一种语音交互终端和智能家居的通信方法
技术领域
本发明属于通信领域，更具体地，涉及一种语音交互终端和智能家居的通信方法。
背景技术
语音是最自然的人机交互方式，智慧家庭等场景需要语音交互设备。目前智能音箱、智能手机、平板电脑等可以作为语音输入或输出设备。这些语音交互设备存在使用不便或价格昂贵的缺点。例如，智能音箱和平板电脑硬件成本高，需要额外电源或者电池供电，还需要无线网络连接，存在信号中断、连接质量不高的缺点。智能手机无法做到随时自然语音交互，有需要频繁充电的缺点。
在实际应用中，智慧家庭必备的家庭网关往往具备电话口，例如PON(PassiveOptical Network，简写为PON)网关，随着手机的普及，座机使用率下降，语音固话业务沦为鸡肋，传真业务滞涨萎缩，家庭网关的电话口未得到充分使用。而且，目前的语音输入或输出设备不能识别不同的房间，导致不能准确的控制相应的智能设备。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种语音交互终端和智能家居的通信方法，其目的在于，将语音交互终端作为智慧家庭的语音输入设备和语音输出设备，满足智慧家庭的语音交互需求，充分利用家庭网关已有硬件和组网，在不影响通话业务的前提下，使用普通的语音交互终端即可满足智慧家庭场景的语音交互需求，另一方面，该语音交互终端能够发出不同的特征音以标识其所在的位置，可以准确的控制相应的智能设备，由此解决网关的语音口利用率低，智慧家庭的语音交互设备使用不便、价格昂贵以及不能标识房间的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种语音交互终端，所述语音交互终端包括：通话电路、语音接口、送话器、特征音发送模块和第一开关，所述特征音发送模块包括多个特征音产生单元；
所述通话电路分别与所述送话器、所述语音接口和所述特征音发送模块连接，所述第一开关与所述特征音发送模块连接，所述第一开关用于选择一个所述特征音产生单元作为所述特征音发送模块的输出；
所述语音接口用于与家庭网关连接；
所述送话器用于接收语音信号的通信指令，将所述语音信号转换为电信号的通信指令；
所述第一开关用于选择性触发一个所述特征音产生单元发送特征音，以使所述特征音产生单元所发送的特征音叠加在所述通信指令中；
所述通话电路用于将叠加有特征音的所述通信指令发送至所述家庭网关，以使所述家庭网关依据特征音识别不同的所述语音交互终端。
优选地，所述语音交互终端还包括第二开关，所述特征音发送模块通过所述第二开关与所述通话电路连接；
所述第二开关用于选择性将所述特征音发送模块与所述通话电路连通。
优选地，所述第二开关为声控开关或按键开关。
优选地，所述特征音发送模块包括四个特征音产生单元，四个所述特征音产生单元产生四种不同的特征音；
所述第一开关为拨码开关，所述拨码开关具有四路开关通路，四个所述开关通路分别与四个所述特征音产生单元连接，所述拨码开关设置在所述语音交互终端的外部，以通过设置所述拨码开关的拨码值选择性选通其中一路所述开关通路；或，
所述第一开关为单刀多掷开关，所述第一开关包括一个动端和四个不动端，四个所述不动端分别与四个所述特征音产生单元连接，所述单刀多掷开关设置在所述语音交互终端的外部，以通过切换所述动端的位置选择性将所述动端与其中的一个所述不动端连接。
优选地，所述特征音的类型包括：DTMF信号、FSK信号、脉冲信号和指定频率的单频音。
优选地，所述特征音为指定频率的单频音时，所述特征音产生单元为RC振荡电路，四个所述RC振荡电路分别用于产生1100Hz、1500Hz、1800Hz和2100Hz的单频音。
优选地，所述语音交互终端为无摘机、挂机电路的话机。
优选地，所述语音交互终端还包括受话器，所述通话电路与所述受话器连接，所述受话器用于将电信号转换为声音信号。
为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了一种智能家居的通信方法，本发明所述的语音交互终端与家庭网关的语音口连接，所述家庭网关与至少一个智能设备连接，所述通信方法包括：
所述家庭网关接收来自于所述语音交互终端的通信指令，其中，所述通信指令上叠加有特征音；
对所述通信指令进行检测，确定所述通信指令中所包含的智能设备的信息；
根据叠加在所述通信指令上的特征音区分不同的所述语音交互终端，以确定所述语音交互终端的位置；
