基于智能音箱控制红外家电的方法及装置与流程

本发明涉及语音控制技术领域，具体涉及基于智能音箱控制红外家电的方法及装置。

背景技术：

中国人工智能市场规模持续增长,智能语音技术作为ai应用最成熟的技术之一，已经成为人工智能应用的一个重点。智能语音技术在消费者市场上的应用越来越广泛，特别是在家电、家庭服务、物联网等领域的应用越来越受到人们的重视。而智能音箱是语音识别技术一个很好的切入点，越来越多的消费者习惯通过智能音箱查天气，点播音乐，以及控制家电。智能音箱作为未来家庭的控制中枢，其功能也越来越完善。通过在智能音箱上设置红外功能，可以实现对红外家电的控制。通常情况下，智能音箱被语音唤醒之后，会把采集的语音音频数据上传到服务器进行识别，识别之后进行相应的操作，比如：搜索，查询，控制等。但是，此方法依赖网络状况，会出现延迟等问题，影响了用户体验；另外还存在着用户语音及隐私泄露的风险。

为了解决上述问题，现有技术中申请号为201911110391.1的发明专利申请公布了一种离线式智能语音识别控制的led显示模块，该发明中，通过麦克风将外界的语音指令传输到音频处理芯片中，由音频处理芯片提取特征后与存储器中存储的特征模型进行匹配检验，找到相匹配的语音样本，然后将识别结果以协议命令的形式传输给控制器。

但是，发明人发现，虽然现有技术中的离线语音控制方法相比利用在线语音模块完成语音识别控制的系统相比，响应时间缩短了很多，但是此方法中的指令样本数量有限，不能涵盖用户所有可能的说法，用户使用体验不好。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：当需要控制多台设备且控制较为复杂时，如何实现通过离线语音识别的方法控制红外家电。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

本发明提供了基于智能音箱控制红外家电的方法，包括以下步骤：

s1、智能音箱被唤醒后，在联网失败或者网络不好时，利用离线语音识别算法将接收到的家电控制语音信号识别成指令文本；

s2、利用分类文法确定指令文本中所包含的关键词，根据关键词从预先建立的语义文法库中选择对应的文法与指令文本进行匹配，若匹配成功，则返回语义信息，所述语义信息包括：设备名称、设备功能、控制操作其中至少二种；

s3、智能音箱根据返回的语义信息生成对应的控制指令，并将控制指令对应的遥控编码解码后转换为红外信号发送给红外家电；

优选的，所述步骤s3之后还包括步骤s4，当返回的语义信息不包含设备名称时，将返回的语义信息中包含的设备功能与智能音箱用户id已经开通的设备进行关联，根据关联结果获取设备名称；当关联到多台设备时，通过音箱询问用户并根据用户的第二次语音输入获取设备名称。

优选的，所述步骤s2中的语义文法库的生成过程包括：利用扩展的巴科斯范式语法规则(abnf)，并根据对红外设备控制操作的说法编写语义文法并生成语义文法库，其中，语义文法包括：对特定设备控制的文法以及对通用设备控制的文法；根据控制类型将语义文法分类。

优选的，所述步骤s2中，当利用分类文法从指令文本中匹配到的关键词包含了设备名称时，则利用对特定设备控制的文法与指令文本进行匹配，否则利用对通用设备控制的文法与指令文本进行匹配

优选的，所述步骤s4中，智能音箱需要绑定用户id，通过用户id开通需要控制的设备，并将开通的设备名称添加至用户id对应的设备列表中。

优选的，所述步骤s1中，当智能音箱被唤醒后，首先会根据自身存储的网络用户名和密码自动联网，如果失败，会重联预设次数；或者评估联网的网络质量，所述网络质量包括丢包率、延迟、信号强度中的一种或组合。

本发明还提供了基于上述任一项方法的基于智能音箱控制红外家电的装置，所述装置包括：

语音识别模块，用于智能音箱被唤醒后，在联网失败或者网络不好时，利用离线语音识别算法将接收到的家电控制语音指令识别成指令文本；

语义理解模块，用于利用分类文法确定指令文本中所包含的关键词，根据关键词从预先建立的语义文法库中选择对应的文法与指令文本进行匹配，若匹配成功，则返回语义信息，所述语义信息包括：设备名称、设备功能、控制操作其中至少二种；

