一種導航系統中單字錄入方法技術方案

一種導航系統中單字錄入方法，所涉及的硬件包括：GPS接收機，車載計算機，外圍設備；在從GPS接收機獲取到位置信息時，主要處理過程在車載計算機中進行處理；語音通過無壓縮的PCM編碼保存，即將模擬信號經抽樣、量化、編碼的過程；通過對模擬聲音以一定頻率進行采樣，根據電平值不同進行量化編碼；使用PCM編碼保證了語音的質量和播放速度；系統采用錄制音節發音時，會把引導文本按照單字拆分，再利用文本讀音檢索音節數據庫進行合成讀音。本發明專利技術的優點：單字錄入技術可以解決播報語音無法定制的問題，彌補TTS合成語音不足的問題。減少對硬件資源的要求，增加了語音合成的速度，增加了用戶對發音庫的定制能力。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及汽車導航領域，特別涉及了。
技術介紹
車載導航系統是通過接收GPS衛星信號，來獲取所在地球上的坐標信息。同時配合電子地圖數據，來顯示車輛在電子地圖上的位置。同時也會對駕駛人員進行引導提示。隨著城市交通的不斷發展，汽車導航成為越來越不可缺少的駕駛輔助設備。導航系統也朝著智能化，人性化的方向發展。導航系統可以為駕駛者規劃出最佳路線，同時實時進行提示。在導航儀的顯示屏會顯示相應的提示信息，比如高速看板，引導箭頭。如圖1所示。考慮到安全性和舒適性，也會合成引導語音進行實時語音提示。人工語音合成技術隨著電子信息技術和數字信號處理技術的發展，目前已經得到了廣泛應用。人們利用計算機已經可以生成連續清晰的語音，基本可以接近自然語音的效果。在目前的導航設備中，語音提示功能多數采用TTS語音合成技術，即把文本字符串合成為語音。為了保證合成語音清晰，流利，自然，TTS引擎需要進行一系列復雜的處理，通常分為三部分文本分析，韻律控制與語音合成。文本分析在輸入字符串中，系統需要知道內容中究竟含有哪些詞語，短句和所在語句中的發音。在合成之前，文本內容需要進行整理。切分詞語和短句，分析語法語意，確定文字讀音。多音字的情況下根據所在詞語中的發音來決定。在文本分析技術中，如今已經廣泛應用了神經網絡網絡等人工智能相關技術。使得文本分析越來越精確。韻律處理模塊為了保證合成語音自然，流暢，清晰，更加接近自然語音。需要確定將要合成語音的音調，音長，音強等韻律特征。比如語音的平聲和仄聲，朗讀時的停頓，輕讀還是重讀的參數都需要在韻律處理模塊中進行。語音合成模塊在發音過程中，模塊先在語音庫中查找到合適的聲學參數，再根據韻律處理模塊的韻律參數合成語音。如圖2所示。導航系統是典型的嵌入式設備，廠商需要考慮功耗和成本因素。導航設備體積小，使用在專用場合，硬件資源有限，所以處理能力和傳統的PC比起來，相差很多。TTS語音合成前期文本分析，韻律處理階段，過程非常復雜，需要大量的運算。整個過程比較占用系統資源，也需要較長的處理時間。由于汽車處于高速駕駛狀態，往往會造成語音提示滯后與所在位置的情況。另外TTS語音庫為了保證占據較小的存儲空間，只涵蓋部分方言。由于自然語言的復雜性，口語方言種類繁多，全部制作成TTS語音庫會造成巨大的浪費。在汽車導航系統語音播報過程中，TTS引擎合成的語音可能并不滿足用戶的要求。當出現錯誤或者不滿意的語音時，很難自定義定制。在目前的汽車導航系統中，只能使用集成在系統之中的TTS引擎來合成播報語音，整個TTS引擎集成在軟件系統中，只有通過廠商提供升級服務才能進行TTS模塊和語音庫的更新。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了實現通過用戶預先錄入音節來組成音節庫，能夠占用非常少的系統資源，通過音節庫合成導航提示語音，特提供了。本專利技術提供了，其特征在于所述的導航系統中單字錄入方法所涉及的硬件包括GPS接收機，車載計算機，外圍設備；其中GPS接收機負責搜索GPS衛星，獲取到待測衛星信號后跟蹤衛星的運行。對接收到的GPS信號進行放大，解調，處理，解析出信號中包含的導航數據。其中包含UTC時間，經緯度信息，海拔高度和衛星狀態等。GPS接收機采用UART串行通信總線，把采集到的報文信息異步傳輸給車載計算機。車載計算機是專用的計算機系統，硬件上由CPU，RAM, ROM以及輸入輸出設備構成。作為嵌入式設備，具有體積小，功耗低，成本底的特點。硬件上運行嵌入式操作系統，具有較高實時性和專用性等特征。在操作系統的底層是硬件設備驅動，負責訪問操作底層硬件。