基于所述语音交互终端的位置和所述智能设备的信息确定被控制的智能设备，以建立控制链路，进而控制相应的所述智能设备。
优选地，对所述通信指令进行检测，确定所述通信指令中所包含的智能设备的信息包括：
通过语音识别模块对所述通信指令进行语音识别；
获取所述通信指令中的关键字，以确定所述通信指令的类型；
当所述通信指令为智能家居的控制指令时，获取所述通信指令中所包含的智能设备的名称。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供一种语音交互终端和智能家居的通信方法，该语音交互终端包括：通话电路、语音接口、送话器、特征音发送模块和第一开关，特征音发送模块包括多个特征音产生单元；通话电路分别与送话器、语音接口和特征音发送模块连接，第一开关与特征音发送模块连接，第一开关用于选择一个特征音产生单元作为特征音发送模块的输出；语音接口用于与家庭网关连接；送话器用于接收语音信号的通信指令，将语音信号转换为电信号的通信指令；第一开关用于选择性触发一个特征音产生单元发送特征音，以使特征音产生单元所发送的特征音叠加在通信指令中；通话电路用于将叠加有特征音的通信指令发送至家庭网关，以使家庭网关依据特征音识别不同的语音交互终端。
在本发明中，将语音交互终端作为智慧家庭的语音输入设备和语音输出设备，满足智慧家庭的语音交互需求，充分利用家庭网关已有硬件和组网，在不影响通话业务的前提下，使用普通的语音交互终端即可满足智慧家庭场景的语音交互需求，另一方面，该语音交互终端能够发出不同的特征音以标识其所在的位置，可以准确的控制相应的智能设备。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种语音交互终端的结构示意图；
图2a是本发明实施例提供的另一种语音交互终端的结构示意图；
图2b是本发明实施例提供的另一种语音交互终端的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的又一种语音交互终端的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种智能家居的通信方法的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
参阅图1，本实施例提供一种语音交互终端，所述语音交互终端包括：通话电路、语音接口、送话器、特征音发送模块和第一开关，所述特征音发送模块包括多个特征音产生单元。
所述通话电路分别与所述送话器、所述语音接口和所述特征音发送模块连接，所述第一开关与所述特征音发送模块连接，所述第一开关用于选择一个所述特征音产生单元作为所述特征音发送模块的输出。
在实际应用场景下，所述语音接口用于与家庭网关连接。
所述送话器用于接收语音信号，将所述语音信号转换为电信号的通信指令。
所述第一开关用于选择性触发一个所述特征音产生单元发送特征音，以使所述特征音产生单元所发送的特征音叠加在所述通信指令中。所述通话电路用于将叠加有特征音的所述通信指令发送至所述家庭网关，以使所述家庭网关依据特征音识别不同的所述语音交互终端。
所述语音交互终端还包括受话器，所述通话电路与所述受话器连接，所述受话器用于将电信号转换为声音信号，以接收来自家庭网关所反馈的信息。
在实际应用场景下，所述语音交互终端可以为无摘机、挂机电路的话机。所述语音接口可以为FXO(Foreign Exchange Office，简写为FXO)接口，所述语音交互终端的FXO接口与所述家庭网关的语音接口通过电话线连接，所述语音交互终端既可以充当普通的电话机使用，也可以充当智能家居的语音输入和语音输出设备。
在本实施例中，将语音交互终端作为智慧家庭的语音输入设备和语音输出设备，满足智慧家庭的语音交互需求，充分利用家庭网关已有硬件和组网，在不影响通话业务的前提下，使用普通的语音交互终端即可满足智慧家庭场景的语音交互需求，另一方面，该语音交互终端能够发出不同的特征音以标识其所在的位置，可以准确地控制相应的智能设备。
其中，为了不影响语音控制的功能，特征音发送模块仅在语音控制的前一段时间内，向通话电路发送特征音，以便于网关侧根据特征音确定通信指令的来源。基于前述考虑，在优选的实施例中，如图2a和图2b所示，所述语音交互终端还包括第二开关，所述特征音发送模块通过所述第二开关与所述通话电路连接。所述第二开关用于选择性将所述特征音发送模块与所述通话电路连通，即，在语音控制的前一段时间内，第二开关处于闭合状态，通话电路能够接收到特征音，通话电路将叠加有特征音的通信指令发送至家庭网关，第二开关处于断开状态，通话电路不能接收到特征音，通话电路将通信指令发送至家庭网关。
