伴隨高科技技能在軍事范疇的廣泛運(yùn)用，武器裝備也逐步向高、精、尖方向發(fā)展。傳統(tǒng)的軍事練習(xí)時(shí)間長(zhǎng)，訓(xùn)練費(fèi)用高，訓(xùn)練場(chǎng)地狹小，訓(xùn)練效果往往達(dá)不到預(yù)想的效果，對(duì)現(xiàn)代軍事訓(xùn)練的要求已經(jīng)不適應(yīng)。為解決上述問題，模仿練習(xí)應(yīng)運(yùn)而生。為了進(jìn)一步提高練習(xí)效果，本文利用智能語(yǔ)音交互芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬練習(xí)器的示教回放系統(tǒng)。教學(xué)演示系統(tǒng)通過給操作者生動(dòng)的演示來規(guī)范操作者的操作流程和相應(yīng)的操作表現(xiàn)，大大縮短了操作者的練習(xí)時(shí)間，提高了練習(xí)效果?；胤畔到y(tǒng)記錄操作練習(xí)過程中每一位操作者的口令、聲音強(qiáng)度、動(dòng)作、瞬間、動(dòng)作表象等，待操作練習(xí)結(jié)束后再重復(fù)練習(xí)過程，以便操作者及時(shí)糾正自己的錯(cuò)誤。示教系統(tǒng)也可理解為對(duì)規(guī)范操作練習(xí)進(jìn)程的回放。該系統(tǒng)不需求虛擬現(xiàn)實(shí)技能的撐持，在小型的嵌入式系統(tǒng)上就能夠完結(jié)。

1系統(tǒng)原理

該模仿練習(xí)器由一臺(tái)測(cè)控計(jì)算機(jī)和多臺(tái)從設(shè)備構(gòu)成。如圖1所示。在此僅對(duì)一臺(tái)從設(shè)備進(jìn)行介紹，其硬件系統(tǒng)主要由測(cè)控計(jì)算機(jī)、Arduinomega2560操控器、語(yǔ)音辨認(rèn)單元、聲強(qiáng)檢測(cè)單元、語(yǔ)音組成單元、面板操控單元、儀器面板等構(gòu)成。面板操控單元較為復(fù)雜，包含多種操控電路，在模仿練習(xí)中擔(dān)任該從設(shè)備在Arduinomega2560操控器的操控下完結(jié)整個(gè)練習(xí)進(jìn)程，在示教與回放系統(tǒng)中完結(jié)對(duì)方才操作練習(xí)操作表象的重演，其詳細(xì)電路規(guī)劃在此不做介紹。

語(yǔ)音辨認(rèn)單元擔(dān)任辨認(rèn)操作人員的操作口令；聲強(qiáng)檢測(cè)單元擔(dān)任檢測(cè)聲強(qiáng)巨細(xì)并以此作為判別是哪臺(tái)從設(shè)備操作人員口令的依據(jù)；Arduinomega2560操控器擔(dān)任監(jiān)督儀器面板各元件的狀況來辨認(rèn)操作人員的動(dòng)作，然后完結(jié)對(duì)操作練習(xí)進(jìn)程的記載。各儀器的操作表象依據(jù)操作動(dòng)作事前編制無需記載。在操作回放進(jìn)程中，測(cè)控計(jì)算機(jī)依據(jù)所記載的數(shù)據(jù)，經(jīng)過操控相應(yīng)從設(shè)備的Arduinomega2560操控器重現(xiàn)所記載的操作進(jìn)程。

2單元系統(tǒng)規(guī)劃

2.1語(yǔ)音辨認(rèn)單元規(guī)劃

當(dāng)時(shí)，語(yǔ)音辨認(rèn)技能的開展十分迅速，依照辨認(rèn)目標(biāo)的類型能夠分為特定人和非特定人語(yǔ)音辨認(rèn)。特定人是指辨認(rèn)目標(biāo)為專門的人，非特定人是指辨認(rèn)目標(biāo)是針對(duì)大多數(shù)用戶，通常需求收集多自己的語(yǔ)音進(jìn)行錄音和練習(xí)，經(jīng)過學(xué)習(xí)，然后到達(dá)較高的辨認(rèn)率。