導航軟件運行在車載計算機上，各模塊以動態庫的形式提供給應用程序，主要負責電子地圖顯示，導航提示，路線推薦等任務。外圍設備包括顯示屏，外接音響功放設備，外接傳感器，這些設備通過各種接口和總線與車載計算機互聯。在從GPS接收機獲取到位置信息時，主要處理過程在車載計算機中進行處理。導航系統軟件結構包括定位模塊，算路模塊，引導模塊，地圖繪制模塊，TTS語音合成模塊，數據部分包括地圖數據，語音庫。導航系統首先從GPS接收機中獲取車輛位置的經緯度坐標。然后讀取地圖數據庫，使用或得到的位置信息與電子地圖進行匹配。經過一系列糾偏運算，可以確定車輛在電子地圖上的位置。地圖顯示模塊的底層是描畫與渲染功能，提供了畫點畫線功能。把地圖中存儲的矢量圖形經過底層渲染描畫。電子地圖是由點和線構成，曲線是通過描畫多邊形來完成。由于描畫的坐標和屏幕像素坐標本身并非一一對應，就導致了畫線時會出現失真，直線邊緣往往會出現鋸齒的現象。需要抗鋸齒算法使得直線顯示得更加平滑，保存在地圖數據中的矢量數據通過描畫模塊顯示在液晶屏幕上。在用戶預設目的地后，導航系統會為用戶規劃出合理的到達目的地的路線。在地圖數據庫中也存儲道路相關數據，相關數據包括通行方向，交通規制信息。在走行路線上，導航系統根據相關數據對車輛進行引導。提示信息包括顯示平面上的畫面提示，另外一種就是通過TTS合成的語音信息。圖4表示了導航系統相關的模塊。提示語音的發聲過程是首先經過引導模塊生成引導字符串信息，例如“前方300米左轉”。把生成的信息傳輸給TTS合成引擎。采用單字語音錄入技術的語音合成方式有別于TTS引擎工作過程。下面將詳細闡述。用戶需要先采集常用的12001500個左右的音節到音節數據庫中。通過PC端工具朗讀錄制提供的音節。音節數據庫是由音節編碼和對應的語音數據構成。由于涉及到的音節不多，語音通過無壓縮的PCM編碼保存。PCM就是脈沖編碼調制，即將模擬信號經抽樣、量化、編碼的過程。通過對模擬聲音以一定頻率進行采樣，根據電平值不同進行量化編碼。使用PCM編碼保證了語音的質量和播放速度。在導航系統中，引導模塊會生成引導信息文本，采用GBK編碼。在導航系統中，每個漢字都對應著自己的音節編碼。而音節數據庫中，也是通過音節編碼對音節讀音進行索弓I。這樣可以利用每個漢字的音節編碼快速遍歷音節數據庫。系統采用錄制音節發音時，會把引導文本按照單字拆分。遍歷文本語音讀音編碼庫獲取文本讀音。再利用文本讀音檢索音節數據庫進行合成讀音。下面描述了語音提示利用自定義音節來合成語音的過程。導航系統在音節數據庫檢索到對應漢字的音節發音數據后，通過I2S總線傳輸給Codec芯片。在Codec芯片通過D/A轉換，即把采集的連續數字信號轉換為模擬信號，最后經過放大電路傳輸給音響，推動揚聲器發出聲音。系統拆分引導字符串，根據每個單字去尋找對應的音節編碼，在根據音節編碼到音節讀音數據庫中找到對應的讀音。抽取出的讀音會加入到播放隊列中，當全部抽取完成，把語音隊列發音傳輸到Codec模塊，PCM編碼通過D/A轉換行車可以聽得見的提示語音信肩、O本專利技術的優點本專利技術所述的導航系統中單字錄入方法，在汽車導航系統語音播報過程中，單字錄入技術可以解決播報語音無法定制的問題，彌補TTS合成語音不足的問題。減少對硬件資源的要求，增加了語音合成的速度，增加了用戶對發音庫的定制能力。附圖說明下面結合附圖及實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明圖1為導航系統引導流程示意圖；圖2為TTS語音合成流程示意圖；圖3為GPS導航儀硬件結構框圖；圖4為導航系統軟件結構圖；圖5為音節數據庫結構示意圖；圖6為利用音節數據庫合成語音過程示意圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種導航系統中單字錄入方法，其特征在于：所述的導航系統中單字錄入方法所涉及的硬件包括：GPS接收機，車載計算機，外圍設備；其中：GPS接收機負責搜索GPS衛星，獲取到待測衛星信號后跟蹤衛星的運行，對接收到的GPS信號進行放大，解調，處理，解析出信號中包含的導航數據；其中包含UTC時間，經緯度信息，海拔高度和衛星狀態等；GPS接收機采用UART串行通信總線，把采集到的報文信息異步傳輸給車載計算機；車載計算機是專用的計算機系統，硬件上由CPU，RAM，ROM以及輸入輸出設備構成；硬件上運行嵌入式操作系統，具有較高實時性和專用性等特征；在操作系統的底層是硬件設備驅動，負責訪問操作底層硬件；導航軟件運行在車載計算機上，各模塊以動態庫的形式提供給應用程序，主要負責電子地圖顯示，導航提示，路線推薦任務；外圍設備包括顯示屏，外接音響功放設備，外接傳感器，這些設備通過接口和總線與車載計算機互聯；在從GPS接收機獲取到位置信息時，主要處理過程在車載計算機中進行處理；導航系統軟件結構包括定位模塊，算路模塊，引導模塊，地圖繪制模塊，TTS語音合成模塊，數據部分包括地圖數據，語音庫；導航系統首先從GPS接收機中獲取車輛位置的經緯度坐標；然后讀取地圖數據庫，使用或得到的位置信息與電子地圖進行匹配；經 