其中，所述第二开关为声控开关或按键开关。当所述第二开关为按键时，用户在发出语音形式的通信指令之前，先按下按键(第二开关处于闭合状态)，将通话电路与特征音发送模块连通，然后讲出语音形式的通信指令，在预设的时间后(例如10秒)，松开按键(第二开关处于断开状态)，并继续讲出语音形式的控制指令。
当所述第二开关为声控开关时，初始状态下，声控开关为断开状态，声控开关在检测到有声音后，声控开关切换为闭合状态，将通话电路与特征音发送模块连通，在预设的时间后(例如10秒)，声控开关重新恢复为断开状态。在此种情形下，无需用于切换开关，由声控开关自行切换。
在可选的实施例中，如图2a所示，所述第一开关为拨码开关，所述拨码开关具有四路开关通路，所述特征音发送模块包括四个特征音产生单元，四个所述特征音产生单元产生四种不同的特征音，四个所述开关通路分别与四个所述特征音产生单元连接；所述拨码开关设置在所述语音交互终端的外部，以通过设置所述拨码开关的拨码值选择性选通其中一路所述开关通路。举例而言，每一所述开关通路的一端与电源信号连接，另一端与一个特征音产生单元，当某一开关通路被选通后，可以将电源信号输入至相应的特征音产生单元，以触发相应的所述特征音产生单元发送特征音。
在另一个可选的实施例中，如图2b所示，所述第一开关为单刀多掷开关，所述第一开关包括一个动端和四个不动端，四个所述不动端分别与四个所述特征音产生单元连接，所述单刀多掷开关设置在所述语音交互终端的外部，以通过切换所述动端的位置选择性将所述动端与其中的一个所述不动端连接。其中，所述动端与电源线连接，变换所述动端的位置选择性将所述动端与其中的一个所述不动端连接，以为该不动端对应的特征音产生单元供电，进而触发该特征音产生单元产生特征音。
在实际智慧家庭场景下，语音交互终端出厂后，由用户自行设置拨码开关的拨码值或切换单刀多掷开关的动端的位置，将语音交互终端放置在不同的房间，当用户通过某一语音交互终端控制相应的智能设备时，家庭网关首先根据特征音确定该语音交互终端所在的房间，然后再控制该房间中相应的智能设备。例如，用户在房间A中通过语音交互终端向家庭网关发送“开灯”的控制指令，家庭网关根据特征音确定该语音交互终端位于房间A，则打开房间A的灯。
在本实施例中，所述特征音的类型包括：DTMF(Dual Tone Multi Frequency，简写为DTMF)信号、FSK(Frequency-shift Keying，简写为FSK)信号、脉冲信号和指定频率的单频音。
当所述特征音为指定频率的单频音时，所述特征音产生单元为RC振荡电路，四个所述RC振荡电路分别用于产生1100Hz、1500Hz、1800Hz和2100Hz的单频音。
所述语音交互终端需要产生4种不同频率的单频音，RC振荡电路的选择可以通过4位拨码开关来选择不同的RC振荡电路。所述拨码开关共如下4种模式：
A模式，拨码值为ON/OFF/OFF/OFF，选择1100Hz对应的RC振荡电路；B模式，拨码值为OFF/ON/OFF/OFF，选择1500Hz对应的RC振荡电路；C模式，拨码值为OFF/OFF/ON/OFF，选择1800Hz对应的RC振荡电路；D模式，拨码值为OFF/OFF/OFF/ON，选择2100Hz对应的RC振荡电路。
RC振荡电路的选择也可以通过单刀多掷开关来选择不同的RC振荡电路。所述单刀多掷开关共如下4种模式：
A模式，将单刀多掷开关的动端切换到位置1，选择1100Hz对应的RC振荡电路；B模式，将单刀多掷开关的动端切换到位置2，选择1500Hz对应的RC振荡电路；C模式，将单刀多掷开关的动端切换到位置3，选择1800Hz对应的RC振荡电路；D模式，将单刀多掷开关的动端切换到位置4，选择2100Hz对应的RC振荡电路。
在现场将不同房间的不同语音交互终端设置完毕后，需要在家庭网关的配置界面上设置房间和ABCD这4种语音交互终端的映射关系，其中，配置界面包括APP(Application)界面和web界面。
在实际应用场景下，一个家庭网关的FXS(Foreign Exchange Station，简写为FXS)接口，一般可以连接4个语音交互终端。为了匹配智慧家庭场景的多个不同房间的语音输入识别，通过第一开关将语音交互终端设置为A、B、C、D共4种不同配置，以产生不同的特征音，家庭网关可以检测语音交互终端发出的特征音，区分不同房间。当然，在其他应用场景下，特征音产生单元的个数和第一开关的开关通道的个数可以根据实际情况设置，在此不做具体限定。