這篇文章選用的LD3320語(yǔ)音辨認(rèn)芯片是一顆依據(jù)非特定人語(yǔ)音辨認(rèn)（SpeakerIndependentAutomaticSpeechRecognition，SIASR）技能的芯片。該芯片上集成了高精度的A/D和D/A接口，不再需求外接輔佐的FLASH和RAM，即能夠完結(jié)語(yǔ)音辨認(rèn)、聲控、人機(jī)對(duì)話功用，供給了真實(shí)的單芯片語(yǔ)音辨認(rèn)解決方案。而且，辨認(rèn)的要害詞語(yǔ)列表是能夠動(dòng)態(tài)編輯的。其語(yǔ)音識(shí)別過程如圖2所示。

語(yǔ)音辨認(rèn)單元選用ATmega168作為MCU，擔(dān)任操控LD3320完結(jié)一切和語(yǔ)音辨認(rèn)有關(guān)的作業(yè)，并將辨認(rèn)成果經(jīng)過串口上載至Arduinomega2560操控器。對(duì)LD3320芯片的各種操作，都必須經(jīng)過寄存器的操作來完結(jié)，寄存器讀寫操作有2種方法（規(guī)范并行方法和串行SPI方法）。在此選用并行方法，將LD3320的數(shù)據(jù)端口與MCU的I/O口相連。

語(yǔ)音辨認(rèn)流程選用中止方法作業(yè)，其作業(yè)流程分為初始化、寫入要害詞、開端辨認(rèn)和呼應(yīng)中止等。MCU的程序選用ARDUINOIDE編寫，調(diào)試完結(jié)后經(jīng)過串口進(jìn)行燒錄，操控LD3320完結(jié)語(yǔ)音辨認(rèn)，并將辨認(rèn)成果上載至Arduinomega2560操控器。其硬件連接圖如圖3所示。

2.2聲強(qiáng)檢測(cè)單元規(guī)劃

在進(jìn)行語(yǔ)音辨認(rèn)時(shí)需求判別是某一臺(tái)從設(shè)備操作人員的口令，為此規(guī)劃聲強(qiáng)檢測(cè)單元電路，該電路僅需能夠判別出相對(duì)聲強(qiáng)的巨細(xì)，無需檢測(cè)聲級(jí)，對(duì)檢測(cè)精度需求較低。

電容式MIC聲響傳感器將外部聲響信號(hào)變換成電信號(hào)，經(jīng)NE5532擴(kuò)大電路進(jìn)行擴(kuò)大，將輸入的微弱音頻信號(hào)變換為具有一定幅值的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)AC/DC有效值變換電路進(jìn)行裝換后進(jìn)行再次擴(kuò)大，最終由Arduinomega2560操控器的A/D進(jìn)行采樣。其間D1端接Arduinomega2560操控器的A/D，INT1端接Arduinomega2560操控器的外部中止1.當(dāng)外界聲響信號(hào)大于預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，三極管導(dǎo)通INT1端由高電平變?yōu)榈碗娖桨l(fā)作外部中止，操控器呼應(yīng)中止并進(jìn)行A/D采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)均值濾波后保留，待測(cè)控計(jì)算機(jī)查詢時(shí)上載該聲強(qiáng)數(shù)據(jù)。

2.3語(yǔ)音組成單元規(guī)劃

TTS（TextToSpeech）文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音技能是人機(jī)智能對(duì)話開展的趨勢(shì)。依據(jù)TTS技能的語(yǔ)音系統(tǒng)無需事前錄音就能夠隨時(shí)依據(jù)查詢條件查出并組成語(yǔ)音進(jìn)行播報(bào)，然后大大減少了系統(tǒng)維護(hù)的作業(yè)量。利用此技能，經(jīng)過MCU或許PC機(jī)就能操控語(yǔ)音芯片發(fā)音。

這篇文章選用SYN6658中文語(yǔ)音組成芯片進(jìn)行語(yǔ)音組成。SYN6658經(jīng)過UART接口或SPI接口通訊方法，接納待組成的文本數(shù)據(jù)，完結(jié)文本到語(yǔ)音（或TTS語(yǔ)音）的變換。操控器和SYN6658語(yǔ)音組成芯片之間經(jīng)過UART接口銜接，操控器經(jīng)過串口通訊向SYN6658語(yǔ)音組成芯片發(fā)送操控指令和文本，SYN6658語(yǔ)音組成芯片把接納到的文本組成為語(yǔ)音信號(hào)輸出，輸出的信號(hào)經(jīng)LM386功率擴(kuò)大器進(jìn)行擴(kuò)大后銜接到喇叭進(jìn)行播映。

