[发明专利]一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶

权利要求书

1.一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶，它包括了普通垃圾桶，其特征在于，它还包括驱动电机单元、舵机、微处理器控制单元、声学矢量传感器单元（AVS）、模数转换器、PC机控制平台：

普通垃圾桶用于盛装垃圾，将其命名为“小T”；

驱动电机单元用于控制垃圾桶的移动，与微处理器控制单元相连，由微处理器控制单元控制其前进、后退和停下；

舵机用于控制垃圾桶的转向，与微处理器控制单元相连，由微处理器控制单元控制其转动的角度，与驱动电机单元一起控制垃圾桶朝用户所在的方向移动；

微处理器控制单元用于与PC机控制平台进行串口通信，接收来自PC机控制平台发送过来的转动角度命令，控制舵机的转向和驱动电机单元的移动，并发送完成处理的响应信号给PC机控制平台；

声学矢量传感器单元（AVS）作为音频信号采集传感器；

模数转换器与AVS相连，与AVS一起实现音频信号的采集，获得四通道的同步数字信号输出；

PC机控制平台作为语音端点检测、语音识别和语者声源方向角估计技术和算法处理的平台，将语音识别和语者声源方向角估计结果通过串口通信以DOA信息和控制命令发送给垃圾桶微处理器控制单元，并接收垃圾桶微处理器控制单元发送的响应信号。

2.一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶，其特征在于，包括以下步骤：

S1当用户呼叫小T时，由声学矢量传感器AVS采集音频信号，进行语音端点检测，通过隐马尔科夫模型进行小词汇量的非特定人语音识别；语音识别判断是否是叫“小T过来”，若不是则垃圾桶不进行动作，若是则进行S2；

S2利用在S1中采集得到的同一段音频信号，采用稀疏表示的单语者声源DOA估计技术对用户进行语者声源方向角估计，将语者声源方向角估计的角度方向结果通过串口通信发送给垃圾桶微处理器控制单元，由垃圾桶微处理器控制单元控制驱动电机和舵机向用户所在方向移动，在移动的过程中AVS不断采集空间中的音频信号，并通过语音端点检测后进行语音识别，但不再进行语者声源方向角估计；

S3当采集用户的音频信号进行语音识别的结果为“小T停下”时，PC机控制平台将该语音识别结果转换成控制垃圾桶停下的命令，通过串口发送停下的命令，控制垃圾桶停下；

S4当用户扔完垃圾后，呼叫“小T回去”的音频信号被AVS采集并进行语音识别，PC机控制平台将该语音识别结果转换成控制垃圾桶回去的命令，通过串口发送回去的命令，控制垃圾桶回到原地。

3.根据权利要求1所述的一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶，其特征在于，所述驱动电机单元安装于垃圾桶的底部，用于控制垃圾桶的移动，与微处理器控制单元相连，由微处理器控制单元控制其前进、后退和停下。

4.根据权利要求1所述的一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶，其特征在于，所述舵机安装于垃圾桶的底部，用于控制垃圾桶的转向，与微处理器控制单元相连，根据语音定位的结果由微处理器控制单元控制其转动的角度，与驱动电机单元一起控制垃圾桶朝用户所在的方向移动。

5.根据权利要求1所述的一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶，其特征在于，所述声学矢量传感器单元（AVS）是一种新型麦克风阵列，安装在垃圾桶的顶部，用于音频信号采集器，由1个全向压力传感器和2~3个正交放置的压力梯度传感器构成，与常用的ECM麦克风相比，AVS具有空间结构紧凑的特点，仅有1cm³左右大小，理论上，AVS是同位阵列，各个传感器接收到的音频信号在时间上对齐，且各通道接收信号存在固定的三角函数关系。

6. 根据权利要求1所述的一种基于声学矢量传感器的语音控制智能垃圾桶，其特征在于，所述PC机控制平台作为运算语音端点检测、语音识别和语者声源方向角估计算法的平台，将AVS采集得到的数字语音信号进行语音识别和语者声源方向角估计，并将结果转成控制命令通过串口通信发送给垃圾桶微处理器控制单元，等待接收垃圾桶微处理器控制单元发送的响应信号。