專利名稱：一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路無線列車調(diào)度通訊系統(tǒng)，特別是一種對(duì)每次進(jìn)站的列車聯(lián)系呼叫內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、并自動(dòng)語音識(shí)別分析是否成功聯(lián)控的鐵路機(jī)車聯(lián)控語音分析方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前鐵路列車無線調(diào)度通信安全管理記錄采用數(shù)字語音記錄儀設(shè)備，對(duì)調(diào)車作業(yè)、行車調(diào)度指揮命令的語言、時(shí)間進(jìn)行記錄。相當(dāng)于鐵路行車指揮調(diào)度通信的黑匣子，是鑒定事故責(zé)任、監(jiān)督工作質(zhì)量的必備設(shè)備，為鐵路安全管理及事故分析提供依據(jù)，是指揮列車安全正點(diǎn)運(yùn)行及調(diào)車作業(yè)全過程進(jìn)行記錄監(jiān)督，是調(diào)度通信系統(tǒng)不可缺少的組成部分。現(xiàn)有技術(shù)中，鐵路指揮列車安全正點(diǎn)運(yùn)行的車機(jī)聯(lián)控僅對(duì)聯(lián)控時(shí)的語音 進(jìn)行記錄，未能做到通過語音識(shí)別技術(shù)，對(duì)所記錄的聯(lián)控通話語音進(jìn)行分析和識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，考慮現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境和運(yùn)用過程中存在著缺陷，提出一種能夠?qū)嚈C(jī)聯(lián)控語音內(nèi)容自動(dòng)識(shí)別，判斷是否聯(lián)控成功的鐵路機(jī)車聯(lián)控語音分析方法及設(shè)備。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法，用于對(duì)車機(jī)聯(lián)控中的語音信號(hào)進(jìn)行分析得出聯(lián)控呼通結(jié)果，其特征在于包括如下步驟4)將接收到的語音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，保留300-3400HZ的語音信號(hào)后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字語音信號(hào)；5)從數(shù)字語音信號(hào)提取出車機(jī)聯(lián)控中的聲音流信息；6)按照設(shè)定的識(shí)別策略，將該聲音流信息與車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型進(jìn)行匹配，提取出與該聲音流信息相似度最大的標(biāo)準(zhǔn)通話模型作為匹配結(jié)果。進(jìn)一步的，在步驟2)中的聲音流信息為采用特征去噪算法以頻率倒譜系數(shù)為主，配合上能量參數(shù)以其一階、二階差分組成一個(gè)多維的特征向量。進(jìn)一步的，在步驟3)中，設(shè)定的識(shí)別策略是采用基于小領(lǐng)域語言模型的連續(xù)語音識(shí)別和關(guān)鍵詞檢出策略，不考慮語音信息中無關(guān)的其它語言成分。進(jìn)一步的，在步驟3)中所述車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型是人為設(shè)定的車機(jī)聯(lián)控中采用的必要特征字。進(jìn)一步的，在步驟3)中若聲音流信息與車機(jī)聯(lián)控中標(biāo)準(zhǔn)通話模型特征字匹配，則表示聯(lián)控呼通成功。一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備，其特征在于包括用于將車機(jī)聯(lián)控中的語音信號(hào)進(jìn)行特征提取獲得車機(jī)聯(lián)控聲音流信號(hào)的語音提取裝置、用于將聲音流信號(hào)進(jìn)行分析匹配獲得車機(jī)聯(lián)控結(jié)果的語音識(shí)別裝置、存儲(chǔ)裝置、顯示裝置、以及與上述語音提取裝置、語音識(shí)別裝置、存儲(chǔ)裝置和顯示裝置相連的主處理裝置，該主處理裝置將聲音流信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的算法分析，模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼和壓縮后存儲(chǔ)至存儲(chǔ)裝置，同時(shí)將來自語音識(shí)別裝置車機(jī)聯(lián)控結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的語音理解得出一次呼通率，并通過顯示裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。進(jìn)一步的，還包括有用于對(duì)聲音流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線查詢和播放的喇叭裝置，該喇叭裝置與主處理裝置相連。進(jìn)一步的，還包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)聽聲音流信號(hào)的電話接口，該電話接口與所述主處理裝置相連。進(jìn)一步的，還包括用于遠(yuǎn)程查詢聲音流信號(hào)的以太網(wǎng)接口，該以太網(wǎng)接口與所述主處理裝置相連。