控制模块，用于根据返回的语义信息生成对应的控制指令，并将控制指令对应的遥控编码解码后转换为红外信号发送给红外家电。

优选的，所述控制模块还用于将设备名称与设备功能建立关联，当语义理解模块获取的语义信息不包含设备名称时，控制模块通过已建立的关联数据以及用户id已开通的设备列表，判断用户的目标设备名称；当关联到多台设备时，通过音箱询问用户并根据用户的第二次语音输入获取设备名称。

优选的，所述装置还包括通讯连接模块，用于根据预先存储在本地的用户名和密码自动连接网络，在联网失败时，触发语音识别模块；或者，评估网络质量，在网络质量较差的情况下，触发语音识别模块；所述通讯连接模块还用于从服务器上下载并更新本地的语义文法库。

优选的，所述装置还包括播放模块，用于播放反馈信息，并提醒用户第二次语音输入需要控制的设备名称。

本发明的优点在于：

本发明实施例，相较于现有技术，本发明中需要控制多台红外设备时，利用语义理解模块获取用户指令中包含的语义信息，所述语义信息包括：设备名称、设备功能以及控制操作其中至少二种的组合；然后，控制模块根据语义信息生成控制指令并将控制指令对应的遥控编码解码后转换为红外信号发送给红外家电；并且，控制模块在判断用户第一次输入的指令语义信息不包含设备名称时，根据关联数据或者用户第二次输入的指令获取设备名称。因此，通过本发明中的智能音箱，在没有网络或者网络连接质量较差的情况下，用户可以使用语音指令控制多台红外家电，而且无需用户输入固定的指令样本也可以理解用户的意图，进而进行相应的控制，控制过程简单方便，实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于智能音箱控制红外家电的方法的运行场景示意图；

图2为本发明实施例提供的基于智能音箱控制红外家电的方法的第一种流程示意图；

图3为本发明实施例提供的基于智能音箱控制红外家电的方法的第二种流程示意图；

图4为本发明实施例提供的基于智能音箱控制红外家电的方法的工作流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种基于智能音箱控制红外家电的装置的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的一种基于智能音箱控制红外家电的装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体的实施例以及附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，并不用于限定本发明的保护范围。

实施例1

图1为本发明实施例提供的基于智能音箱控制红外家电的方法的运行场景示意图。图1所示的智能音箱具有接收用户语音控制指令的功能，智能音箱利用离线语音识别的方法将语音指令转化为指令文本，然后利用本地语义理解的功能从指令文本中获取控制信息，最后通过内置的红外发射功能向红外家电发送控制信息对应的红外信号。

图2为本发明实施例提供的基于智能音箱控制红外家电的方法的第一种流程示意图；如图2所示，本发明提供的基于智能音箱控制红外家电的方法包括以下步骤：

s1、智能音箱被唤醒后，在联网失败或者网络不好时，利用离线语音识别算法将接收到的家电控制语音指令识别成指令文本；

可以预先利用扩展的巴科斯范式语法规则(abnf)生成语义文法库，根据对红外设备控制操作的说法编写语义文法，并预先根据控制类型的不同将语义文法分类；

本发明实施例中，采用abnf语法规则，根据自然语言常用话术编写语义文法。在本发明实施例中，所述语义文法库包含了针对不同控制类型的文法，比如：对特定设备控制的文法以及对通用设备控制的文法，例如，以下文法定义了通用的电源开关设置的说法：

#abnf1.0utf-8；//文档自标识头，定义了文档的版本和编码格式

#include"device.lst"；//此处引用了一个词典，词典包含了设备的名称

rootoperation；//将root指定的规则，编译成二进制文法网络并输出

#abnfhead-end；

//以下是文法档正文，是一系列规则定义的组合

//以下定义了一个通用的电源开关设置的说法

$devicename＝($u_lst_device)；//给变量赋值

$open＝开启|启动|打开|开下；

$close＝关闭|关了|关下|关掉；

$operation＝($open|$close)($devicename)|[把]($devicename)[的电源|电源]($open|$close)；

以上文法档经过编译以后可以生成匹配网络，输入到匹配算法当中，通过匹配算法对用户输入进行匹配；只要用户输入的指令符合以上文法定义的说法/表达的规则，则能匹配成功，否则，就会返回匹配失败的结果。

