一种基于呼叫服务平台的长者语音打车系统的制作方法

本发明涉及智能语音技术领域的一种语音系统，更具体地说，本发明针对特定人群(比如长者)基于呼叫服务平台，给出智能语音呼叫运营车辆的系统和使用方式。

背景技术：

近年来，出租车以其高度的灵活性和便捷的可达性成为公共和私人交通之间的一种重要的交通方式。得益于智能手机和移动基础设施的快速发展，基于智能手机应用的出租车和共享车辆业务模式迅速流行起来。因此，智能打车软件得到了应用和推广，相比于以前传统的路边呼叫方式，大幅提高了乘客乘坐出租车的效率。

但是，相比于应用智能手机软件得心应手的年轻人，许多人并不适应智能手机智能软件的快速发展，因此并不能受益于智能打车软件。而由于道路上的大部分出租车都接受了网约服务，使得这一部分长者遇到了打车困难的问题。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的问题，针对长者老人难以通过智能手机的智能软件进行出租车呼叫的问题，本发明提出了一种基于智能语音和呼叫运营服务的自动打车系统和方法，面向长者结合物业服务实现语音打车。

本发明开发了针对长者的特定智能打车手环以及呼叫平台，结合两者，完成了长者自动打车的需要。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

智能打车手环，佩戴在老人身上，智能打车手环通过自身定位获得当前位置信息并作为出发点并发送到物业呼叫服务平台；同时采集老人发出的声音获得语音信号，对语音信号进行过滤操作，然后进行识别获得目的地信息或者打车订单反馈信息并发送到物业呼叫服务平台，接收来自物业呼叫服务平台发过来的打车订单反馈信息发出声音进行交互；

物业呼叫服务平台，处于云端服务器，接收来自智能打车手环的当前位置信息和目的地信息并发送到车辆运营平台，接收来自智能打车手环的打车订单反馈信息而发送到车辆运营平台，接收来自车辆运营平台的打车订单信息并反馈回到智能打车手环；

车辆运营平台，处于云端服务器，接收来自物业呼叫服务平台的当前位置信息和目的地信息进而产生打车订单信息并回发送回到物业呼叫服务平台，接收来自物业呼叫服务平台的打车订单反馈信息生成最终打车订单信息，按照最终打车订单信息派送车辆到最终打车订单信息中的当前位置。

所述的智能打车手环包括了控制器、扬声器、定位模块、通信模块、麦克风、语音识别模块和电源模块；控制器分别和扬声器、定位模块、通信模块、麦克风、语音识别模块、电源模块连接；

定位模块，采集获得位置信息发送到控制器；

麦克风，采集声音信号发送到语音识别模块；

语音识别模块，接收来自麦克风的语音信号后进行语音识别处理后获得目的地信息或者打车订单反馈信息再发送到控制器；

控制器，接收来自语音识别模块的目的地信息并发送到物业呼叫服务平台，接收来自物业呼叫服务平台的打车订单信息而生成打车订单语音信号发送到扬声器，接收来自语音识别模块的打车订单反馈信息并发送到外部的物业呼叫服务平台，并且接收来自定位模块的位置信息和来自语音识别模块的目的地信息经通信模块发送到外部的物业呼叫服务平台；

扬声器，接收来自控制器的打车订单语音信号发出声音告知打车订单的信息，提示智能打车手环的穿戴者进行反馈确认，以确认目的地信息是否正确；

通信模块，接收来自物业呼叫服务平台的打车订单信息并发送到控制器。

所述的语音识别模块内含有针对长者语音的语音识别模型，将经过滤操作后的语音信号输入到语音识别模型处理提取获得目的地信息。

所述的语音识别模块中，输入语音信号生成语音频谱，提取长者声音频段内的语音频谱，然后经数字滤波器处理来隔绝噪声；具体创建以下带通滤波器(bpf)对语音频谱进行处理，将输入信号进行z变换，然后按照以下公式进行带通滤波处理：