由上述對(duì)本發(fā)明的描述可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明的鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法提出了通過將車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型 與待識(shí)別的語音流信號(hào)進(jìn)行匹配，取相似度最大的對(duì)應(yīng)通話模型作為識(shí)別結(jié)果。通過每次呼通成功率來表示行車指揮車機(jī)聯(lián)控通話的質(zhì)量，可以有效的對(duì)事故責(zé)任、設(shè)備運(yùn)行情況、每次呼通成功率等進(jìn)行監(jiān)督，為管理人員提供準(zhǔn)確及時(shí)的分析依據(jù)。本發(fā)明還提出了一種種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備，采用大規(guī)模數(shù)字集成電路完成對(duì)采集到的語音信號(hào)進(jìn)行取樣、編碼、壓縮和存儲(chǔ)，不僅在車機(jī)聯(lián)控時(shí)能對(duì)通話語音進(jìn)行記錄，還能夠同時(shí)對(duì)車機(jī)聯(lián)控語音內(nèi)容自動(dòng)識(shí)別，判斷是否聯(lián)控成功完整，以每次完整的呼叫、應(yīng)答、確認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)成功統(tǒng)計(jì)；設(shè)備自帶以太網(wǎng)和電話網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查詢、分析統(tǒng)計(jì)、回放、監(jiān)聽和數(shù)據(jù)下載。并完全滿足長時(shí)間話音記錄、查詢，播放和統(tǒng)計(jì)；具有可靠性高、操作簡單、免維護(hù)等特點(diǎn)；該設(shè)備工作時(shí)無任何機(jī)械動(dòng)作部分，具有抗震、使用壽命長、省電節(jié)能等特點(diǎn)，是鐵路無線調(diào)度通信系統(tǒng)不可缺少的組成部分。


圖I為本發(fā)明的鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。本發(fā)明主要應(yīng)用于鐵路車機(jī)聯(lián)控所進(jìn)行無線語音對(duì)講環(huán)境，對(duì)其通話進(jìn)行數(shù)字記錄、識(shí)別、分析、查詢、監(jiān)聽和監(jiān)控，具有設(shè)備掉電后信息不丟失等優(yōu)點(diǎn)。一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法，用于對(duì)車機(jī)聯(lián)控中的語音信號(hào)進(jìn)行分析得出聯(lián)控呼通結(jié)果，其特征在于包括如下步驟I)將接收到的語音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，保留300-3400HZ的語音信號(hào)后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)
換得到數(shù)字語音信號(hào)；2)從數(shù)字語音信號(hào)提取出車機(jī)聯(lián)控中的聲音流信息；3)按照設(shè)定的識(shí)別策略，將該聲音流信息與車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型進(jìn)行匹配，提取出與該聲音流信息相似度最大的標(biāo)準(zhǔn)通話模型作為匹配結(jié)果。在步驟2)中的聲音流信息為采用特征去噪算法以頻率倒譜系數(shù)為主，配合上能量參數(shù)以其一階、二階差分組成一個(gè)多維的特征向量。由于本設(shè)備提取的語音數(shù)據(jù)為電臺(tái)接收解調(diào)出來的音頻信號(hào)，其環(huán)境噪音較大，信噪比較小，故采用更為復(fù)雜的去噪算法。依照語言模型和聲學(xué)模型對(duì)語音流信號(hào)進(jìn)行理解分析。語音模型采用統(tǒng)計(jì)語法的語言模型與基于規(guī)則語法結(jié)構(gòu)命令語言模型。語法結(jié)構(gòu)可以限定不同詞之間的相互連接關(guān)系，減少了識(shí)別系統(tǒng)的搜索空間，這有利于提高系統(tǒng)的識(shí)別；聲學(xué)模型，結(jié)合上下文相關(guān)的聲學(xué)模型建模法，采用半連續(xù)或連續(xù)隱含馬爾可夫模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用狀態(tài)之間的駐留和轉(zhuǎn)移來描述語音樣本的產(chǎn)生。是識(shí)別基元的確定和大批量高標(biāo)準(zhǔn)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。相對(duì)基于詞的模型來說，詞類語言模型的句法意義更明顯，而且能夠避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)稀疏問題。在步驟3)中，設(shè)定的識(shí)別策略是采用基于小領(lǐng)域語言模型的連續(xù)語音識(shí)別和關(guān)鍵詞檢出策略，不考慮語音信息中無關(guān)的其它語言成分，提高語義要素的識(shí)別率。用于對(duì)話系統(tǒng)，因?yàn)槠渚哂泻雎躁P(guān)鍵詞以外的語音部分，很多口語現(xiàn)象可以被忽略掉而不影響關(guān)鍵詞的識(shí)別性能。