УСТРОЙСТВО РЕЧЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ РАБОЧИМ МЕСТОМ ОТРАБОТКИ АНТЕННОГО БЛОКА РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ Российский патент 2008 года по МПК G06F3/16 G10L15/00 

Изобретение относится к области средств ввода информации в виде речи, преобразования речи в цифровую форму и распознавания речевых сигналов, а также к области средств управления радиоэлектронной аппаратурой.

Изобретение предназначено для речевого управления объектами различного назначения и, в частности, касается реализации оператором речевого управления автоматизированным рабочим местом (АРМ) отработки антенного блока радиолокационной станции, осуществляемого путем ввода речевых команд, распознаваемых в специально предназначенной для этого персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ), преобразования кодов распознанных речевых команд в устройстве преобразования интерфейсов (УПИ) в управляющие коды, передаваемые в цифровую вычислительную машину (ЦВМ) АРМ для запуска проверки контролируемых параметров антенного блока радиолокационной станции (РЛС).

Существенной частью схемы предлагаемого устройства является ввод управляющей информации (в виде речевых команд) в ПЭВМ, вследствие чего в качестве аналогов изобретения могут рассматриваться устройства, предназначенные для ввода информации в ПЭВМ.

Известно устройство [Standart IBM PC. Справочник. Устройства, установка, техническое обслуживание и ремонт персональных компьютеров / Составитель В.Карпов - Кишинев, ВИРТ, 1991], принятое за аналог предлагаемого изобретения, в котором ввод информации в ПЭВМ осуществляется с помощью кнопок, расположенных на клавиатуре.

Наиболее близким по своей сути к предлагаемому изобретению является устройство управления автоматизированным рабочим местом отработки антенного блока РЛС.

Для отработки (испытаний, контрольно-диагностических работ) сложных радиоэлектронных устройств, в частности антенного блока РЛС, в лабораторных условиях используется автоматизированное рабочее место (АРМ), в состав которого входит ЦВМ, несущая основную вычислительную нагрузку и управляемая с помощью кнопок клавиатуры. При этом количество режимов управления и контролируемых параметров антенного блока РЛС велико и исчисляется десятками.

Прототипом предлагаемого устройства является устройство управления автоматизированным рабочим местом отработки антенного блока бортовых РЛС "Копье" и "Жук-МЭ" разработки Российского ОАО "Корпорация "Фазотрон-НИИР", в котором для контроля параметров антенного блока используется разработанное и хранящееся в памяти ЦВМ АРМ специализированное программное обеспечение (СПО), позволяющее оператору выбирать проверку требуемого контролируемого параметра антенного блока в меню (списке параметров), отображаемом на экране дисплея, путем нажатия кнопок клавиатуры ЦВМ.

Устройство управления АРМ отработки антенного блока бортовой РЛС содержит:

первую клавиатуру, автоматизированное рабочее место (АРМ), включающее устройство контроля и цифровую вычислительную машину (ЦВМ), включающую первый тактовый генератор, первый контроллер, первый процессор, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), первый адаптер аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя (АЦП/ЦАП), первый видеоконтроллер, первое долговременное запоминающее устройство (ДЗУ), первый дисплей, адаптер межмодульного параллельного интерфейса (МПИ); управляющие воздействия из ЦВМ поступают через устройство контроля и непосредственно на антенный блок РЛС.

Работа устройства-прототипа организована следующим образом:

информация о составе контролируемых параметров антенного блока отображается на экране первого дисплея ЦВМ АРМ в форме меню контролируемых параметров, при этом ЦВМ находится в режиме ожидания выбора оператором проверки требуемого параметра антенного блока,

управляющие воздействия от оператора к ЦВМ формируются путем нажатия на кнопки первой клавиатуры, соответствующие выбранному в меню проверяемому параметру антенного блока.

При нажатии (отпускании) кнопки в узлах первой клавиатуры происходит преобразование напряжения, приходящего по линии нажатой (отпущенной) кнопки, в двоичный цифровой код (сканкод), образуемый путем последовательного сканирования всех кнопок и содержащий номер, соответствующий нажатой (отпущенной) кнопки и признак нажатия (отпускания) кнопки.

Цифровой код, соответствующий нажатой кнопке, передается из первой клавиатуры через первый контроллер в первое ОЗУ ЦВМ, где сохраняется для дальнейшего использования специализированным программным обеспечением (СПО) АРМ.

При работе СПО цифровой код поступает из первого ОЗУ в первый процессор. Путем взаимодействия между первым процессором и первым ОЗУ программно осуществляется запуск проверки параметра меню, соответствующего цифровому коду нажатой кнопки.

При этом формируются управляющие воздействия в аналоговой и цифровой форме. Для аналоговой формы воздействия в первом процессоре формируются шестнадцатиразрядные коды, передаваемые с помощью первого контроллера на первый адаптер АЦП/ЦАП, где преобразуются в аналоговую форму и передаются через устройство контроля на антенный блок РЛС.

Параллельно управляющее воздействие в цифровой форме передается через адаптер МПИ на антенный блок РЛС.

Измеренные данные, полученные при проверке выбранного параметра, от антенного блока через устройство контроля поступают в аналоговой форме на первый адаптер АЦП/ЦАП, где преобразуются в шестнадцатиразрядную цифровую форму и через первый контроллер поступают в первое ОЗУ ЦВМ.

СПО АРМ, используя данные, поступившие в первое ОЗУ, с помощью первого контроллера и первого процессора формирует информацию об измеренных значениях параметров антенного блока РЛС для отображения на экране первого дисплея и производит запись информации о значениях контролируемых параметров в первое ДЗУ.

