本發(fā)明中一線性預(yù)測系數(shù)(下面將稱之為“LPC”)—倒頻譜系數(shù)用作此參數(shù)。
參數(shù)提取器106在預(yù)定的幀單元上通過自相關(guān)處理來自語音輸入單元104的數(shù)字語音信號之后，由語音信號中提取LPC。通過對一靜態(tài)隨機(jī)過程的抽樣值上進(jìn)行線性運(yùn)算得到的預(yù)計數(shù)值和誤差進(jìn)行頻譜分析的方法，取得LPC。并且參數(shù)提取器106在由LPC取得一倒頻譜系數(shù)之后產(chǎn)生一參數(shù)輸出。對語音信號的LPC進(jìn)行傅里葉變換得到一能譜，通過對這一能譜進(jìn)行逆傅里葉變換得到倒頻譜系數(shù)。比較器110將由參數(shù)提取器106產(chǎn)生的LPC-倒頻譜系數(shù)(下文稱為“參數(shù)”)與以前在駕駛員未飲酒時由參數(shù)提取器106產(chǎn)生之后儲存在參考參數(shù)和語音儲存電路108中的參考參數(shù)相比較，并計算此參數(shù)與參考參數(shù)之間的偏差。而且，在參考參數(shù)和儲存電路108中儲存著一預(yù)定語音。
由比較器得到的偏差不大于對起動控制器114設(shè)定的指令值時，飲酒判斷電路112發(fā)出表示駕駛員沒有飲酒的判斷結(jié)果的一代碼；在比較器得到的偏差大于對語音合成器116設(shè)定的指令值時，發(fā)出表示駕駛員是飲酒的一代碼。根據(jù)駕駛員不是飲酒情況的代碼，起動控制器114起動一車輛。根據(jù)駕駛員是飲酒情況的代碼，語音合成器116通過揚(yáng)聲器118向駕駛員發(fā)出一由儲存在參考參數(shù)和語音儲存電路108中的語音合成的警告信息。此警告信息可以是“請不要駕駛你的車，以保護(hù)你的生命和財產(chǎn)，因為你已飲酒相當(dāng)多了”的詞語。圖2A的表列出與一未飲酒駕駛員相應(yīng)的參數(shù)，圖2B的表列出與一已飲酒駕駛員相應(yīng)的參數(shù)。計算LPC-倒頻譜系數(shù)的公式如下C1＝-α1Cn=-α1(1-Σi=1n-1inαiCn-1)]]>
在此公式中，“α”代表一LPC-倒頻譜系數(shù)，“n”是階數(shù)。通常階數(shù)的數(shù)值最好是在8～10之間，本發(fā)明將參數(shù)的階數(shù)定為10。
圖2A和2B表示出，相應(yīng)于每個語音“a”、“i”、“u”、“e”、“o”的10級參數(shù)值?，F(xiàn)參看圖2A和2B，在從飲酒駕駛員和不飲酒駕駛員的語音提取的參數(shù)之間具有差別。例如，由不飲酒的駕駛員說出的“a”的參數(shù)是0.538，但飲酒駕駛員的情況是0.082。
圖3A和3B是表示在飲酒和不飲酒的各情況下發(fā)出語音的參數(shù)分布的圖表。其中白圓圈表示不飲酒情況的參數(shù)，黑圓圈表示飲酒情況的參數(shù)。
現(xiàn)參看圖3A，可以見到，在飲酒時的參數(shù)與未飲酒時相比發(fā)生明顯變化。現(xiàn)參看圖3B，在飲酒和不飲酒時的參數(shù)之間的偏差至少大于0.1。所述的參數(shù)分布理論已由本發(fā)明人在論文“在飲酒時和不飲酒時語音對比”中發(fā)表，該論文發(fā)表在ISCIE(Institute of Systems Control and Information Engineer)Vol no.6029，1993，3，19。參看圖4，一個語音(例如“開車”)由一駕駛員說出，通過擴(kuò)音器102被送到語音輸入器104。在步驟501，語音輸入器104將模擬語音信號轉(zhuǎn)換成1.0KHz和12位的數(shù)字語音信號。
在步驟503，參數(shù)提取器106確定處理從語音輸入器104來的數(shù)字語音信號的幀長，并通過已確定的幀長對數(shù)字語音信號進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算。在步驟504，參數(shù)提取器106從經(jīng)自相關(guān)處理的數(shù)字語音信號中提取LPC并在步驟505，在產(chǎn)生一倒頻譜系數(shù)之后，產(chǎn)生LPC-倒頻譜系數(shù)這一參數(shù)。接著，比較器110通過由參數(shù)提取器106來的參數(shù)和已確定的儲存在參考參數(shù)和語音儲存電路108中的參考參數(shù)相比較來計算一偏差。在步驟506，飲酒判定電路112弄清楚此偏差是大于還是小于一參考值(例如0.1)。在步驟507，當(dāng)偏差大于參考值，飲酒判定電路112根據(jù)在判斷駕駛員在飲酒狀態(tài)中之后的飲酒判斷結(jié)果向語音合成器116發(fā)送一代碼。
