阅读说明：本技术 一种船舶语音控制方法、系统、装置及存储介质 (Ship voice control method, system, device and storage medium ) 是由 李诗杰 董智霖 刘佳仑 马枫 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种船舶语音控制方法、系统、装置及存储介质,方法包括：获取采集到的第一语音信号；对所述第一语音信号进行预处理,得到第二语音信号；对所述第二语音信号进行特征提取,得到语音特征；根据所述语音特征进行匹配,得到对应的语音语句；将所述语音语句作为操作指令,并根据所述操作指令对船舶进行控制。本发明通过将语音信号直接转换为船舶的操作指令发出,从而实现了通过语音对船舶进行控制,有效减轻了驾驶员或舵工的工作量。本发明可广泛应用于船舶控制领域中。(The invention discloses a ship voice control method, a system, a device and a storage medium, wherein the method comprises the following steps: acquiring a collected first voice signal; preprocessing the first voice signal to obtain a second voice signal; performing feature extraction on the second voice signal to obtain voice features; matching according to the voice characteristics to obtain corresponding voice sentences; and taking the voice sentence as an operation instruction, and controlling the ship according to the operation instruction. The invention directly converts the voice signal into the operation instruction of the ship to be sent out, thereby realizing the control of the ship through voice and effectively reducing the workload of a driver or a rudderman. The invention can be widely applied to the field of ship control.)

一种船舶语音控制方法、系统、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及船舶控制技术领域，尤其涉及一种船舶语音控制方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

各种海上事故的统计、调查和分析表明，人为因素在船舶碰撞、翻沉、漏油、失火***、触礁搁浅和其他各种海损事故中发生的概率占80％，大量的事故都涉及船舶管理和人员操作错误等人为因素，即使是船舶机械故障、仪器失灵和船舶结构等问题引发的事故也与人的失误有直接联系。我国水上交通事故中，95％是责任事故，绝大部分事故是人为因素造成的。

2018年的船舶事故统计分析报告显示，2018年多有船舶碰撞和自沉事故出于三方面原因：一方面部分船舶驾驶员安全意识薄弱，存在侥幸心理，不遵守禁限航规定；一方面一些船舶驾驶员驾驶船舶时，由于疲劳或信息处理不当导致决策失误；一方面大风、大雾等恶劣天气增加了船舶安全行驶的难度，对现场监管和应急处置带来了挑战。

语言交互是人类进行交流最便捷，最有效的手段，而如何能让机器听懂人类语言，实现人机交互，完成各种操作成为日常生活中的一个迫切的需求。自动语音识别技术是一种以语音为研究对象，将语音信号转变为机器能识别的文本或命令，实现人机智能交互的方式。该技术在语音导航、文档检索、室内设备控制等方面具有重要应用前景。随着嵌入式系统在生活中的广泛应用和智能人机交互技术的不断发展，人们开始设计实现各种嵌入式系统来完成具体应用。

语音播报是帮助驾驶员处理信息的有效途径。在天气变化多端的海上，环境参数实时改变，如：风向风速、流向流速、能见度、潮汐等。当船舶驾驶员驾驶船舶时，需要基于这些繁杂的信息来进行操作决策，然而在驾驶员搜集这些信息的过程中，可能因为疲劳或信息处理不当而导致决策失误。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种船舶语音控制方法、系统、装置及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供了一种船舶语音控制方法，包括以下步骤：