Недостатком при использовании данного устройства является повышенная физическая и информационная нагрузка, испытываемая человеком-оператором АРМ, так как оператор должен осуществлять:

- ввод с помощью первой клавиатуры управляющих воздействий, поступающих через ЦВМ АРМ на антенный блок,

- контроль параметров работы антенного блока на экране первого дисплея ЦВМ и по показаниям приборов устройства контроля, расположенных на значительных расстояниях друг от друга.

Кроме этого, необходимость нахождения в непосредственной близости от первой клавиатуры и первого дисплея ЦВМ ограничивает возможности оператора по оперативному вмешательству при неисправностях и отказах антенного блока.

Одной из причин повышенной нагрузки на оператора АРМ является низкая эффективность взаимодействия между человеком и ЦВМ, наблюдаемая, в частности, при использовании кнопок первой клавиатуры для ввода информации в ЦВМ.

Следствием повышенной нагрузки на оператора АРМ является снижение качества отработки антенного блока РЛС.

Задачей изобретения является повышение качества отработки антенного блока РЛС.

Поставленная задача достигается тем, что в приведенное выше устройство управления автоматизированным рабочим местом отработки антенного блока РЛС дополнительно вводятся микрофон, наушники, вторая клавиатура, персональная электронно-вычислительная машина, содержащая второй процессор, второй адаптер аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя (АЦП/ЦАП), второй тактовый генератор, второй контроллер, второе ОЗУ, второе ДЗУ, второй видеоконтроллер, параллельный порт вывода, второй дисплей; также в устройство входят коммутатор клавиатуры и устройство преобразования интерфейсов, содержащее первый, второй, третий и четвертый электронные коммутаторы и процессор преобразователя интерфейсов.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение качества отработки антенного блока РЛС вследствие переноса приложения сил оператора АРМ от рутинных операций (нажимание кнопок клавиатуры ЦВМ), отвлекающих оператора от хода технологического процесса, на интеллектуальные (наблюдение и анализ работы узлов контролируемого антенного блока), что позволяет более точно и своевременно выявлять сбои и нарушения в работе контролируемой аппаратуры.

Данный результат достигается в предлагаемом устройстве за счет введения речевого управления автоматизированным рабочим местом отработки антенного блока РЛС, обеспечивающего ввод управляющей информации путем произнесения оператором речевых команд, распознаваемых в ПЭВМ и преобразуемых в устройстве преобразования интерфейсов в управляющие воздействия, передаваемые в ЦВМ АРМ для запуска проверки параметров антенного блока РЛС.

На фиг.1 представлена схема устройства-прототипа управления АРМ отработки антенного блока РЛС.

На фиг.2 - иллюстрация информационного сообщения о распознанной речевой команде, отображаемого на экране второго дисплея при работе заявляемого устройства.

На фиг.3 представлено меню контролируемых параметров антенного блока РЛС, отображаемое на экране первого дисплея при работе заявляемого устройства.

На фиг.4 представлена схема заявляемого устройства речевого управления АРМ отработки антенного блока РЛС.

На фиг.5 - пояснение преобразования и передачи информации, поступающей с выходов параллельного порта вывода 20 через электронные коммутаторы 29, 30, 31, 32 на входы процессора преобразователя интерфейсов 28.

В качестве примера представлены значения разрядов параллельного кода, поступающего с выходов узла 20, и потенциалы выходных линий электронных коммутаторов 29, 30, 32 при электронной имитации нажатия кнопки "5" первой клавиатуры 7.

Устройство речевого управления автоматизированным рабочим местом отработки антенного блока радиолокационной станции содержит (фиг.4):

первую клавиатуру 7 с двумя входами и двумя выходами и автоматизированное рабочее место 13, включающее:

устройство контроля 12 с девяносто восемью входами-выходами и цифровую вычислительную машину (ЦВМ)11, включающую:

первый контроллер 1 с девятнадцатью входами и восемнадцатью выходами,

первый адаптер аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя (АЦП/ЦАП) 2 с сорока девятью входами и сорока восемью выходами,

первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 3 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

первый процессор 4 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

первый тактовый генератор 5 с одним выходом,

первое долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) 6 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

первый дисплей 8 с шестнадцатью входами,

первый видеоконтроллер 9 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

адаптер межмодульного параллельного интерфейса (МПИ) 10 с пятьюдесятью семью входами и пятьюдесятью шестью выходами,

а также содержит:

антенный блок РЛС 14 со ста шестью входами-выходами,

микрофон 15 с одним выходом,

наушники 16 с одним входом,

вторую клавиатуру 26 с двумя входами и двумя выходами,

персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ) 17, включающую

второй адаптер аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя (АЦП/ЦАП) 18 с восемнадцатью входами и семнадцатью выходами,

второй процессор 19 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

параллельный порт вывода 20 с семнадцатью входами и девятью выходами,

второй тактовый генератор 21 с одним выходом,

второй контроллер 22 с девятнадцатью входами и восемнадцатью выходами,

второе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 23 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

второй видеоконтроллер 24 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

второе долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) 25 с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами,

второй дисплей 27 с шестнадцатью входами,

а также содержит коммутатор клавиатуры 34 с шестью входами и шестью выходами и устройство преобразования интерфейсов (УПИ) 33, включающее

процессор преобразователя интерфейсов 28 с двадцатью семью входами и одним выходом,

первый электронный коммутатор 29 с семью входами и девятью выходами,

второй электронный коммутатор 30 с восемью входами и восемью выходами,

третий электронный коммутатор 31 с четырьмя входами и одним выходом,

четвертый электронный коммутатор 32 с восемью входами и восемью выходами,

при этом

выход микрофона 15 соединен с восемнадцатым входом второго адаптера АЦП/ЦАП18,

семнадцатый выход второго адаптера АЦП/ЦАП 18 соединен со входом наушников 16,

выход второго тактового генератора 21 соединен с семнадцатым входом второго адаптера АЦП/ЦАП 18, с семнадцатым входом второго контроллера 22, с семнадцатым входом второго процессора 19, с семнадцатым входом второго ОЗУ 23, с семнадцатым входом второго ДЗУ 25, с семнадцатым входом второго видеоконтроллера 24, с семнадцатым входом параллельного порта вывода 20,