将带通滤波处理后的结果进行傅里叶反变换获得输出信号。

本发明在智能手环中安装一个全球导航卫星系统(gnss)模块进行定位，得到出发点位置，然后提出了一个专门针对长者的语音提取方法来识别用户呼叫出租车的目的地。

本发明的有益效果是：

本发明首先提供了长者语音打车的操作流程，使用户通过佩戴智能打车手环与呼叫服务平台的交互完成打车操作。

然后设计针对长者语音特点的识别的预处理方法过滤掉周围噪声，以及对语音进行识别，得出目的地的信息，最终将信息上传到呼叫服务平台中转，然后到车辆运营平台进行出租车的调度以及路径规划，完成打车服务。

发明面向的主体对象是使用智能手机智能软件有困难的长者，由于整个过程是简化了用户端的操作，解决了用户的打车难问题。

综合上述，本发明针对特定人群难以应用打车软件的情况，通过增加专门针对长者的呼叫服务，实现对位置定位以及长者语音特点的识别，主要检测其出发点和目的地，然后增加呼叫服务平台作为中转处理，与车辆运营平台进行连接，通过信息流的传输，完成完整打车过程的技术处理方案。

附图说明

图1为本发明的长者语音打车的操作方法过程示意图。

图2为本发明的智能打车手环的装置组成示意图。

图3为本发明的待滤波的多种声音成分结果图。

图4为本发明的bpf滤波示意图。

图5为本发明中的识别信息示意图，包括经纬度，日期和时间，以及语音信息。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。

本发明具体实施的系统如下：

智能打车手环，作为智能设备佩戴在老人身上，智能打车手环通过自身定位获得当前位置信息并作为出发点并发送到物业呼叫服务平台；同时采集老人发出的声音获得语音信号，对语音信号进行过滤操作以移除噪声，然后进行识别获得目的地信息或者打车订单反馈信息并发送到物业呼叫服务平台，接收来自物业呼叫服务平台发过来的打车订单反馈信息发出声音进行交互；

物业呼叫服务平台，处于云端服务器，接收来自智能打车手环的当前位置信息和目的地信息并发送到车辆运营平台，接收来自智能打车手环的打车订单反馈信息而发送到车辆运营平台，接收来自车辆运营平台的打车订单信息并反馈回到智能打车手环；

车辆运营平台，处于云端服务器，接收来自物业呼叫服务平台的当前位置信息和目的地信息进而产生打车订单信息并回发送回到物业呼叫服务平台，接收来自物业呼叫服务平台的打车订单反馈信息生成最终打车订单信息，按照最终打车订单信息派送车辆到最终打车订单信息中的当前位置，以实现老人打车过程。

智能打车手环包括了控制器、扬声器、定位模块、通信模块、麦克风、语音识别模块和电源模块；控制器分别和扬声器、定位模块、通信模块、麦克风、语音识别模块、电源模块连接，由电源模块对各个模块和器件进行供电；控制器经通信模块和外部的物业呼叫服务平台通信连接；

定位模块，采集获得位置信息发送到控制器；

麦克风，采集声音信号发送到语音识别模块；

语音识别模块，接收来自麦克风的语音信号后进行语音识别处理后获得目的地信息或者打车订单反馈信息再发送到控制器；

控制器，接收来自语音识别模块的目的地信息并发送到物业呼叫服务平台，接收来自物业呼叫服务平台的打车订单信息而生成打车订单语音信号发送到扬声器，接收来自语音识别模块的打车订单反馈信息并发送到外部的物业呼叫服务平台，并且接收来自定位模块的位置信息和来自语音识别模块的目的地信息经通信模块发送到外部的物业呼叫服务平台；