過一系列糾偏運算，可以確定車輛在電子地圖上的位置；地圖顯示模塊的底層是描畫與渲染功能，提供了畫點畫線功能；把地圖中存儲的矢量圖形經過底層渲染描畫；電子地圖是由點和線構成，曲線是通過描畫多邊形來完成，由于描畫的坐標和屏幕像素坐標本身并非一一對應，就導致了畫線時會出現失真，直線邊緣往往會出現鋸齒的現象；用抗鋸齒算法使得直線顯示得更加平滑，保存在地圖數據中的矢量數據通過描畫模塊顯示在液晶屏幕上；在用戶預設目的地后，導航系統會為用戶規劃出合理的到達目的地的路線；在地圖數據庫中也存儲道路相關數據，相關數據包括通行方向，交通規制信息；在走行路線上，導航系統根據相關數據對車輛進行引導；提示信息包括顯示平面上的畫面提示，另外一種就是通過TTS合成的語音信息；提示語音的發聲過程是首先經過引導模塊生成引導字符串信息，把生成的信息傳輸給TTS合成引擎；采用單字語音錄入技術的語音合成方式有別于TTS引擎工作過程；用戶需要先采集常用的1200~1500個左右的音節到音節數據庫中；通過PC端工具朗讀錄制提供的音節；音節數據庫是由音節編碼和對應的語音數據構成，語音通過無壓縮的PCM編碼保存；PCM就是脈沖編碼調制，即將模擬信號經抽樣、量化、編碼的過程；通過對模擬聲音以一定頻率進行采樣，根據電平值不同進行量化編碼；使用PCM編碼保證了語音的質量和播放速度；在導航系統中，引導模塊會生成引導信息文本，采用GBK編碼； 在導航系統中，每個漢字都對應著自己的音節編碼；而音節數據庫中，也是通過音節編碼對音節讀音進行索引；這樣可以利用每個漢字的音節編碼快速遍歷音節數據庫；系統采用錄制音節發音時，會把引導文本按照單字拆分；遍歷文本語音讀音編碼庫獲取文本讀音，再利用文本讀音檢索音節數據庫進行合成讀音。...

【技術特征摘要】
1.一種導航系統中單字錄入方法，其特征在于所述的導航系統中單字錄入方法所涉及的硬件包括=GPS接收機，車載計算機，外圍設備；其中=GPS接收機負責搜索GPS衛星，獲取到待測衛星信號后跟蹤衛星的運行，對接收到的GPS信號進行放大，解調，處理，解析出信號中包含的導航數據；其中包含UTC時間，經緯度信息，海拔高度和衛星狀態等；GPS接收機采用UART串行通信總線，把采集到的報文信息異步傳輸給車載計算機；車載計算機是專用的計算機系統，硬件上由CPU，RAM, ROM以及輸入輸出設備構成；硬件上運行嵌入式操作系統，具有較高實時性和專用性等特征；在操作系統的底層是硬件設備驅動，負責訪問操作底層硬件；導航軟件運行在車載計算機上，各模塊以動態庫的形式提供給應用程序，主要負責電子地圖顯示，導航提示，路線推薦任務； 外圍設備包括顯示屏，外接音響功放設備，外接傳感器，這些設備通過接口和總線與車載計算機互聯；在從GPS接收機獲取到位置信息時，主要處理過程在車載計算機中進行處理；導航系統軟件結構包括定位模塊，算路模塊，引導模塊，地圖繪制模塊，TTS語音合成模塊，數據部分包括地圖數據，語音庫；導航系統首先從GPS接收機中獲取車輛位置的經緯度坐標；然后讀取地圖數據庫，使用或得到的位置信息與電子地圖進行匹配；經過一系列糾偏運算，可以確定車輛在電子地圖上的位置；地圖顯示模塊的底層是描畫與渲染功能，提供了畫點畫線功能；把地圖中存儲的矢量圖形經過底層渲染描畫；電子地圖是由點和線構成，曲線是通過描畫多邊形來完成，由于描畫的坐標和屏幕像素坐標本身并非一一對應，就導致了畫線時會出現失真，直線邊緣往往會出現鋸齒的現象；用抗鋸齒算法使得直線顯示得更加平滑，保存在地圖數據中的矢量數據通過描畫模塊顯示在液晶屏幕上；在用戶預設目的地后，導航系統會為用戶規劃出合理的到達目的地的路線；在地圖數據庫中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐小光，徐良，張璐，遲麗麗，孫華明，孫慶鵬，
申請(專利權)人：沈陽美行科技有限公司，
類型：發明
國別省市：