с первого по шестнадцатый входы-выходы второго адаптера АЦП/ЦАП 18 соединены с первого по шестнадцатый входами-выходами второго контроллера 22, с первого по шестнадцатый входами-выходами второго процессора 19, с первого по шестнадцатый входами-выходами второго ОЗУ 23, с первого по шестнадцатый входами-выходами второго ДЗУ 25, с первого по шестнадцатый входами второго видеоконтроллера 24, с первого по шестнадцатый входами параллельного порта вывода 20,

с первого по шестнадцатый выходы второго видеоконтроллера 24 соединены с первого по шестнадцатый входами второго дисплея 27,

первый и второй выходы второй клавиатуры 26 соединены соответственно с восемнадцатым и девятнадцатым входами второго контроллера 22,

семнадцатый и восемнадцатый выходы второго контроллера 22 соединены соответственно с первым и вторым входами второй клавиатуры 26,

девятый выход параллельного порта вывода 20 соединен с первым и шестым входами первого электронного коммутатора 29, с первым и шестым входами второго электронного коммутатора 30, с третьим входом третьего электронного коммутатора 31, с первым и шестым входами четвертого электронного коммутатора 32, со вторым входом коммутатора клавиатуры 34, с двадцать седьмым входом ППИ 28,

восьмой выход параллельного порта вывода 20 соединен со вторым входом первого электронного коммутатора 29 и с первым входом третьего электронного коммутатора 31,

пятый выход параллельного порта вывода 20 соединен с третьим входом первого электронного коммутатора 29 и с третьим входом второго электронного коммутатора 31,

четвертый выход параллельного порта вывода 20 соединен со вторым входом второго электронного коммутатора 29 и со вторым входом третьего электронного коммутатора 31,

шестой выход параллельного порта вывода 20 соединен с четвертым входом первого электронного коммутатора 29 и четвертым входом второго электронного коммутатора 30,

седьмой выход параллельного порта вывода 20 соединен с пятым входом первого электронного коммутатора 29 и пятым входом второго электронного коммутатора 30,

первый выход параллельного порта вывода 20 соединен с третьим входом четвертого электронного коммутатора 32,

второй выход параллельного порта вывода 20 соединен с восьмым входом четвертого электронного коммутатора 32,

третий выход параллельного порта вывода 20 соединен с седьмым входом четвертого электронного коммутатора 32,

с первого по четвертый выходы первого электронного коммутатора 29 соединены с первым по четвертый входами процессора преобразователя интерфейсов 28,

с шестого по девятый выходы первого электронного коммутатора 29 соединены с пятым по восьмой входами процессора преобразователя интерфейсов 28,

пятый выход первого электронного коммутатора соединен с восьмым входом второго электронного коммутатора 30, с четвертым входом четвертого электронного коммутатора 32,

с первого по восьмой выходы второго электронного коммутатора 30 соединены с девятым по шестнадцатый входами процессора преобразователя интерфейсов 28,

выход третьего электронного коммутатора 31 соединен со вторым входом четвертого электронного коммутатора 32,

с первого по восьмой выходы четвертого электронного коммутатора 32 соединены с семнадцатого по двадцать четвертый входами процессора преобразователя интерфейсов 28,

выход процессора преобразователя интерфейсов 28 соединен с первым входом коммутатора клавиатуры 34,

первый выход коммутатора клавиатуры 34 соединен с двадцать пятым входом процессора преобразователя интерфейсов 28,

второй выход коммутатора клавиатуры 34 соединен с седьмым входом первого электронного коммутатора 29, с седьмым входом второго электронного коммутатора 29, с четвертым входом третьего электронного коммутатора 29, с пятым входом четвертого электронного коммутатора 29, с двадцать шестым входом ППИ 28,

третий и четвертый выходы коммутатора клавиатуры 34 соединены соответственно с первым и вторым входами первой клавиатуры 7,

пятый и шестой выходы коммутатора клавиатуры 34 соединены соответственно с восемнадцатым и девятнадцатым входами первого контроллера 1,

первый и второй выходы первой клавиатуры 7 соединены соответственно с третьим и четвертым входами коммутатора клавиатуры 34,

семнадцатый и восемнадцатый выходы первого контроллера 1 соединены соответственно с пятым и шестым входами коммутатора клавиатуры 34,

выход первого тактового генератора 5 соединен с семнадцатым входом первого контроллера 1, с семнадцатым входом первого процессора 4, с пятьдесят седьмым входом адаптера МПИ 10, с семнадцатым входом первого ОЗУ 3, с сорок девятым входом первого адаптера АЦП/ЦАП 2, с семнадцатым входом первого ДЗУ 6, с семнадцатым входом первого видеоконтроллера 9,

с первого по шестнадцатый выходы первого видеоконтроллера 9 соединены с первого по шестнадцатый входами первого дисплея 8,

с семнадцатого по пятьдесят шестой входы-выходы адаптера МПИ 10 соединены с первого по сороковой входами-выходами антенного блока РЛС 14,

с первого по тридцать второй входы-выходы устройства контроля 12 соединены с семнадцатого по сорок восьмой входами-выходами первого адаптера АЦП/ЦАП 2,

с тридцать третьего по девяносто восьмой входы-выходы устройства контроля 12 соединены с сорок первого по сто шестой входами-выходами антенного блока РЛС 14,

с первого по шестнадцатый входы-выходы первого контроллера 1 соединены с первого по шестнадцатый входами-выходами первого ОЗУ 3, с первого по шестнадцатый входами-выходами первого ДЗУ 6, с первого по шестнадцатый входами-выходами первого процессора 4, с первого по шестнадцатый входами адаптера МПИ 10, с первого по шестнадцатый входами первого видеоконтроллера 9, с первого по шестнадцатый входами-выходами первого адаптера АЦП/ЦАП 2.