扬声器，接收来自控制器的打车订单语音信号发出声音告知打车订单的信息，提示智能打车手环的穿戴者进行反馈确认，以确认目的地信息是否正确；

通信模块，接收来自物业呼叫服务平台的打车订单信息并发送到控制器。

语音识别模块内含有针对长者语音的已经训练的语音识别模型，将经过滤操作后的语音信号输入到语音识别模型处理提取获得目的地信息。

本发明设计构建了智能打车手环，增加了长者语音识别进行打车指令的功能，能完成定位用户、识别其特定语音信息的功能

如图2所示。智能打车手环的重要组成部分为控制器模块。

用户通过开启电源模块，用麦克风采集记录呼叫出租车的语音，然后传递到专门针对长者的语音识别模块进行感知并识别语音，得到其目的地信息。同时需要全球导航定位模块(gnss)进行定位。通信模块负责将本发明中增加的物业呼叫服务平台和用户进行连接，将签约出租车的订单信息通过扬声器推送给用户进行确认。因此，这些模块共同完成了在智能打车手环上对长者用户进行位置信息的获取、语音处理和识别以及订单信息的确认等功能。

语音识别模块中，输入语音信号生成语音频谱，提取长者声音频段内的语音频谱，然后经数字滤波器处理来隔绝噪声；具体实施中，具体创建以下带通滤波器(bpf)对语音频谱进行处理：

将输入信号进行z变换，然后按照以下公式进行带通滤波处理：

将带通滤波处理后的结果进行傅里叶反变换获得输出信号。

本发明其中，针对长者的智能打车手环和物业呼叫服务平台是本发明所增加的部分，完成了长者自动打车的需要。

整体的操作步骤及方法在图1中进行展示。

s1：用户需要佩戴智能打车手环，开启服务后自动定位，得到用户的出发点信息。同时记录下自己的打车语音；

s2：智能打车手环对长者的语音信息过滤操作，从记录的声音信号中移除噪声；

s3：进一步地，训练针对长者语音的语音识别模型，使得智能打车手环进行语音识别，得出目的地信息；

s4：智能语音手环将识别的信息通过扬声器发给用户进行确认；如果用户确认信息错误则需要重复s2-s3操作，如果确认信息正确，则进行接下来步骤；

s5：将用户信息、以及确认后的出发点和目的地等信息上传到本发明增加的物业呼叫服务平台进行处理；

s6：物业呼叫服务平台将信息发送给签约的车辆运营平台；

s7：车辆运营平台发布任务，签约出租车通过竞争获取订单，将结果反馈给物业呼叫服务平台；

s8：物业呼叫服务平台将出租车信息推送给用户的智能打车手环，并通过扬声器展示；

s9：出租车完成用户的打车任务。

智能打车手环上设有终止服务的按钮，其中在s5-s8的步骤中，用户可随时通过按下终止服务的按钮结束打车处理过程。

本发明的具体实施工作过程是：

1、位置信息的获取

用户开启了智能打车手环的电源键后，安装的gnss模块即可发挥作用。利用物业呼叫服务平台对用户进行位置信息的采集，并将gnss信息与后续用户的语音识别信息转换为文本进行集成。图1为具体的操作流程。

2、录音和预处理

在用户使用麦克风录制语音时，会混合环境声音和其他不必要的声音。但是，本发明需要的是提取长者的声音才能成功进行目的地语音的识别。

具体实施中，输入语音频谱，然后提取语音特征，进行语音识别的预处理。

首先，考虑到长者和年轻人语音的声音频段不同，将语音取样范围设定在适合长者的声音频段，经过统计测试，适合长者的声音频段具体是155.8±21.4hz。然后，再通过创建隔绝噪声成分的数字滤波器来解决此类语音提取问题。

2.1、

具体实施中，创建了一个带通滤波器(bpf)，bpf是一个数字滤波器，实现了有限脉冲响应fir的滤波。有限脉冲响应fir的滤波设置如公式(1)所示：

其中，x(n)表示输入信号，y(n)表示输出信号，h(k)表示乘法器的滤波系数，n表示延迟单元数，k表示离散时间间距；

将输入信号x(n)和输出信号y(n)进行z变换，如下公式(2)和(3)给出：

并然后将h(k)用频域代替，公式(1)变成如公式(4)所示：

y(f)＝h(f)x(f)(4)