SYN6658語(yǔ)音組成電路選用芯片硬件數(shù)據(jù)手冊(cè)供給的典型使用電路進(jìn)行規(guī)劃，在此不做介紹，功率擴(kuò)大電路選用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體出產(chǎn)的音頻功率擴(kuò)大器LM386進(jìn)行擴(kuò)大。

在進(jìn)行語(yǔ)音組成時(shí)首要進(jìn)行初始化，包含發(fā)音人挑選、數(shù)字處理策略、語(yǔ)速調(diào)理、語(yǔ)調(diào)調(diào)理、音量調(diào)理等。

因?yàn)樵撓到y(tǒng)要模仿多人發(fā)音，所以不一樣的從設(shè)備設(shè)置不一樣的發(fā)音人及語(yǔ)調(diào)與語(yǔ)速以便于區(qū)別。初始化后等待測(cè)控計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音組成指令，待收到指令后芯片會(huì)向上位機(jī)發(fā)送1字節(jié)的狀況回傳，上位機(jī)可依據(jù)這個(gè)回傳來判別芯片當(dāng)時(shí)的作業(yè)狀況。

3系統(tǒng)軟件規(guī)劃

示教與回放系統(tǒng)的軟件規(guī)劃包含測(cè)控計(jì)算機(jī)的軟件規(guī)劃和各從設(shè)備Arduinomega260操控器的軟件規(guī)劃。

測(cè)控計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的操控中心，其軟件選用C#進(jìn)行編寫，在示教與回放系統(tǒng)中主要是對(duì)操作數(shù)據(jù)的記載以便依據(jù)所記載的數(shù)據(jù)對(duì)操作進(jìn)程進(jìn)行準(zhǔn)確回放，需求記載的數(shù)據(jù)包含：各從設(shè)備操作人員的操作口令，操作動(dòng)作，口令及動(dòng)作時(shí)刻，各操作對(duì)應(yīng)的操作表象。為簡(jiǎn)化記載數(shù)據(jù)，事前編制好各事情代碼，記載進(jìn)程只記載代碼，大大提高程序效率。建立結(jié)構(gòu)體如下：

在操作練習(xí)進(jìn)程中測(cè)控計(jì)算機(jī)每隔50ms對(duì)下位機(jī)進(jìn)行操控及輪詢，并記載反應(yīng)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)記載時(shí)以50ms為一個(gè)單位。選用定時(shí)器對(duì)時(shí)刻進(jìn)行操控。在回放進(jìn)程中首要比對(duì)當(dāng)時(shí)時(shí)刻和所記載的時(shí)刻，當(dāng)所記載的時(shí)刻與當(dāng)時(shí)時(shí)刻吻合時(shí)測(cè)控計(jì)算機(jī)操控下位機(jī)履行該事情，完結(jié)事情回放。

Arduinomega2560操控器擔(dān)任接納測(cè)控計(jì)算機(jī)的操控指令并履行指令，讀取語(yǔ)音辨認(rèn)成果，對(duì)聲強(qiáng)數(shù)據(jù)收集和處理，操控語(yǔ)音組成單元進(jìn)行語(yǔ)音組成等。Arduinomega2560操控器選用串口中止的方法進(jìn)行指令接納。

測(cè)控計(jì)算機(jī)一旦正確接收到指令，就會(huì)執(zhí)行并傳回結(jié)果。如果測(cè)控計(jì)算機(jī)在限定的時(shí)間內(nèi)沒有得到回傳結(jié)果，就會(huì)顯示出故障，測(cè)控計(jì)算機(jī)就需要重新發(fā)送指令。下面顯示了數(shù)據(jù)接收的流程。本文運(yùn)用智能語(yǔ)音芯片對(duì)模擬練習(xí)器的示教與播放系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)目前還不能支持當(dāng)前流行的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，僅能支持MCU操作。本系統(tǒng)還可用于小型便攜設(shè)備，具有出色的使用前景。