Перед описанием работы устройства следует отметить, что все операции по обработке и распознаванию речевых команд в заявляемом устройстве осуществляются в ПЭВМ 17. При этом при работе заявляемого устройства используется ограниченный словарь речевых команд, каждая из которых соответствует конкретному параметру антенного блока РЛС 14.

Таким образом, число параметров в меню, используемом при отработке антенного блока РЛС 14, точно соответствует числу используемых речевых команд.

Также следует отметить, что в процессе распознавания речевых команд в ПЭВМ 17 используются эталонные признаки фонем, составляющих распознаваемые речевые команды, а также эталонные признаки целых слов в речевых командах используемого словаря, сформированные предварительно в процессе обучения ПЭВМ 17 распознаванию и хранящиеся во втором ДЗУ 25 ПЭВМ 17.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства начинается с переключения коммутатора клавиатуры 34 в положение, обеспечивающее подключение первой клавиатуры 7 к первому контроллеру 1 ЦВМ 11. Далее осуществляется штатное включение ЦВМ 11 и запуск специализированного программного обеспечения ЦВМ 11, используя первую клавиатуру 7.

При этом через первый видеоконтроллер 9 передается и отображается на экране первого дисплея 8 меню контролируемых параметров антенного блока РЛС 14 (см. фиг.3). После этого коммутатор клавиатуры 34 переключается в положение, обеспечивающее связь между процессором преобразователя интерфейсов 28 и первым контроллером 1.

Далее осуществляется штатное включение ПЭВМ 17 и запуск, используя вторую клавиатуру 26, программного обеспечения распознавания речевых команд. При этом на экране второго дисплея 27 появляется текстовое сообщение о готовности к вводу речевой команды, которое дублируется речевым сообщением: "Введите речевую команду", которое заранее записывается в виде звукового файла и хранится во втором ДЗУ 25 ПЭВМ 17 и под управлением второго процессора 19 через второй контроллер 22 поступает через второй адаптер АЦП/ЦАП 18 на вход наушников 16 к оператору. Начиная с этого момента, устройство находится в режиме постоянного ожидания произнесения оператором речевой команды.

При произнесении речевой команды оператором осуществляется генерация звуковых колебаний, которые поступают на вход микрофона 15, где пьезоэлектрически осуществляется их преобразование в электрические сигналы.

С выхода микрофона 15 электрические сигналы поступают на восемнадцатый вход второго адаптера АЦП/ЦАП 18, где осуществляется их преобразование в цифровые последовательности шестнадцатиразрядных двоичных кодов.

Синхронизация работы второго адаптера АЦП/ЦАП 18, второго процессора 19, второго контроллера 22, второго ОЗУ 23, второго ДЗУ 25 осуществляется вторым тактовым генератором 21. В соответствии с импульсами второго тактового генератора 21, поступающими на семнадцатый вход второго адаптера АЦП/ЦАП 18, с первого по шестнадцатый входов-выходов второго адаптера АЦП/ЦАП 18 при управлении второго контроллера 22 осуществляется передача цифровых последовательностей кодов на первый...шестнадцатый входы-выходы второго ОЗУ 23 для их оперативного хранения и на первый...шестнадцатый входы-выходы второго ДЗУ 25 для долгосрочного хранения и последующей обработки во втором процессоре 19.

Во втором процессоре 19 цифровые последовательности кодов, соответствующие произнесенной речевой команде и паузам до и после нее, анализируются с целью выделения начала и окончания речевой команды на фоне шума, а также выделения возможных пауз в составе речевой команды.

После определения начала и окончания речевой команды на фоне шума, а также возможных пауз в ее составе во втором процессоре 19 происходит пофонемное распознавание выделенного интервала от начала до окончания произнесенной речевой команды.

Процесс пофонемного распознавания заключается в разбиении выделенного интервала речевой команды на сегменты стандартной длительности, вычислении признаков фонем, характеризующих речевой сигнал на сегментах, сравнении вычисленных признаков с эталонными признаками фонем, сформированными в процессе обучения ПЭВМ 17 распознаванию, принятии решения о распознанной фонеме на основе близости вычисленных и эталонных признаков фонем и формировании, таким образом, последовательности фонемных решений, соответствующих произнесенной речевой команде.

Наряду с пофонемным распознаванием во втором процессоре 19 проводится формирование признаков целого слова речевой команды, характеризующих речевой сигнал на всем интервале речевой команды, а также сравнение сформированных признаков целого слова с эталонными признаками целых слов речевых команд используемого словаря, сформированными в процессе обучения ПЭВМ 17 распознаванию.

Во втором процессоре 19 ПЭВМ 17 на основе сравнения полученной последовательности фонем с эталонными последовательностями фонем речевых команд, а также учитывая сравнение признаков целых слов произнесенной речевой команды и эталонных признаков целых слов речевых команд используемого словаря, формируются показатели распознавания, показывающие близость произнесенной речевой команды к речевым командам словаря.

Решение о распознавании принимается в пользу той команды словаря, при сравнении с которой достигнут максимальный показатель распознавания.

Информация о распознанной речевой команде, а также показатель распознавания (Пр) передаются через второй видеоконтроллер 24 и отображаются на экране второго дисплея 27 (см. фиг.2).

После этого в соответствии с программным обеспечением в ПЭВМ 17 запускается программный таймер, отсчитывающий время, необходимое для проверки соответствующего речевой команде параметра антенного блока РЛС 14 из меню. На время включения таймера программно отключается прием для ввода речевых команд.

