语音信号增强技术在语音识别中的应用

语音信号增强技术在语音识别中的应用向有限公司成都分公司，四川成都610000）（纽昂司软件技术（北京）晖【摘要】随着语音识别技术越来越广泛的应用，作为语音识别的重要环节-语音信号增强技术也得到了长足的发展。本文介绍了语音信号增

强技术的背景，对传统双麦克风降噪方法、波束成形技术以及自适应回声消除技术的原理与工程实践进行了探讨。【关键词】语音信号增强；信噪比；双麦克风降噪；波束成形；自适应回声消除【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（2019）TN912.3A1006-422208-0047-02

1.2语音增强技术

语音信号的信噪比渊SNR袁Signal-NoiseRatio冤袁是衡量输入信号有效性的重要指标遥所谓信噪比袁就是有效的语音信号的能量与无效的环境音信号的能量之间的比值遥这个值越大袁表明输入信号中有效信息的比例越高袁更有利于进行特征提取[1]遥语音识别系统的降噪模块[2]从输入语音中提取并增强有效的语音信息袁并且抑制无效的噪音信息遥这一过程被称为野语音信号增强冶渊SSE,SpeechSignalEnhancement冤遥

从波叠加理论的角度袁只要通过制造与噪音信号振幅相反的声波信号与之进行混合袁就能够将其消除遥

按照这个原理袁工程实践中采用了双麦克风结构[3]院

渊1冤主麦克风直接面对发声者的嘴部袁采集人说话的声音袁以及同时进入麦克风的噪音遥

渊2冤背景声拾音麦克风远离发声者的嘴部袁采集背景噪声遥

1.1信噪比

当我们在使用语音系统的时候袁四周的环境噪音会随着我们的语音指令进入语音系统遥而语音增强模块的功能袁就是尽可能地消除环境噪声遥

1概述行加权计算袁就能够在我们希望提取语音的声源方向获得比较强的信号曰而对于来自于其他方向的声音信号渊噪音冤袁则会产生明显的衰减效果遥

3.2波束成形的特点和实践

渊1冤相对于传统的双麦克风降噪算法袁波束成形技术具有降噪效果显著可控的特点遥

渊2冤通过对环境中一组典型声源位置进行预先调制袁确定每一个位置的最佳权重参数袁然后通过声源定位[5]的方法选取最接近的预调制声源位置的权重参数组合来达到相对较好的语音信号增强效果遥

2传统的双麦克风降噪方法图2波束成形主麦克风袁负责拾取野语音+环境噪声冶背景声拾音麦克风袁负责拾取野环境噪声冶

图1双麦克风结构

从理论上来说袁通过主麦克风信号减去背景声采集麦克风信号袁就能够得到纯净的语音遥但是在实际工作中袁这样的方法还是存在若干的局限院

渊1冤噪音超过一定的强度袁降噪效果会显著降低遥渊2冤在不同噪声环境下袁降噪效果表现不稳定遥

渊3冤安静环境下正常输入的语音会被当作噪音被部分抵消遥

以汽车的语音识别系统为例袁当使用者在进行语音输入的时候袁汽车的车机有可能正在播放电台广播袁或者正在播放语音提示遥如何将这些声音从麦克风输入中清除袁就要使用到自适应回声消除技术渊AEC,AdaptiveEchoCanceling冤遥

4自适应回声消除技术图3回声消除

3波束成形技术4.1自适应回声消除的原理

3.1什么是波束成形

波束成形渊BeamForming冤技术采用了麦克风阵列方案袁通过对来自不同方向的声音信号采用不同的权值进行加权计算袁使用高权值大幅提升有效语音方向的信号强度袁同时使用低权值显著降低其它方向信号的强度袁来实现语音增强的目的[4]遥

渊1冤麦克风阵列中的每一个麦克风袁采集到不同的声音信号遥渊2冤对不同麦克风采集到的声音信号选择合适的权值进

媒体播放设备是知道这个时刻电台广播的波形输出的遥播放设备将输出波形作为参考信号输入到语音增强模块袁进而将这些媒体信号从麦克风输入中剔除袁就能有效地清除无效信号袁提升信噪比[6]遥

4.2回声消除的应用场景

渊1冤免提通话遥

渊2冤一边播放音乐或者广播袁一边进行语音输入遥

渊3冤语音打断渊BargeIn冤遥输入语音指令直接打断当前正在播放的系统提示语音袁而不是等待提示语音结束再进行输入遥

48通信设计与应用

2019年8月航管S模式雷达的导前技术检测颜（民航云南空管分局，云南昆明650200）涛【摘要】本文简单介绍了S模型雷达的发展及特点，要求信号和响应信号的分类和格式。为克服异步干扰信号环境的高密度问题，本文对S

重点介绍了它的导前技术。模式雷达进行了详细的介绍，

导前技术检测【关键词】询问；应答；S模式雷达；

【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（2019）V355.1A1006-422208-0048-02