其中，f为由离散时间间距经傅里叶变换转为的单位频率；x(f)，y(f)和h(f)均为x(n)，y(n)和h(k)的傅里叶变换的结果。

此时将频率f归一化，使采样频率fs变为1。创建一个带通滤波器，因此设带通滤波器h(f)为：

最后对公式(5)进行傅里叶反变换表示如下：

h(k)＝2fhsinc(2πfhk)-2f1sinc(2πf1k)(6)

其中，f1和fh分别表示带通滤波器的上下限，sinc函数，又名辛格函数定义为

h(k)的滤波系数是无限的，通过应用窗函数成为有限的。

因此，通过通信频段经bpf过滤创建bpf频段，可以实现通话语音的滤波，去除其他不重要的噪声。

2.2、

在本发明中，为了验证语音识别在噪声环境下是否能够正确进行，测试人员在道路环境中进行了实验，与安装在智能打车手环上的麦克风对话。然后，它对输入的声音进行语音识别。然后验证输出结果与输入语音信息是否匹配。

在不通过bpf进行语音识别时，噪声的影响很大，无法识别人的声音。相比之下，当通过设计的bpf后，人类语音输入的识别是成功的。因此，图3展示了待进行bpf滤波的含有多种噪声成分的声音，图4所示的bpf是一个数字滤波器，可以看出，通过bpf可实现有限脉冲响应(fir)。

另外，由于长者的声音与年轻人的声音信号有所不同，因此在对频率进行取样分析的时候也会对长者的声音频段增加优先性。经过统计测试，20岁男性和50岁男性的基频分别为156.7±31.0hz和155.8±21.4hz；20岁和50岁被试基本频率的微扰商(ppq)值分别为0.29±0.23％和0.48±0.35％。因此，在对声音频段进行取样的时候，应该基于长者的基频和ppq值。

然后基于此类样本，进行智能算法的语音模型构建，实现面向长者的语音识别功能。

3、声音处理

在本发明中，采集到的数据保存在控制器的sd卡中。将获得的长者声音的内容结合其位置信息保存为文本数据。

本发明采用开源语音识别软件julius进行语音识别。julius具有高效的语音识别搜索引擎模块和完整的语音识别特征库。该软件分析输入的声音，并能识别输入的词与保存在特征库中的词组。

由于本发明目的是定位和面向长者的语音识别，主要进行了三方面的因素改进：

(1)提高地点词组的识别优先级，阐明地点信息；

(2)还特定地过滤掉只反应车辆鸣笛声的虚拟词声音，以便于区分用户在路边打车时会出现较多的车辆鸣笛声。

(3)在使用深度学习算法进行训练语音识别特征库的时候，收集长者的语音作为样本，同时根据打车订单数量的递增不断更新模型，使得语音识别特征库更为适合长者的使用，能更好地面向的长者人群。

4、物业呼叫服务平台的处理

物业呼叫服务平台本发明系统提出的增加的部分，专门收集面向长者的语音呼叫信息，并发送给车辆运营平台，车辆运营平台对后续的出租车分配和路径规划，然后反馈给物业呼叫服务平台，再传递给长者的智能手环，帮助长者确认信息而实现打车。

在本发明具体实施中，为了验证长者打车流程是否正常工作，测试人员使用智能打车手环，验证它的提供的打车服务是否能够正常运行。

在本发明的流程中，采集到的数据日志以csv格式保存在sd卡中。结果显示，智能手环可以得出用户的经纬度数据，以及识别出语音信息，具体如图5所示，然后发送到呼叫服务平台以供接下来的调度和分配，运行效果良好。

由此实施可见，本发明实现了语音识别的抗噪性以及面向长者的特殊性，并且验证了系统能够运行准确以及每个信息能够正确记录。