В соответствии с распознанной речевой командой во втором процессоре 19 формируется восьмиразрядный параллельный код (вид которого изменяется в соответствии с пояснениями на фиг.5), поступающий через второй контроллер 22 и второе ОЗУ 23 на первый...восьмой входы параллельного порта вывода 20 (входы с девятого по шестнадцатый параллельного порта вывода 20 не используются).

Как видно из фиг.3, на экране первого дисплея отображается меню контролируемых параметров антенного блока РЛС, в левой части которого расположены речевые команды, в центре - пункты технических условий на антенный блок и собственно контролируемые параметры антенного блока, а справа от каждого параметра отображены цифры от "1" до "9" и буквы от "а" до "i".

При кнопочном управлении в устройстве-прототипе оператор может выбрать и начать проверку контролируемого параметра антенного блока РЛС 14, передвигая курсор в меню путем нажатия кнопок "↑", "↓" и "ENTER", либо нажимая кнопки первой клавиатуры 7 от "1" до "9" и от "а" до "i", соответствующие выбранному параметру.

Архитектура кнопок стандартной клавиатуры представляет собой матрицу, состоящую из линий "строк" и линий "столбцов". На пересечении линий "строк" и линий "столбцов" расположены кнопки клавиатуры.

В стандартной клавиатуре (в частности, в первой клавиатуре 7) производится преобразование нажатия кнопки в потенциальный код (0 В) выбранной линии, соответствующей "строке" и линии, соответствующей "столбцу". На остальных линиях поддерживается потенциал 5 В. В процессоре клавиатуры, входящем в состав стандартной клавиатуры, определено соответствие между парами линий "строк" и "столбцов" и кнопками клавиатуры. Процессор клавиатуры обеспечивает преобразование потенциального кода, соответствующего нажатой (отжатой) кнопке, на входе, в последовательный код на выходе, поступающий в ЦВМ 11.

В предлагаемом устройстве используются узлы, обеспечивающие электронную имитацию нажатия кнопок от "1" до "9" и от "а" до "i", т.е. формирование того же последовательного кода, который формируется при нажатии кнопок стандартной клавиатуры. При этом в данном устройстве в ходе процесса речевого управления кнопки не нажимаются, а последовательный код формируется в зависимости от распознанной речевой команды.

Таким образом, за счет электронной имитации нажатия кнопок в устройстве обеспечивается возможность выбора и запуска проверки контролируемого параметра антенного блока РЛС 14 путем произнесения речевых команд и без использования кнопок клавиатуры.

Для преобразования параллельного кода, получаемого с выхода ПЭВМ 17, в последовательный код используется устройство преобразования интерфейсов (УПИ) 33.

УПИ 33 состоит из четырех электронных коммутаторов 29, 30, 31 и 32 и отдельно используемого процессора преобразователя интерфейсов (ППИ) 33. При этом три коммутатора (первый 29, второй 30 и четвертый 32) - микросхемы коммутаторы-преобразователи (мультиплексоры), а третий коммутатор 31 представляет собой логическую микросхему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

В качестве электронных коммутаторов 29, 30 и 32 используются микросхемы фирмы ANALOG DEVICES типа ADG408, в качестве электронного коммутатора 31 - микросхема типа К561ЛП2. В качестве ППИ 28 используется процессор стандартной клавиатуры фирмы DEFENDER типа KS 910 Е (PS/2).

При построении системы электронных коммутаторов с учетом таблицы кодирования в микросхеме типа ADG408 задается соответствие с параллельным входным кодом, соответствующим номерам "строк" и "столбцов", заданных в процессоре первой клавиатуры 7 для используемых кнопок (изображены в кружках на пересечении соответствующих линий "строк" и "столбцов", фиг.4 и 5).

Электронные коммутаторы 29, 30, 31, 32 в соответствии с параллельным кодом, поступающим на вход УПИ 33, электронно имитируют процесс нажатия кнопки, т.е. обеспечивают подачу потенциала 0 В на соответствующую линию "строк" и линию "столбцов" ППИ 28.

При этом потенциал остальных линий остается высоким (5 В).

Восьмиразрядный код, поступающий с выходов параллельного порта вывода 20, представляет собой код, соответствующий номеру линии "столбца" (разряды с четвертого по восьмой) и номеру линии "строки" (разряды с первого по третий) матрицы клавиатуры.

Электронные коммутаторы 29, 30, 31, 32 особым образом преобразуют восьмиразрядный параллельный код в нулевые потенциалы (0 В) по линии соответствующей "строки" и линии соответствующего "столбца".

На вход электронного коммутатора 29 поступает информация пятого, шестого и седьмого разрядов восьмиразрядного параллельного выходного кода узла 20, которая определяет выбор одной из восьми линий "столбцов" (с первой по восьмую).

На вход электронного коммутатора 30 поступает информация пятого, шестого и седьмого разрядов восьмиразрядного параллельного выходного кода узла 20, которая определяет выбор одной из восьми линий "столбцов" (с девятой по шестнадцатую).

На вход электронного коммутатора 32 поступает информация первого и третьего разрядов восьмиразрядного параллельного выходного кода узла 20, которая определяет выбор одной из восьми линий "строк" (с первой по восьмую).

Информация четвертого и восьмого разрядов восьмиразрядного параллельного выходного кода узла 20 поступает на вход электронного коммутатора 31, который определяет включение электронных коммутаторов 29, 30, 32 (значения четвертого и восьмого разрядов "01" обеспечивают включение коммутаторов 29 и 32, "10" - включение коммутаторов 30 и 32, "00" и "11" - выключение коммутаторов 29, 30, 32).

Отключение коммутаторов 29, 30 и 32 при значениях четвертого и восьмого разрядов "00" или "11" защищает систему от ложного срабатывания на нулевые и единичные комбинации выходного кода узла 20, применяемые при запуске ПЭВМ и при некоторых служебных операциях.