近年来袁我国民航的航班数量一直在增加遥传统的雷达识别码AC模式下仅为4096袁旧的模式越来越难以满足空中交通管制工作的要求遥与此同时袁由于AC模式雷达信号格式和信号处理算法的限制袁很容易产生不良的影响袁如异步干扰和同步串扰袁和对周边大流量航班的监控能力接近上限等遥就此麻省理工学院进行有针对性的研究工作袁即先进的雷达系统渊动作冤项目遥英国相关研究机构也对ADSEL工程进行了类似的研究袁然后将两项工程研究成果结合起来袁并由FAA官员命名为S模型雷达遥目前袁已被国际民用航空组织渊ICAO冤接受的S模式袁也被官方规定为管制监控专业技术的标准遥在S模式下袁除基本监控功能外袁系统还具有增强监控和数据链接等功能遥除此之外袁与传统的AC模式相比袁S模式主要包括以下优点院

1S模式雷达被研发的原因及优点ADSB尧多点定位尧飞机避碰和敌我识别控制遥

2S模式雷达的询问信号和响应信号2.1询问信号

S型操作的询问信号的载波频率是I030+0.2HM袁与AC模式兼容袁并在加工对象物必须包括AC模式应答和S应答器遥操作的三种模式说明如下院

2.1.1交流模式全呼叫

1.1更多的代码

图1是脉冲格式遥P4表示整个脉冲袁当其0.8滋s代表所有来电交流模式袁但是模式转发器无需回复遥当PI和P3的脉冲间隔是8滋s袁它代表了一种模式袁间隔21滋s代表C模式遥P2旁瓣抑制脉冲间隔固定于仔2滋s和脉冲的发出的全向天线遥PI和P3框架脉冲由定向天线组成遥在主瓣的范围内袁PI强度大于P2和P3遥在旁瓣的范围内袁P1强度小于P2和P3袁当强度为PI和P3中的主瓣大于P29dB袁应答器应答遥

2.1.2ACS模式全呼叫

1.3精度高

S模式雷达中的S表示选择遥S模式雷达对飞行的飞机进行单独呼叫袁而只有对应代码的飞机才能进行响应袁从而大大减少响应信号的混叠遥

S型雷达测量精度理论为7.6m袁AC型雷达测量精度理论为30.5m遥

1.2更灵活

S模式包括24位地址袁可用16777216级的代码袁你可以指定一个唯一的代码袁用于每个航班遥

脉冲格式是相同的在图1中袁不同之处在于P4的脉冲宽度为1.6滋s遥在这种格式袁无论是AC模式应答机和S模式应答机都响应遥S模式响应信号包含24个ID地址码和8个飞行字符遥导频设置起飞和用于监视空中交通管制的地址代码是之前的飞行ID遥

1.4数据链路功能

S模式具有低脉冲重复频率渊AC模式的仅约1/3冤袁但也可以执行数据校验袁以保证数据传输的可靠性遥

由于这些优点袁S模式在空中交通管制二次监控中得到了广泛的应用遥侧抑制脉冲P5与P6的同步信号重叠袁由AD尧

1.5更好的数据格式

S模式数据链路功能确保了雷达读取器和AV应答器之间复杂的数据袁如航班号袁代码和高度的平滑传输遥

图1AC模式全呼的询问脉冲

Non-S模式回答机器不需要回答遥长脉冲P6被用于上行链路数据传输袁以及16.25滋s袁30.25滋s的脉冲宽度对应于56位和112位遥在相移键控脉冲被DPSK调制遥二进制0表示0

2.1.3S模式查询

[1]徐望.噪声环境下的语音识别特征提取算法研究[A].中国计算机学会尧中国图像图形学学会尧ACMSIGCHI中国分会尧清华大学计算机科学与技术系.第一届建立和谐人机环境联合学术会议渊HHME2005冤论文集袁中国计算机学会多媒体技术专业委员会袁2005院6.

[2]吴世杰.车载多媒体语音降噪识别系统设计[J].机电工程技术袁2018袁47渊09冤院47-50.

[3]张珣袁杜婉芬.RLS双麦克风噪声对消技术[J].科技风袁2018渊28冤院68-69.

参考文献

[4]杨文帅袁张一闻袁赵宏旭袁段妍羽.一种基于波束形成方法的降噪技术[J].激光杂志袁2018袁39渊12冤院62-65.

[5]陈晓辉袁孙昊袁张恒袁翟葆朔.基于声源阵列的空间麦克风定位方法研究[J/OL].计算机应用研究院1-5[2019-06-10].https院//doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2018.10.0823.

[6]李会袁李丽袁石翠萍袁李野.自适应信号处理在语音回声消除中的应用[J].高师理科学刊袁2019袁39渊01冤院31-34.

收稿日期：2019-6-17