实施例2：
结合实施例1，在本实施例中，采用飞利浦公司的专用电话集成芯片TEA1062A作为主芯片构建通话电路，其中，TEA1062A是一块双极型线性集成电路，可以实现全电子电话机所需的全部通话和线路接口功能。
结合图3，通话电路包括电话集成芯片TEA1062A和相应的外围器件。
其中，将电话集成芯片TEA1062A的第12脚接地，可以使该语音交互终端处于常摘机状态；将电话集成芯片TEA1062A的第11脚连接第二开关，当第二开关处于闭合状态时，将特征音发送模块和电话集成芯片TEA1062A连接，电话集成芯片TEA1062A可以接收到特征音。
其中，送话器MIC用于接收语音信号的通信指令，并将语音信号转换电信号的通信指令。语音交互终端将特征音叠加在通信指令上，发送至家庭网关。
在本实施例中，通话电路还包括直流通路、受话通道和消侧音电路。在直流通路中，R10为限流电阻，D4为稳压二极管；TEA1062A的13脚(Vcc)连接限流电阻R1。为了使13脚的电压稳定平滑，外接了一个容量较大的电解电容C1接地。13脚的电压除了提供给电话集成芯片TEA1062A内部电路外，还为驻极体送话器MIC供电。
在受话通道中，来自于家庭网关侧的电信号从线路经R2、C5进入第10脚，内部放大后，由第4脚经R4、C4到达受话器S1，经过电声转换还原为声音。相关元器件的作用为：受话器S1的增益与R6的阻值成正比，C8抗干扰电容。
在消侧音电路中，由R1、R2、R3、R7、R8、R9、RVA和C3组成消侧音电路，通过消侧音电路消除侧音。
其中，TELPHONE_TIP和TELPHONE_RING用于连接语音接口电路，外部的电话线通过语音接口电路与通话电路连接。其中，D3为整流桥，用于防反击，D1、D2和D5为二极管，用于防浪涌。
实施例3：
结合前述实施例1和实施例2，本实施例还提供一种智能家居的通信方法，上述实施例的语音交互终端与家庭网关的语音口连接，所述家庭网关与至少一个智能设备连接，该语音交互终端不仅具有通话功能，还可以作为智能家居的语音输入或输出设备。
参阅图4，所述通信方法包括：
步骤101：所述家庭网关接收来自于所述语音交互终端的通信指令，其中，所述通信指令上叠加有特征音。
其中，特征音的类型包括：DTMF信号、FSK信号、脉冲信号和指定频率的单频音。
在实际智慧家庭场景下，结合实施例1，语音交互终端出厂后，由用户自行设置拨码开关的拨码值或切换单刀多掷开关的动端的位置，以产生不同的特征音，将语音交互终端放置在不同的房间，然后在家庭网关的配置界面上进行设置房间和语音交互终端的映射关系，其中，配置界面包括APP(Application)界面和web界面。家庭网关可以检测语音交互终端发出的特征音，区分不同房间。
步骤102：对所述通信指令进行检测，确定所述通信指令中所包含的智能设备的信息。
其中，所述通信指令包括拨打电话指令、接听电话指令和智能家居的控制指令。
家庭网关通过语音识别模块对所述通信指令进行语音识别，确定所述通信指令的类型，以实现相应的功能。
当所述通信指令为拨打电话指令时，按照通信指令中的电话号码拨打电话，当所述通信指令为接听电话指令时，触发相应的语音交互终端接听电话。
当所述通信指令为智能家居的控制指令时，获取所述通信指令中所包含的智能设备的名称。
在实际使用中，可以通过预先设置的关键字向话机输入控制指令，以以控制相应的智能设备。例如，关键字为某一个智能设备的设备名称，当语音识别模块识别到设备名称后，开启控制链路，并通过话机输出指令，引导用户以语音形式输入下一步指令。
步骤103：根据叠加在所述通信指令上的特征音区分不同的所述语音交互终端，以确定所述语音交互终端的位置。
步骤104：基于所述语音交互终端的位置和所述智能设备的信息确定被控制的智能设备，以建立控制链路，进而控制相应的所述智能设备。
在本实施例中，根据叠加在所述通信指令上的特征音区分不同的所述语音交互终端，以确定所述语音交互终端的位置，即确定语音交互终端所在的房间，进而只控制位于该房间的，且符合通信指令的智能设备。
例如，用户在房间A中通过语音交互终端向家庭网关发送“开灯”的控制指令，家庭网关根据特征音确定该语音交互终端位于房间A，则打开房间A的灯。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