ППИ 28 воспринимает поступления нулевых потенциалов по соответствующим входам. В памяти ППИ 28 хранится таблица соответствия пар линий "строк" и "столбцов" кнопкам клавиатуры.

ППИ 28 имеет с первого по шестнадцатый входы потенциальных линий по "столбцам" матрицы клавиатуры, с семнадцатого по двадцать четвертый входы потенциальных линий по "строкам" матрицы клавиатуры, двадцать пятый вход от первого контроллера 1 ЦВМ 11 через коммутатор клавиатуры 34, двадцать шестой вход - питание +5 В от ЦВМ 11 через коммутатор клавиатуры 34, двадцать седьмой вход - линия нулевого потенциала с девятого выхода параллельного порта вывода 20, выход для последовательных кодов, передаваемых через коммутатор клавиатуры 34 на ЦВМ 11.

В ППИ 28 производятся формирование восьмиразрядного последовательного кода (сканкода), соответствующего электронно-имитируемому нажатию одной из кнопок "1", ..., "9", "a", ..., "i" и распознанной речевой команде, т.е. полностью совпадающего со сканкодом, формируемым при нажатии кнопки стандартной клавиатуры, и передача его через коммутатор клавиатуры 34 в первый контроллер 1 ЦВМ 11.

Таблица соответствия между кнопками стандартной клавиатуры и сканкодами приведена в известной литературе [Standart IBM PC. Справочник. Устройства, установка, техническое обслуживание и ремонт персональных компьютеров / Составитель В.Карпов - Кишинев, ВИРТ, 1991].

В качестве примера приводится преобразование кодов при распознавании речевой команды "ПОВОРОТ". Речевая команда "ПОВОРОТ" по меню контролируемых параметров (см. фиг.3) соответствует параметру "Проверка величин напряжений трогания" антенного блока РЛС 14 и цифре "5", то есть произнесение речевой команды "ПОВОРОТ" должно привести к выполнению таких же действий, которые инициируются при нажатии кнопки "5" первой клавиатуры 7 при работе устройства-прототипа, а именно к запуску проверки вышеуказанного параметра антенного блока РЛС 14.

Для электронной имитации нажатия кнопки "5" в соответствии с фиг.4 и 5 на выходах параллельного порта вывода должен быть сформирован двоичный восьмиразрядный параллельный код "11000011" (порядок разрядов с восьмого по первый), преобразуемый в электронных коммутаторах 29, 30, 31, 32 таким образом, чтобы с шестого выхода первого электронного коммутатора 29 был подан нулевой потенциал (0 В) на линию четвертой "строки" (двадцатый вход ППИ 28), а с четвертого выхода четвертого электронного коммутатора 32 был подан нулевой потенциал (0 В) на линию пятого "столбца" (пятый вход ППИ 28).

На входы с первого по четвертый, с шестого по девятнадцатый и с двадцать первого по двадцать четвертый ППИ 28 в этот момент подан потенциал 5 В.

Из памяти ППИ 28 в соответствии с парой линий с нулевым потенциалом извлекается сканкод, эквивалентный кнопке.

Кнопке «5» соответствует сканкод 06Н (Н обозначает шестнадцатиричную - hexadecimal форму кода), в восьмиразрядной двоичной форме - 00000110.

Последовательный код (сканкод), соответствующий распознанной речевой команде и электронно-имитируемому нажатию кнопки, передается через первый контроллер 1 в первое ОЗУ 3 ЦВМ 11, где сохраняется для дальнейшего использования специализированным программным обеспечением (СПО) АРМ.

При работе СПО последовательный код поступает из первого ОЗУ 3 в первый процессор 4. Путем взаимодействия между первым процессором 4 и первым ОЗУ 3 программно осуществляется запуск проверки параметра антенного блока РЛС 14, соответствующего последовательному коду распознанной речевой команды.

При этом формируются управляющие воздействия в аналоговой и цифровой форме. Для аналоговой формы воздействия в первом процессоре 4 формируются шестнадцатиразрядные коды, передаваемые с помощью первого контролера 1 на первый адаптер АЦП/ЦАП 2, где преобразуются в аналоговую форму и передаются через устройство контроля 12 на антенный блок РЛС 14.

Параллельно управляющее воздействие в цифровой форме передается через адаптер МПИ 10 на антенный блок РЛС 14.

Измеренные данные, полученные при проверке выбранного параметра, от антенного блока 14 через устройство контроля 12 поступают в аналоговой форме на первый адаптер АЦП/ЦАП 2, где преобразуются в шестнадцатиразрядную цифровую форму и через первый контроллер 1 поступают в первое ОЗУ 3 ЦВМ 11.

СПО АРМ, используя данные, поступившие в первое ОЗУ 3, с помощью первого контроллера 1 и первого процессора 4 формирует информацию об измеренных значениях параметров антенного блока РЛС 14 для отображения на экране первого дисплея 8 и производит запись информации о значениях контролируемых параметров в первое ДЗУ 6.

При этом после окончания проверки параметра антенного блока РЛС 14 на экране первого дисплея 8 отображается меню контролируемых параметров, а на экране второго дисплея 27 вновь отображается текстовое сообщение о готовности к приему речевой команды. По программному таймеру, отсчитавшему время для проверки соответствующего параметра антенного блока РЛС 14, канал ввода речевых команд (микрофон 15 - ПЭВМ 17) вновь программно открывается для ввода следующей речевой команды, а на наушники передается речевое сообщение " Введите речевую команду".