在此后的步驟508，語音合成器116合成儲存在參考參數(shù)和語音儲存電路108中的語音，通過揚(yáng)聲器118發(fā)出一不要駕駛的警告信息。在步驟509，當(dāng)偏差小于參考值時，在判斷駕駛員不在飲酒狀態(tài)中之后，飲酒判定電路112根據(jù)判斷結(jié)果發(fā)出一代碼。最后在步驟510，起動控制器114根據(jù)判斷結(jié)果起動車輛，使車輛運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種借助于駕駛員的語音指令起動車輛的控制裝置，其特征在于根據(jù)分析所述語音指令的聲響來判斷駕駛員是否在飲酒狀態(tài)的分析結(jié)果，起動或停止起動車輛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于當(dāng)駕駛員處在飲酒狀態(tài)中時，所述裝置停止起動車輛并同時向駕駛員發(fā)出一警告信息。
3.一種借助駕駛員的語音指令起動車輛的控制裝置，該裝置包括一參數(shù)提取器，該提取器根據(jù)從轉(zhuǎn)換所述語音指令的聲響獲得數(shù)字信號中提取的線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)來產(chǎn)生一參數(shù)；一判定電路，該電路將所述參數(shù)與從沒有飲酒的所述駕駛員的語音獲得的參考參數(shù)相對比，以便判定所述駕駛員是否飲酒；和一控制器，該控制器根據(jù)判定所述駕駛員是否飲酒來控制起動或不起動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，還包括一警告信息發(fā)送器，在發(fā)現(xiàn)所述駕駛員飲酒時，該發(fā)送器向所述駕駛員發(fā)出一警告信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于所述參數(shù)提取器在通過對數(shù)字語音信號進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算產(chǎn)生線性預(yù)測系數(shù)之后，產(chǎn)生所述線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于所述判定電路向所述控制器或警告信息發(fā)送器發(fā)送一表示比較結(jié)果的代碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于所述判定電路包括一比較器，該比較器將所述參數(shù)與由未飲酒的所述駕駛員語音獲得的參考參數(shù)相比較來產(chǎn)生一表示偏差的差異信號，并且所述判定電路還包括一代碼發(fā)送器，該發(fā)送器根據(jù)所述偏差是否超過一參考值向所述警告信息發(fā)送器或控制器發(fā)送一代碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于所述警告信息發(fā)送器包括一語音合成器，該合成器根據(jù)表示所述駕駛員飲酒的代碼合成一語音警告，并且所述警告信息發(fā)送器還包括發(fā)出所述語音警告的揚(yáng)聲器。
9.一種通過分析駕駛員語音探測駕駛員飲酒狀態(tài)的裝置，該裝置包括一參數(shù)提取器，該提取器根據(jù)從所述語音指令的語音轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號中提取的線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)來產(chǎn)生一參數(shù)；一存儲裝置，該裝置存儲由未飲酒的所述駕駛員的語音提取的一參考參數(shù)；一比較器，該比較器將所述提取器提取的當(dāng)前參數(shù)與所述參考參數(shù)相比較來產(chǎn)生表示比較偏差的差異信號；和一判定電路，該電路根據(jù)所述偏差是否超過一參考值來判定所述駕駛員是否飲酒。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述參數(shù)提取器在通過對數(shù)字語音信號進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算產(chǎn)生一線性預(yù)測系數(shù)之后，產(chǎn)生所述線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)。
全文摘要
一種通過分析駕駛員語音探測他飲酒狀態(tài)的裝置,包括:根據(jù)從語音指令的聲響轉(zhuǎn)換成的數(shù)字語音信號中提取線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù)以產(chǎn)生一參數(shù)的提取器,它在對數(shù)字語音信號進(jìn)行自相關(guān)運(yùn)算產(chǎn)生線性預(yù)測系數(shù)之后,產(chǎn)生線性預(yù)測系數(shù)—倒頻譜系數(shù);存儲從未飲酒駕駛員語音提取的參考參數(shù)的裝置;將提取器提取的當(dāng)前系數(shù)與參考參數(shù)相比較來產(chǎn)生表示偏差的差異信號的比較器;根據(jù)該偏差是否超過參考值來判定該駕駛員是否飲酒的判定電路。
文檔編號G10L25/24GK1175053SQ9711090
公開日1998年3月4日 申請日期1997年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月27日
發(fā)明者李時雨 申請人:三星電子株式會社