民航地空通信语音文字转换辅助系统设计

2019-04-20魏海龙张剑陈俊张智

科技视界 2019年4期

关键词：语音单片机辅助

魏海龙张剑陈俊张智

【摘要】针对地空通话系统中麦克风、音量控制及音频信号等识别精度受环境噪声影响问题，提出了语音文字转换辅助系统的设计，以51单片机、语音模块、液晶显示器等模块组成，实现语音播放和文字显示以增强民航地空通信中的信息交流。

【关键词】地空通信;语音识别;LD3320语音模块;文字显示

中图分类号： TN92;V243.1;V351.36文献标识码： A文章编号： 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

目前民航地空语音通信主要是利用HF、VHF技术[1]，飞行员在语音通信时，在多语言环境以及飞行员所承受的巨大压力下导致遗忘部分信息，甚至可能存在口音问题导致理解错误，因此通过语音文字转换辅助系统将语言转换成文字显示出来，方便机组人员理解查找，避免遗忘，将增强民航地空通信的信息交流的可靠性，有利于民航飞行的安全。

语音识别系统是建立在语音技术、信号处理、模式识别等学科的数学模型基础上，运用不同的计算机算法来实现的，可促进和改善人与人，人与机器之间的信息交流[2]。本文语音文字转换辅助系统设计以51单片机系统作为核心控制，由LD3320语音模块进行语音识别处理、SD卡接口、液晶显示器等模块组成，实现语音的播放与文字的显示以加强民航地空通信信息的交流。

1 系统总体框图

根据目前航空语音系统中麦克风、音量控制及音频信号等识别精度受环境噪声影响问题，以及受应用环境的影响。本文设计出语音文字转换辅助系统。该系统设计采用51单片机作为核心控制处理，由LD3320语音模块进行语音识别处理，外加SD卡存储飞行员通信专用术语，由液晶显示屏显示语音识别出的文字。其基本结构框图如图1所示。

2 系统模块原型设计

2.1 语音识别模块

语音识别中主要有非特定人语音识别和特定语音识别两种技术，非特定人语音识别技术侧重提取能够表征语义的特征参数，忽略语音所包含的个体信息;特定人语音识别技术不仅提取能够表征语义的特征参数，也会提取语音所包含的个体信息[4]。

基于统计特征的非特定人语音识别系统可大致分为三部分：

（1）语音信号预处理与特征提取：滤除与语音识别无关的信息，提取语音识别的重要特征信息。

（2）声学模型与模式匹配：利用训练算法对语音特征进行处理生成声学模型，语音识别时首先提取语音特征，然后与已生成的声学模型进行模式匹配得到识别结果。声学模型是语音识别系统的核心部分，其设计单元、识别统词汇量、训练数据量、识别率和语音应用环境特点密切相关。

（3）语言模型处理：通过语言模型对所识别出的语音模型语进行语法、语义分析[5]。

本系统采用基于非特定语音识别技术，语音识别模块主要采用LD3320芯片，语音识别电路设计图如图2所示。该芯片基于非特定人语音识别（SI-ASR：Speak-Independent Automatic Speech Recognition）技术的语音识别和声控芯片，内置非特定人语音识别算法，并且集成了语音识别处理器以及部分外部电路[3]，识别词语条目支持动态编辑，可满足基本的航空陆空通话专用术语模式的应用需求。

2.2 控制及辅助模块

（1）控制模块：采用STC89c51单片机作为系统主控制芯片，片上资源比较丰富，可利用的I/O口较多，处理速度能满足该系统要求。

对语音识别芯片的设置和数据传送主要通过对寄存器的操作来实现[6]。进行语音识别时，通过预先设置的识别关键词语列表，设定芯片的识别模式，LD3320识别完成后，识别结果通过寄存器返回识别出的关键词语在预先设置好的关键词语列表中排列索引值index。

（2）文字显示模块：采用9648液晶屏，显示LD3320芯片识别出的语音内容。

（3）电源模块：利用三端稳压集成电路LM7805为语音识别系统提供5V直流电源，语音芯片LD3320的工作电压为3.3V，利用LM1117-3.3芯片实现5V-3.3V电压转换为LD3320供电。

3 结束语

本文結合实际情况，从语音转换的实际意义出发，结合自身条件以及利用现有技术，设计了语音文字转换系统，通过单片机控制LD3320语音模块，以及液晶显示模块，实现语音播放及文字显示。本语音文字转换辅助系统的设计通过将信息以文字的方式呈现，增强民航地空通信中的信息交流。使民航工作更为安全稳定。

【参考文献】

[1]周伟康.浅谈民航地空通信技术的发展[J].信息系统工程，2014（08）：24.

[2]方红峰，冯嘉礼，韦梦芸，刘永昌.英语语音转换英文文字的软件实现[J].哈尔滨工程大学报，2006（07）：584-586.

[3]陈喜春.基于LD3320语音识别专用芯片实现的语音控制[J].电子技术设计与应用，2011（11）：20-21.

[4]郭昕.基于HMM和匹配追踪的多参数语音控制[J].科研发展，2013（09）：92-93.