Програмно-апаратний комплекс розпізнавання та інтеграції мови в побутові прилади

Abstract

Актуальність теми кваліфікаційної роботи обумовлена швидкими темпами розвитку пристроїв, що працюють за концепцією «цифровий будинок». Ця концепція полягає в інтеграції пристроїв різного призначення та різних виробників у єдину систему. У більшості випадків таке об’єднання можливе за рахунок використання спільної системи керування, наприклад, на основі голосових команд. Обробка голосових команд є складним процесом, що базується на методах аналізу аудіосигналу: амплітудно-часовий аналіз, спектральний аналіз тощо. Серед цих методів варто виділити найбільш новітній та сучасний нейронні мережі. При застосування цього методу необхідно мати готову, «навчену» модель нейронної мережі, що може виконувати ідентифікацію голосу, розпізнавання мови, аналізу емоцій тощо. Об’єкт дослідження (розробки): процеси автоматизації керування побутовими приладами, що виконують свої функції через отримання голосових команд. Предмет дослідження (розробки): методи та засоби створення систем автоматизованого керування побутовими приладами, що виконують свої функції тільки після ідентифікації голосових команд. Мета: розробити програмно-апаратний комплекс розпізнавання мови та інтеграції голосових команд в побутові прилади. Для досягнення поставленої мети було поставлено такі завдання: 1) оглянути сучасні системи керування побутовими приладами; 2) проаналізувати недоліки існуючих систем; 3) розробити апаратну частину імплементації голосових команд до побутових приладів; 4) розробити програмну частину відправки голосових команд до побутових приладів; 5) створити макетну модель для демонстрації роботи. Кваліфікаційна робота містить: перелік скорочень, вступ, чотири розділи, висновок, перелік джерел посилання та два додатки. Вступ містить основні обґрунтування актуальності розробки обраної теми, об’єкт, предмет дослідження, мету та завдання які необхідно виконати для досягнення поставленої мети. В першому розділі проведено огляд засобів розпізнавання та інтеграції мови в побутові прилади. Розроблено специфікацію вимог до апаратно-програмного забезпечення. Другий розділ містить опис процесу проєктування апаратно-програмного забезпечення. У третьому розділі наведено опис процесу розробки апаратного забезпечення та розробки програмного забезпечення для програмно-апаратного комплексу розпізнавання та інтеграції мови в побутові прилади. Четвертий розділ присвячено тестування розробленого програмного та апаратного забезпечення. У висновку описано результати виконання кваліфікаційної роботи. Додатки містять код програмного забезпечення та інформацію про апробацію кваліфікаційної роботи. В спеціальній частині з охорони праці розглянуто забезпечення вимог охорони праці на робочому місці. Кваліфікаційна робота містить 61 сторінку (без додатків), 49 рисунків, 31 джерело посилання, 2 додатки.

The relevance of the topic of the qualification work is due to the rapid pace of development of devices working on the concept of "digital home". This concept is the integration of devices of different purposes and different manufacturers into a single system. In most cases, this integration is possible through the use of a common control system, for example, based on voice commands. The processing of voice commands is a complex process based on methods of audio signal analysis: amplitude-time analysis, spectral analysis, etc. Among these methods, the most recent and modern neural networks should be highlighted. When applying this method, it is necessary to have a ready-made, "trained" neural network model, which can perform voice identification, speech recognition, emotion analysis, etc. The object of the study: processes of automation of control of household appliances that perform their functions through the receipt of voice commands. Subject of research: methods and ways of creating automated control systems of household appliances, which perform their functions only after the identification of voice commands. Objective: to develop a hardware-software system for speech recognition and integration of voice commands into household appliances. To achieve the objectives, the following tasks were set: 1) to analyze modern household appliance control systems; 2) to analyze the shortcomings of existing systems; 3) to develop a hardware part of voice commands implementation in household appliances; 4) develop the software part of sending voice commands to household appliances; 5) create a mock-up model to demonstrate the operation. The qualification work contains a list of abbreviations, an introduction, four chapters, a conclusion, a list of references and two appendices. The introduction contains the main justifications for the relevance of the chosen topic, the object, subject of research, the purpose and tasks to be performed to achieve the goal. The first chapter provides an overview of speech recognition and integration tools in household appliances. A specification of hardware and software requirements is developed. The second section describes the hardware and software design process. The third section describes the process of hardware development and software development for the hardware-software complex for speech recognition and integration into household appliances. The fourth section is devoted to testing the developed software and hardware. The conclusion describes the results of the qualification work. The appendices contain the software code and information about the approbation of the qualification work. The special part on labor protection considers the provision of labor protection requirements at the workplace. The qualification work contains 61 pages (without appendices), 49 figures, 31 references, 2 appendices.