在步驟3)中所述車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型是人為設(shè)定的車機(jī)聯(lián)控中采用的必要特征字?？梢允氰F路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車機(jī)聯(lián)控的通話格式標(biāo)準(zhǔn)，列車在規(guī)定的呼叫點(diǎn)按以下方式呼叫，機(jī)車x X (站)X X (次)接近，車站x X (次)X X(M)X道通過(停車)，機(jī)車χχ(次)χ道通過(停車)，司機(jī)明白?？梢詮臉?biāo)準(zhǔn)通話格式中提取出的特征值作為 車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型成立模式庫，用來匹配待識(shí)別語音信號(hào)的特征值。在特征值的系統(tǒng)模板指導(dǎo)下的關(guān)鍵詞檢出具有很高的識(shí)別性能和魯棒性，明顯好于其它識(shí)別系統(tǒng)，且具有很好的可移植性。在步驟3)中若聲音流信息與車機(jī)聯(lián)控中標(biāo)準(zhǔn)通話模型特征字匹配，則表示聯(lián)控呼通成功。由鐵標(biāo)規(guī)定車機(jī)聯(lián)控的標(biāo)準(zhǔn)通話模型中提出的特征字，如“站、次、接近、通過、停車、司機(jī)明白”作為特征值的系統(tǒng)匹配模板。在建立某次通話過程中如果出現(xiàn)與特征字相匹配，代表其一次聯(lián)控呼通率成功。參照?qǐng)D1，一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備，包括用于將車機(jī)聯(lián)控中的語音信號(hào)進(jìn)行特征提取獲得車機(jī)聯(lián)控聲音流信號(hào)的語音提取裝置I、用于將聲音流信號(hào)進(jìn)行分析匹配獲得車機(jī)聯(lián)控結(jié)果的語音識(shí)別裝置2、存儲(chǔ)裝置3、顯示裝置4、以及主處理裝置5。存儲(chǔ)裝置3、顯示裝置4與主處理裝置5相連。語音提取裝置I將提取到的聲音流信息經(jīng)量化編碼后送至主處理裝置5進(jìn)行相應(yīng)的算法分析，模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼和壓縮后存儲(chǔ)至存儲(chǔ)裝置
3。語音識(shí)別裝置2將車機(jī)聯(lián)控結(jié)果經(jīng)編碼輸出至主處理裝置5進(jìn)行相應(yīng)的語音理解得出一次呼通率，并通過顯示裝置4進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，其中，存儲(chǔ)裝置可采用SD卡。本發(fā)明還包括有用于對(duì)聲音流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線查詢和播放的喇叭裝置6，用于實(shí)時(shí)監(jiān)聽聲音流信號(hào)的電話接口 7，用于遠(yuǎn)程查詢聲音流信號(hào)的以太網(wǎng)接口 8，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腢SB接口 9和PCM接口 10。具體的，采用嵌入式(ARM)作為主處理裝置，全數(shù)字電路設(shè)計(jì)，將聲音數(shù)據(jù)經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)化，并通過抽取濾波器提取有用的聲音數(shù)據(jù)形成語音流信號(hào)，通過特征提取將語音流數(shù)據(jù)量化編碼后通過主處理裝置進(jìn)行相應(yīng)的語音算法和信號(hào)檢測(cè)。利用編碼壓縮算法解決了語音數(shù)字化后碼率與記錄時(shí)間的矛盾，用最新的信號(hào)壓擴(kuò)技術(shù)解決了語音動(dòng)態(tài)范圍與數(shù)字位的矛盾，有效地解決錄音記錄壓縮，記錄音質(zhì)清晰，記錄時(shí)間長。采用全中文大液晶屏顯示，可通過電腦軟件管理，人機(jī)界面友好，操作直觀方便，設(shè)置權(quán)限查詢等功能。配備了多路錄音和電話遠(yuǎn)程查詢接口，可以通過電話遠(yuǎn)程遙控查詢和播放記錄內(nèi)容。錄音內(nèi)容可以通過SD卡轉(zhuǎn)存到電腦中保存，方便管理。
簡單來說本發(fā)明的鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備可實(shí)現(xiàn)的功能有1、常規(guī)語音通話記錄功能；2、錄音回放功能；3、記錄查詢轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能；4、實(shí)時(shí)監(jiān)聽功能；5、時(shí)間設(shè)置及校正功能；6、錄音文件自動(dòng)循環(huán)覆蓋功能；7、語音識(shí)別和顯示功能；8、遠(yuǎn)程查詢播放功能。

上述僅為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。
權(quán)利要求
1.一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法，用于對(duì)車機(jī)聯(lián)控中的語音信號(hào)進(jìn)行分析得出聯(lián)控呼通結(jié)果，其特征在于包括如下步驟 1)將接收到的語音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，保留300-3400HZ的語音信號(hào)后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字語音信號(hào)； 2)從數(shù)字語音信號(hào)提取出車機(jī)聯(lián)控中的聲音流信息； 3)按照設(shè)定的識(shí)別策略，將該聲音流信息與車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型進(jìn)行匹配，提取出與該聲音流信息相似度最大的標(biāo)準(zhǔn)通話模型作為匹配結(jié)果。