本发明实施例中，智能音箱接收到唤醒指令后，利用音箱唤醒算法唤醒音箱。音箱被唤醒后，会根据自身存储的网络用户名和密码自动联网，如果失败，会重联预设次数；或者评估联网的网络质量，所述网络质量包括丢包率、延迟、信号强度中的一种或组合。在音箱联网失败或者网络质量较差的情况下，将接收到的用户语音指令发送给本地的离线语音识别模块，通过嵌入式离线语音识别算法将语音指令转换成指令文本。

所述离线语音识别算法采用神经网络模型对接收的语音信号进行声学特征提取，调用模型库中已训练好的模型进行模式匹配，如果匹配结果的置信度大于预设值则输出识别结果对应的文本；所述离线语音识别算法，优化了控制相关语音的识别准确率。在实际应用中，还可以把服务器上的训练好的模型打包压缩并下载到本地来实现。

在本发明实施例中，通过使用本地化识别和控制，实时性强，不存在用户语音隐私泄露的风险。

通过本发明实施例，能够实现对多台红外家电设备的控制，所述红外家电设备包括但不限于：空调、风扇、电视、多媒体播放器、电暖器、光波炉、摄像头等具备红外信号接收能力的设备。

同时，通过本发明实施例，能够实现对多种设备功能的控制，所述设备功能包括但不限于：开关、温度、风速、湿度、音量、定时、功率、模式等可以通过红外遥控器进行调节和控制的功能。

另外，本发明实施例还提供了一种调节空调温度的方法过程：

//以下定义了空调温度调节的的说法

$up＝调高|升高；

$down＝调低|降低；

$set＝调到|设到|设成|设为；

$number＝16|17|18|19|20|21|22|23|24|25|26|27|28|29|30；

$temperature1＝($up|$down)[空调|空调的](温度)|[把][空调|空调的](温度)($up|$down)[一点]；

$temperature2＝[把](空调|温度|空调温度|空调的温度)$set$number(度)；

//以下定义了空调风速调节的的语法

$speed＝高|最高|中|低|最低；

$mode1＝[空调|空调的](风速)(高|低|调高|调低)一点；

$mode2＝[把][空调|空调的](风速)$set$speed(速|挡)；

需要说明的是，以上例子中的文法只是本发明中的部分实施例，考虑到自然语言表达方式的多样性以及设备控制需求的多变性，本发明对语义文法库中的文法所定义的具体控制说法不做限定。另外，以上语义文法库中的文法可以根据实际运用中的需求进行修改或者更新。

需要强调的是，本发明实施例中使用的唤醒算法以及模式匹配算法均可以使用现有技术中的算法实现。

s2、利用分类文法确定指令文本中所包含的关键词，根据关键词从语义文法库中选择对应的文法与指令文本进行匹配，若匹配成功，则返回语义信息，所述语义信息包括：设备名称、设备功能、控制操作其中至少二种；

本发明实施例中，通过abnf语法规则编写分类文法，利用分类文法所确定的关键词从语义文法库中选择对应的文法和输入的指令文本进行匹配，以下是预先生成分类文法的实施步骤：

a.建立一个词典，例如：device.lst，词典包含了设备的名称；

b.建立一个词典，例如：function.lst，词典包含了设备的功能；

c.编写一个分类文法，从词典device.lst和function.lst中选择词语定义关键词；

d.利用分类文法确定输入的指令文本中是否包含了定义的关键词；

e.根据确定的关键词，从语义文法库中选择对应的文法与指令文本进行匹配。

在本发明实施例中，当利用分类文法从指令文本中匹配到的关键词包含了设备名称时，则利用对特定设备控制的文法与指令文本进行匹配，否则利用对通用设备控制的文法与指令文本进行匹配。本发明实施例中，所述设备名称可以定义为通用的家电设备名称，比如：空调、洗衣机等，也可以是自定义的设备名称，比如：小天鹅、小智管家等。本发明实施例中，通过采用分类文法的方法，提高了语义理解的效率和准确率。

在本发明实施例中，当输入的指令文本与语义文法库中的文法匹配成功时，返回语义信息，所述语义信息包括：设备名称、设备功能、控制操作其中至少二种。以下是获取语义信息的步骤：

a.建立一个语义处理协议，以及语义信息档，包括语义的定义；

b.在语义文法中添加语义信息，将语义信息放在一对大括号{}之间，

例如：

$operation＝($up{操作})($devicename{名称})(温度{功能})，

其中变量up对应的语义是“操作”，变量devicename对应的语义是

“名称”，“风速”对应的语义是“功能”；

c.当指令文本与语义文法匹配成功时，返回语义信息，例如：“调高空调温度”包含的语义是：操作“调高”，名称“空调”，功能“温度”。

s3、智能音箱根据返回的语义信息生成控制指令，并将控制指令对应的遥控编码解码后转换为红外信号发送给红外家电。

本发明实施例中，当步骤s3中通过将指令文本与语义文法库中的文法匹配成功后，返回指令文本中所包含的语义信息；智能音箱根据返回的语义信息，生成控制指令，然后将控制指令对应的遥控编码解码后转化成红外信号发送给红外家电。

