呂俊璋 劉怡然 李兵

摘 要：聲控飛行使操作更簡單與準(zhǔn)確，通過語音控制技術(shù)與機(jī)器進(jìn)行溝通下達(dá)指令，讓無人機(jī)進(jìn)行向上向下左右旋轉(zhuǎn)這些基礎(chǔ)又準(zhǔn)確的操作，我們通過對語音識別與控制的模塊的編程和調(diào)整可以進(jìn)行飛機(jī)的初步語音控制，使之操作更簡單與準(zhǔn)確，打破常規(guī)只能進(jìn)行遙控器的操作方法，語音控制操作簡單準(zhǔn)確、失誤率低，以便更方便的操作具有使用價值，簡單的語音控制，可以在非常復(fù)雜的環(huán)境下，減少人為操作的失誤率比個人操作更加安全。

關(guān)鍵詞：語音控制；無人機(jī)；語音識別

研究目的

現(xiàn)如今市面上沒有多功能語音控制的小型四軸飛行器，我們所要設(shè)計的就是要打破市面上復(fù)雜語音控制的缺乏現(xiàn)象。小型無人機(jī)體積小、靈活，操作起來更加直觀。通過對語音識別與控制的模塊的編程和調(diào)整可以進(jìn)行飛機(jī)的語音控制后期更可以完成一些復(fù)雜的動作 ，使之操作更智能，打破常規(guī)只能進(jìn)行遙控器的操作方法，比個人操作更加安全。人機(jī)交互性，實(shí)時性好，方便快捷?？梢宰鳛槲⑿蛡刹椋?yàn)槠湫∏?，操作簡單?zhǔn)確語音控制失誤率低也就更加擁有其特殊優(yōu)點(diǎn)，以便更方便的操作具有使用價值，簡單的語音控制，可以在非常復(fù)雜的環(huán)境下，減少人為操作的失誤率；語音簡單的命令就可以準(zhǔn)確的完成復(fù)雜的動作。

1設(shè)計方案

四軸飛行器結(jié)構(gòu)主要由主控板和呈十字交叉結(jié)構(gòu)的4個電子調(diào)速器、電機(jī)、旋漿組成，電機(jī)由電子調(diào)速器控制，主控板主要負(fù)責(zé)解算當(dāng)前飛行姿態(tài)、控制電調(diào)等功能。以十字飛行模式為例，l號旋翼為頭，1、3號旋翼逆時針旋轉(zhuǎn)，2、4號旋翼順時針旋轉(zhuǎn)，由于四個電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，使其與水平面傾斜一定角度，四個電機(jī)產(chǎn)生的合力分解為向上的升力與前向分力。當(dāng)重力與升力相等時，前向分力驅(qū)動四軸飛行器向傾斜角度的方向水平飛行?？臻g三軸角度歐拉角分為仰俯角、橫滾角、航向角：傾斜角是仰俯角時，向前、向后飛行；傾斜角是橫滾角時，向左、向右飛行；而傾斜航向角時，向左、右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，左（右）旋轉(zhuǎn)是由于順時針兩電機(jī)產(chǎn)生的反扭矩之和與逆時針兩電機(jī)產(chǎn)生的反扭矩之和不等，即不能相互抵消，機(jī)身便在反扭矩作用下繞z軸自旋轉(zhuǎn)。

語音識別技術(shù)所涉及的領(lǐng)域包括：信號處理、模式識別、概率論和信息論、發(fā)聲機(jī)理和聽覺機(jī)理、人工智能等。語音通信基于M6語音通信模塊，可實(shí)現(xiàn)發(fā)音人選擇、數(shù)字處理策略、拼音識別、聲調(diào)設(shè)定、音量控制、語速控制、語調(diào)控制等功能。通過該模塊識別語音指令，識別成功后通過stm32f4系列單片機(jī)串口發(fā)送數(shù)據(jù)。主要通過NRF2401無線模塊進(jìn)行無線通信。無線通信系統(tǒng)主要由地面端與無人機(jī)端構(gòu)成。地面端的數(shù)據(jù)經(jīng)過打包后通過NRF2401模塊傳遞給無人機(jī)端進(jìn)行解包還原數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)最終發(fā)送給飛控，實(shí)現(xiàn)語音控制。

通過語音模塊進(jìn)行識別，識別成功之后，通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，和飛控建立聯(lián)系，傳統(tǒng)的語音識別模塊距離較近，通常在5米左右，但在通常飛行的時候，距離較遠(yuǎn)，通常幾十米，或者幾百米，為了解決這一缺陷，大膽采用無線通信的通信方式，理論距離可達(dá)1.5km，實(shí)測800米，大大滿足了飛行的需求，采用的通信頻率2.4G，地面端和天空端進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)打包，解包，并和飛控建立連接。無線通信，語音控制。

2主要技術(shù)指標(biāo)

（1）通過語音識別模塊進(jìn)行語音識別，識別發(fā)音人所發(fā)送的控制指令。

（2）識別成功后通過stm32f4系列單片機(jī)串口發(fā)送數(shù)據(jù)。

（3）將該數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，通過NRF2401無線模塊 將數(shù)據(jù)從地面端傳遞到無人機(jī)端。

（4）無人機(jī)端接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)解包并還原數(shù)據(jù)，將控制指令發(fā)送給飛控，實(shí)現(xiàn)最終的語音控制。

3技術(shù)特點(diǎn)

該語音控制飛行器主要就是主打智能和創(chuàng)新飛行器模擬人工智能?；谡Z音通信的聲控飛行使操作更簡單與準(zhǔn)確，使無人機(jī)駕駛員可以通過語音控制模塊與機(jī)器進(jìn)行溝通下達(dá)指令，讓四軸無人機(jī)進(jìn)行向上向下左右旋轉(zhuǎn)這些基礎(chǔ)又準(zhǔn)確的操作。通過對語音識別與控制的模塊的編程和調(diào)整可以進(jìn)行飛機(jī)的初步語音控制，使之操作更簡單與準(zhǔn)確，打破常規(guī)只能進(jìn)行遙控器的操作方法，比個人操作更加安全，減少人為操作的失誤率。人機(jī)交互性，實(shí)時性好，方便快捷。語音簡單的命令就可以準(zhǔn)確的完成復(fù)雜的動作。

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