2.如權(quán)利要求I所述的一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法，其特征在于在步驟2)中的聲音流信息為采用特征去噪算法以頻率倒譜系數(shù)為主，配合上能量參數(shù)以其一階、二階差分組成一個(gè)多維的特征向量。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法，其特征在于在步驟3)中，設(shè)定的識(shí)別策略是采用基于小領(lǐng)域語言模型的連續(xù)語音識(shí)別和關(guān)鍵詞檢出策略，不考慮語音信息中無關(guān)的其它語言成分。
4.如權(quán)利要求3所述的一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法，其特征在于在步驟3)中所述車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型是人為設(shè)定的車機(jī)聯(lián)控中采用的必要特征字。
5.如權(quán)利要求3或4所述的一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法，其特征在于在步驟3)中若聲音流信息與車機(jī)聯(lián)控中標(biāo)準(zhǔn)通話模型特征字匹配，則表示聯(lián)控呼通成功。
6.一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備，其特征在于包括用于將車機(jī)聯(lián)控中的語音信號(hào)進(jìn)行特征提取獲得車機(jī)聯(lián)控聲音流信號(hào)的語音提取裝置、用于將聲音流信號(hào)進(jìn)行分析匹配獲得車機(jī)聯(lián)控結(jié)果的語音識(shí)別裝置、存儲(chǔ)裝置、顯示裝置、以及與上述語音提取裝置、語音識(shí)別裝置、存儲(chǔ)裝置和顯示裝置相連的主處理裝置，該主處理裝置將聲音流信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的算法分析，模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼和壓縮后存儲(chǔ)至存儲(chǔ)裝置，同時(shí)將來自語音識(shí)別裝置車機(jī)聯(lián)控結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的語音理解得出一次呼通率，并通過顯示裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。
7.如權(quán)利要求6所述的一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備，其特征在于還包括有用于對(duì)聲音流信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線查詢和播放的喇叭裝置，該喇叭裝置與主處理裝置相連。
8.如權(quán)利要求7所述的一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備，其特征在于還包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)聽聲音流信號(hào)的電話接口，該電話接口與所述主處理裝置相連。
9.如權(quán)利要求8所述的一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析設(shè)備，其特征在于還包括用于遠(yuǎn)程查詢聲音流信號(hào)的以太網(wǎng)接口，該以太網(wǎng)接口與所述主處理裝置相連。
全文摘要
一種鐵路車機(jī)聯(lián)控語音分析方法及設(shè)備，用于對(duì)車機(jī)聯(lián)控中的語音信號(hào)進(jìn)行分析得出聯(lián)控呼通結(jié)果，包括如下步驟1)將接收到的語音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，保留300-3400Hz的語音信號(hào)后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字語音信號(hào)；2)從數(shù)字語音信號(hào)提取出車機(jī)聯(lián)控中的聲音流信息；3)按照設(shè)定的識(shí)別策略，將該聲音流信息與車機(jī)聯(lián)控中的標(biāo)準(zhǔn)通話模型進(jìn)行匹配，提取出與該聲音流信息相似度最大的標(biāo)準(zhǔn)通話模型作為匹配結(jié)果。本發(fā)明的鐵路車機(jī)聯(lián)控語音記錄分析方法及設(shè)備通過每次呼通成功率來表示行車指揮車機(jī)聯(lián)控通話的質(zhì)量，可以有效的對(duì)事故責(zé)任、設(shè)備運(yùn)行情況、每次呼通成功率等進(jìn)行監(jiān)督，為管理人員提供準(zhǔn)確及時(shí)的分析依據(jù)。
文檔編號(hào)H04M11/06GK102862587SQ20121029697
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者洪杰星, 林鴻友, 朱元林, 蘭興地 申請(qǐng)人:泉州市鐵通電子設(shè)備有限公司