Наряду с обеспечением речевого управления АРМ отработки антенного блока РЛС предложенное изобретение обладает также тем достоинством, что задачи распознавания речевых команд и формирования управляющих воздействий на антенный блок РЛС решаются в отдельных вычислительных системах (соответственно в ПЭВМ и в ЦВМ), благодаря чему удается избежать перегруженности ЦВМ по выполняемым действиями и обеспечить предъявление оптимальных технических требований по производительности и памяти к ПЭВМ и ЦВМ.

Еще одним достоинством заявляемого устройства является то, что благодаря решению задачи электронной имитации нажатия кнопок клавиатуры устройство достаточно просто стыкуется с вычислительными системами, работа которых базируется на специализированном программном обеспечении (СПО), рассчитанном на взаимодействие с оператором, нажимающим кнопки клавиатуры. В этом случае при стыковке заявляемого устройства с подобной вычислительной системой не требуется внесение изменений в СПО, а необходимо лишь знать конкретные кнопки клавиатуры, обеспечивающие взаимодействие оператора с СПО вычислительной системы, что является важным преимуществом, расширяющим сферы применения предлагаемого изобретения по внедрению речевого управления в различных областях техники.

Для выполнения заявляемого устройства используются следующие стандартные элементы:

первый адаптер АЦП/ЦАП 2 и второй адаптер АЦП/ЦАП 18 реализованы в виде микросхем по стандарту АС'97;

первый процессор 4 и второй процессор 19 - микросхема INTEL CELERON 2400;

первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 3 и второе ОЗУ 23 реализованы в виде микросхемы памяти DDR;

первый контроллер 1 и второй контроллер 22 реализованы в виде микросхемы EVA-X1630C фирмы "ADVANTECH";

первый тактовый генератор 5 и второй тактовый генератор 21 входят соответственно в состав микросхем первого контроллера 1 и второго контроллера 22;

первое долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) 6 и второе ДЗУ 25 выполнено в стандарте Compact Flash, объем памяти не менее 256 Мбайт;

адаптер МПИ 10 - специализированная плата;

параллельный порт вывода 20 - PCI 2 × ЕРР/ЕСР;

первый видеоконтроллер 9 и второй видеоконтроллер 24 - микросхема SMI 721;

первый дисплей 8 и второй дисплей 27 - совместимые по стандарту SVGA;

первая клавиатура 7 и вторая клавиатура 26 - совместимые по стандарту PS/2;

микрофон 15 - совместимый по стандарту АС'97;

наушники 16 - совместимые по стандарту АС'97;

устройство преобразования интерфейсов 33 - специализированное;

первый, второй и четвертый электронные коммутаторы (29, 30 и 32) - микросхемы фирмы ANALOG DEVICES типа ADG408;

третий электронный коммутатор 31 - микросхема типа К561ЛП2;

процессор преобразователя интерфейсов 28 - процессор стандартной клавиатуры фирмы DEFENDER типа KS 910 Е (PS/2);

коммутатор клавиатуры 34 - MINIDIN АВ-2-15/MD/MD

Изобретение относится к области средств ввода информации в виде речи, преобразования речи в цифровую форму и распознавания речевых сигналов, а также к области средств управления аппаратурой, применяемой в различных сферах практической деятельности: радиоэлектронике, медицине, робототехнике и т.д. Техническим результатом является повышение качества отработки антенного блока РЛС. Устройство содержит, наряду с узлами устройства-прототипа, следующие узлы: микрофон, наушники, вторую клавиатуру, персональную электронно-вычислительную машину, содержащую второй процессор, второй адаптер аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя, второй тактовый генератор, второй контроллер, второе оперативное запоминающее устройство, второе долговременное запоминающее устройство, второй видеоконтроллер, параллельный порт вывода, второй дисплей; также в устройство входят коммутатор клавиатуры и устройство преобразования интерфейсов, содержащее первый, второй, третий и четвертый электронные коммутаторы и процессор преобразователя интерфейсов. 5 ил.

Устройство речевого управления автоматизированным рабочим местом отработки антенного блока радиолокационной станции (РЛС), содержащее антенный блок РЛС со сто шестью входами-выходами, первую клавиатуру с двумя входами и двумя выходами, автоматизированное рабочее место (АРМ), включающее устройство контроля с девяносто восемью входами-выходами и цифровую вычислительную машину (ЦВМ), включающую первый тактовый генератор с одним выходом, первый контроллер с девятнадцатью входами и восемнадцатью выходами, первый процессор с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, первое долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, первый адаптер аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя (АЦП/ЦАП) с сорока девятью входами и сорока восемью выходами, первый видеоконтроллер с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, первый дисплей с шестнадцатью входами, адаптер межмодульного параллельного интерфейса (МПИ) с пятьдесят семью входами и пятьдесят шестью выходами, при этом выход первого тактового генератора соединен с семнадцатым входом первого контроллера, с семнадцатым входом первого процессора, с пятьдесят седьмым входом адаптера МПИ, с семнадцатым входом первого ОЗУ, с сорок девятым входом первого адаптера АЦП/ЦАП, с семнадцатым входом первого ДЗУ, с семнадцатым входом первого видеоконтроллера, с первого по шестнадцатый входы-выходы первого контроллера соединены с первого по шестнадцатый входами-выходами первого ОЗУ, с первого по шестнадцатый входами-выходами первого ДЗУ, с первого по шестнадцатый входами-выходами первого процессора, с первого по шестнадцатый входами-выходами адаптера МПИ, с первого по шестнадцатый входами первого видеоконтроллера, с первого по шестнадцатый входами-выходами первого адаптера АЦП/ЦАП, с первого по шестнадцатый выходы первого видеоконтроллера соединены с первого по шестнадцатый входами первого дисплея, с семнадцатого по пятьдесят шестой входы-выходы адаптера МПИ соединены с первого по сороковой входами-выходами антенного блока РЛС, с первого по тридцать второй входы-выходы устройства контроля соединены с семнадцатого по сорок восьмой входами-выходами первого адаптера АЦП/ЦАП, с тридцать третьего по девяносто восьмой входы-выходы устройства контроля соединены с сорок первого по сто шестой входами-выходами антенного блока РЛС, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены микрофон с одним выходом, наушники с одним входом, вторая клавиатура с двумя входами и двумя выходами, персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ), выполненная с возможностью обработки и распознавания речевых команд, включающая второй адаптер аналого-цифрового преобразователя и цифроаналогового преобразователя (АЦП/ЦАП) с восемнадцатью входами и семнадцатью выходами, второй тактовый генератор с одним выходом, второй процессор с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, второй контроллер с девятнадцатью входами и восемнадцатью выходами, второе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, второе долговременное запоминающее устройство (ДЗУ) с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, второй видеоконтроллер с семнадцатью входами и шестнадцатью выходами, параллельный порт вывода с семнадцатью входами и девятью выходами, второй дисплей с шестнадцатью входами, а также в устройство введены:

коммутатор клавиатуры с шестью входами и шестью выходами и устройство преобразования интерфейсов, включающее первый электронный коммутатор с семью входами и девятью выходами, второй электронный коммутатор с восемью входами и восемью выходами, третий электронный коммутатор с четырьмя входами и одним выходом, четвертый электронный коммутатор с восемью входами и восемью выходами, процессор преобразователя интерфейсов (ППИ) с двадцать семью входами и одним выходом,

при этом выход микрофона соединен с восемнадцатым входом второго адаптера АЦП/ЦАП,

семнадцатый выход второго адаптера АЦП/ЦАП соединен со входом наушников,

выход второго тактового генератора соединен с семнадцатым входом второго адаптера АЦП/ЦАП, с семнадцатым входом второго контроллера, с семнадцатым входом второго процессора, с семнадцатым входом второго ОЗУ, с семнадцатым входом второго ДЗУ, с семнадцатым входом второго видеоконтроллера, с семнадцатым входом параллельного порта вывода,

с первого по шестнадцатый входы-выходы второго адаптера АЦП/ЦАП соединены с первого по шестнадцатый входами-выходами второго контроллера, с первого по шестнадцатый входами-выходами второго процессора, с первого по шестнадцатый входами-выходами второго ОЗУ, с первого по шестнадцатый входами-выходами второго ДЗУ, с первого по шестнадцатый входами второго видеоконтроллера, с первого по шестнадцатый входами параллельного порта вывода,

с первого по шестнадцатый выходы второго видеоконтроллера соединены с первого по шестнадцатый входами второго дисплея,

первый и второй выходы второй клавиатуры соединены соответственно с восемнадцатым входом и девятнадцатым входами второго контроллера,

семнадцатый и восемнадцатый выходы второго контроллера соединены соответственно с первым и вторым входами второй клавиатуры,

девятый выход параллельного порта вывода соединен с первым и шестым входами первого электронного коммутатора, с первым и шестым входами второго электронного коммутатора, с третьим входом третьего электронного коммутатора, с первым и шестым входами четвертого электронного коммутатора, со вторым входом коммутатора клавиатуры, с двадцать седьмым входом ППИ,

восьмой выход параллельного порта вывода соединен со вторым входом первого электронного коммутатора и с первым входом третьего электронного коммутатора,

пятый выход параллельного порта вывода соединен с третьим входом первого электронного коммутатора и с третьим входом второго электронного коммутатора,

четвертый выход параллельного порта вывода соединен со вторым входом второго электронного коммутатора и со вторым входом третьего электронного коммутатора,

шестой выход параллельного порта вывода соединен с четвертым входом первого электронного коммутатора и четвертым входом второго электронного коммутатора,

седьмой выход параллельного порта вывода соединен с пятым входом первого электронного коммутатора и пятым входом второго электронного коммутатора,

первый выход параллельного порта вывода соединен с третьим входом четвертого электронного коммутатора,

второй выход параллельного порта вывода соединен с восьмым входом четвертого электронного коммутатора,

третий выход параллельного порта вывода соединен с седьмым входом четвертого электронного коммутатора,

с первого по четвертый выходы первого электронного коммутатора соединены с первым по четвертый входами процессора преобразователя интерфейсов,

с шестого по девятый выходы первого электронного коммутатора соединены с пятым по восьмой входами процессора преобразователя интерфейсов,

пятый выход первого электронного коммутатора соединен с восьмым входом второго электронного коммутатора, с четвертым входом четвертого электронного коммутатора,

с первого по восьмой выходы второго электронного коммутатора соединены с девятым по шестнадцатый входами процессора преобразователя интерфейсов,

выход третьего электронного коммутатора соединен со вторым входом четвертого электронного коммутатора,

с первого по восьмой выходы четвертого электронного коммутатора соединены с семнадцатого по двадцать четвертый входами процессора преобразователя интерфейсов,

выход процессора преобразователя интерфейсов соединен с первым входом коммутатора клавиатуры,

первый выход коммутатора клавиатуры соединен с двадцать пятым входом процессора преобразователя интерфейсов,

второй выход коммутатора клавиатуры соединен с седьмым входом первого электронного коммутатора, с седьмым входом второго электронного коммутатора, с четвертым входом третьего электронного коммутатора, с пятым входом четвертого электронного коммутатора, с двадцать шестым входом ППИ,

третий и четвертый выходы коммутатора клавиатуры соединены соответственно с первым и вторым входами первой клавиатуры,

пятый и шестой выходы коммутатора клавиатуры соединены соответственно с восемнадцатым и девятнадцатым входами первого контроллера,

первый и второй выходы первой клавиатуры соединены соответственно с третьим и четвертым входами коммутатора клавиатуры,

семнадцатый и восемнадцатым выходы первого контроллера соединены соответственно с пятым и шестым входами коммутатора клавиатуры.