实施例2

图3为本发明实施例提供的基于智能音箱控制红外家电的方法的第二种流程示意图。如图3所示，在实施例1的基础上，当从指令文本中匹配到的语义信息不包括设备名称时，将返回的语义信息中包含的设备功能与智能音箱用户id已经开通的设备进行关联，根据关联结果获取设备名称；当关联到多台设备时，通过音箱询问用户并根据用户的第二次语音输入获取设备名称。

本发明实施例中，智能音箱需要绑定用户id，通过用户id开通需要控制的设备，并将开通的设备名称添加至用户id对应的设备列表中。本发明实施例中，将设备名称与设备功能建立关联，当用户第一次输入的语音指令中不包含设备名称时，通过已建立的关联数据以及用户id已开通的设备列表，判断目标设备名称；当关联到多台设备时，智能音箱通过语音播报询问用户需要控制的设备名称，根据用户第二次输入的语音指令文本获取设备名称。比如：用户第一次输入的指令是“风速慢一点”，那么匹配到的语义信息是：功能“风速”，操作“慢”；该语义信息不包含设备名称，智能音箱无法根据用户的第一次输入判断出需要控制的设备。如果该用户已经开通的设备中与风速相关的设备包括：空调和风扇，那么，智能音箱会提醒用户再次输入设备名称，比如，音箱会播放语音提示“您想要控制空调还是风扇？”；智能音箱根据用户的第二次输入的语音指令判断下一步的操作。

与本发明图1所示实施例相对应，图5为本发明实施例提供的一种基于智能音箱控制红外家电的装置的结构示意图。如图5所示，所述装置包括：

语音识别模块101，用于智能音箱被唤醒后，在联网失败或者网络不好时，利用离线语音识别算法将接收到的家电控制语音指令识别成指令文本；

语义理解模块102，用于利用分类文法确定指令文本中所包含的关键词，根据关键词从预先建立的语义文法库中选择对应的文法与指令文本进行匹配，若匹配成功，则返回语义信息，所述语义信息包括：设备名称、设备功能、控制操作其中至少二种；

控制模块103，用于根据返回的语义信息生成对应的控制指令，并将控制指令对应的遥控编码解码后转换为红外信号发送给红外家电。

在本发明实施例中，所述控制模块103，还用于将设备名称与设备功能建立关联，当语义理解模块102获取的语义信息不包含设备名称时，控制模块103通过已建立的关联数据以及用户id已开通的设备列表，判断用户的目标设备名称。当关联到多台设备时，通过音箱询问用户并根据用户的第二次语音输入获取设备名称。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，图6为本发明实施例提供的一种基于智能音箱控制红外家电的装置的另一种结构示意图，如图6所示，所述装置还包括：还包括通讯连接模块104，用于根据预先存储在本地的用户名和密码自动连接网络，在联网失败时，触发语音识别模块101；或者，评估网络质量，在网络质量较差的情况下，触发语音识别模块101；所述通讯连接模块104还用于从服务器上下载并更新本地的语义文法库。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述装置还包括：播放模块105，用于播放反馈信息给用户，当控制模块103无法确定需要控制的设备名称时，通过播放模块105提醒用户语音输入设备名称。

相较于现有技术，本发明中需要控制多台红外设备时，利用语义理解模块102获取用户指令中包含的语义信息，所述语义信息包括：设备名称、设备功能以及控制操作其中至少二种的组合；通过控制模块103将语义信息转换成对应的控制指令；并且，在判断用户第一次输入的指令语义信息不包含设备名称时，根据关联数据或者用户第二次输入的语音指令获取需要控制的设备名称。因此，通过本发明中的智能音箱，在没有网络或者网络连接质量较差的情况下，用户可以使用语音指令控制多台红外家电，而且无需用户输入固定的指令样本也可以理解用户的意图，进而进行相应的控制，控制过程简单方便，实用性强。

上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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