获取采集到的第一语音信号；

对所述第一语音信号进行预处理，得到第二语音信号；

对所述第二语音信号进行特征提取，得到语音特征；

根据所述语音特征进行匹配，得到对应的语音语句；

将所述语音语句作为操作指令，并根据所述操作指令对船舶进行控制。

本发明一实施例中，所述的对所述第一语音信号进行预处理，得到第二语音信号，具体为：

对所述第一语音信号进行滤波和预加重处理，得到第二语音信号。

本发明一实施例中，所述的根据所述语音特征进行匹配，得到对应的语音语句，还包括：

对所述语音特征进行声学特征匹配，得到声学特征向量；

对所述语音特征通过预设的发音词典进行匹配，得到对应的语音词汇；

根据所述声学特征向量和所述语音词汇进行句子匹配，得到对应的语音语句。

本发明一实施例中，所述船舶语音控制方法还包括：

采集船舶的航行信息，对所述航行信息进行播报。

本发明一实施例中，所述的采集船舶的航行信息，对所述航行信息进行播报，具体包括：

采集船舶的航行信息；

根据所述航行信息和所述航行信息对应的播报条件，对所述航行信息进行播报。

本发明一实施例中，所述航行信息至少包括以下至少之一：航行速度、航行方向、风速、风向、水流流速、水流流向和船舶故障信息。

第二方面，本发明提供了一种船舶语音控制系统，包括：

获取单元，用于获取采集到的第一语音信号；

预处理单元，用于对所述第一语音信号进行预处理，得到第二语音信号；

特征提取单元，用于对所述第二语音信号进行特征提取，得到语音特征；

匹配单元，用于根据所述语音特征进行匹配，得到对应的语音语句；

操作控制单元，用于将所述语音语句作为操作指令，并根据所述操作指令对船舶进行控制。

本发明一实施例中，所述船舶语音控制系统还包括：

播报单元，用于采集船舶的航行信息，对所述航行信息进行播报。

第三方面，本发明实施例提供了一种船舶语音控制装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现所述一种船舶语音控制方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行所述一种船舶语音控制方法。

本发明的有益效果是：

本发明一种船舶语音控制方法、系统、装置及存储介质通过将语音信号直接转换为船舶的操作指令发出，从而实现了通过语音对船舶进行控制，有效减轻了驾驶员或舵工的工作量。

进一步，本发明将船舶航行时的各种航行信息通过播报的形式传达给决策者，数据精准，获取信息方便快捷，可有效减少因处理信息失误而导致的事故。

附图说明

图1是本发明一种船舶语音控制方法的步骤流程图；

图2是本发明一种船舶语音控制系统的模块方框图；

图3是本发明实施例中旋转高清探头图像与雷达拟合示意图；

图4是本发明实施例中播报条件示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。而且需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

参考图1，本发明实施例提供了一种船舶语音控制方法，包括以下步骤：

S101、获取采集到的第一语音信号。

S102、对所述第一语音信号进行预处理，得到第二语音信号。

S103、对所述第二语音信号进行特征提取，得到语音特征。

S104、根据所述语音特征进行匹配，得到对应的语音语句。

S105、将所述语音语句作为操作指令，并根据所述操作指令对船舶进行控制。

本实施例中，第一语音信号可以是人说话的语音信号，即船员口述的指令，然后将口述的指令转化为船舶可以识别的操作指令，实现通过语音控制船舶的效果。

本发明一实施例中，所述的对所述第一语音信号进行预处理，得到第二语音信号，具体为：

对所述第一语音信号进行滤波和预加重处理，得到第二语音信号。

本实施例中，预处理可以是对语音信号进行滤波、预加重等操作，从而能降低环境噪音、信道等对特征造成的影响。

本发明一实施例中，所述的根据所述语音特征进行匹配，得到对应的语音语句，还包括：

S1041、对所述语音特征进行声学特征匹配，得到声学特征向量；

S1042、对所述语音特征通过预设的发音词典进行匹配，得到对应的语音词汇；

S1043、根据所述声学特征向量和所述语音词汇进行句子匹配，得到对应的语音语句。

本实施例中，可以将得到的语音特征与预设的单元模型所构建的声学特征向量和预设的发音词典中的词汇集和发音进行匹配，再对系统针对的语言进行建模，进行句子匹配，最后得到对应的语音语句，可以得到如“左舵5”，“进3”，“播报流向、流速”等语音语句。

本发明一实施例中，所述船舶语音控制方法还包括：

采集船舶的航行信息，对所述航行信息进行播报。

本发明一实施例中，所述的采集船舶的航行信息，对所述航行信息进行播报，具体包括：

采集船舶的航行信息；

根据所述航行信息和所述航行信息对应的播报条件，对所述航行信息进行播报。

本实施例中，航行信息由船舶的风、流传感器，计程仪，磁罗经等各类基础仪器搜集完成如：航行速度、航行方向、风速风向、水流速度水流方向，并将这些信息实时储存，根据播报条件进行播报。

进一步地，如图3所示，航行信息可以由安装在驾驶台顶部的360°旋转高清探头1与AIS、ECDIS、雷达等驾驶台设备共同作用，根据图3中的雷达探测区域2和摄像头监测区域3可以得到船舶周围其他船舶和航标等物体的距离和方位信息。

船舶故障信息由航行前，对船舶的各种设备设置安全值或安全范围，在航行过程中若出现设备参数超过安全范围的情况，则自动发出警报，且播报发生故障的信息。

本实施例中，可以将AIS、ECDIS与旋转高清探头获得的图片进行拟合，得到精确的航标信息、航道信息和部分它船信息。直接采用雷达探测时，会得到假回波信号和干扰信号，为了防止播报错误信息，将雷达信号与旋转高清探头获得的物标的信息进行拟合，确定真实障碍物和它船的方位和距离。

如图4所示，以船舶的位置坐标为中心，以安全航程4(安全航速是指允许有时间采取适当而有效的行动避免碰撞并能在适合当时环境和情况的距离内把船停住的速度，这里把从开始停船到船速为0过程中的船舶进程称为安全航程)为半径作圆，得到呈圆形区域的安全圈7，播报条件可以是只有在它船5、障碍物、航标6等出现在这个圆形区域内，语音播报才会进行播报。播报的顺序参照物标远近顺序进行由近到远的播报。

本实施例中播报的航行信息分为三个等级：一级、二级、三级。

一级信息为航行速度、风向风速、水流流向、水流速度、航道宽度等信息，这些信息不根据周期自动播报，在使用语音控制系统发送语音指令后，播报系统播报选定信息。

二级信息为安全圈内的物标的信息。播报的内容为物标的距离和方位，这些信息可自动播报，并且可以对播报的周期进行设置如“每3分钟播报一次”，“每5分钟播报一次”。

三级信息为船舶故障信息，预测碰撞危险信息，环境突变信息等警报信息。船舶故障信息由传感器感应装置各参数不在正常范围内时发出，预测碰撞危险信息通过雷达计算出PAD(碰撞危险区)，表示有碰撞危险可能时，发出警报信息，环境突变信息为ECDIS或旋转高清探头，显示船舶即将驶入狭水道和交通密集水域等环境时，以及环境感应器感应风流等环境因素突然产生巨大变化时，发出警报。这些信息会被立即播报。

参考图2，本发明提供了一种船舶语音控制系统，包括：

获取单元，用于获取采集到的第一语音信号；

预处理单元，用于对所述第一语音信号进行预处理，得到第二语音信号；

特征提取单元，用于对所述第二语音信号进行特征提取，得到语音特征；

匹配单元，用于根据所述语音特征进行匹配，得到对应的语音语句；

操作控制单元，用于将所述语音语句作为操作指令，并根据所述操作指令对船舶进行控制。

本发明一实施例中，所述船舶语音控制系统还包括：

播报单元，用于采集船舶的航行信息，对所述航行信息进行播报。

进一步，本发明将船舶航行时的各种航行信息通过播报的形式传达给决策者，数据精准，获取信息方便快捷，可有效减少因处理信息失误而导致的事故。

本发明实施例提供了一种船舶语音控制装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当至少一个程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器实现一种船舶语音控制方法。

此外，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行一种船舶语音控制方法。

从上述内容可知，本发明通过将语音信号直接转换为船舶的操作指令发出，从而实现了通过语音对船舶进行控制，有效减轻了驾驶员或舵工的工作量。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。