个性化语音触发式紧急求助系统

本发明涉及紧急求助设备类，尤其涉及一种个性化语音触发式紧急求助系统。

背景技术：

1、随着时代的发展，社会的复杂性也不断增长，越来越多的意外事件发生在我们的身边。例如，女性被尾随，儿童被拐卖，老人摔倒后无法求助，网约车遇害事件。在紧急情况下，一种快速、稳定且高效的求救方式，可以帮助求救人脱离危险。

2、现在的手机都具有了“sos紧急求助”功能。触发求助后，手机将会自动发送求助短信给提前设置好的紧急联系人。但是该功能在发送短信时需要求救人点击确认，当求救人难以拿到手机时便无法启动该功能，可能会错过最佳的救援时机。且求救短信只包含简单的经纬度文字信息，不够直观。目前市面上还存在一些外部求助设备。分为带有gsm模块的设备和不带有gsm模块的设备，带有gsm模块的设备价格较贵，需要插入sim卡，依靠gsm模块进行gps定位。不带有gsm模块的设备需要配合手机app使用。该种方式依托于手机的定位服务，精度较高，且配合app方便进行功能的拓展。但是目前的外部求助设备均为按钮触发式，在紧急慌乱的情况下可能找不到求救装置导致无法及时呼救或错过最佳呼救时机。此外，按钮触发模式呼救模式单一，无法针对的不同紧急情况，例如被坏人尾随、突发疾病、突然摔倒等，采用不同的最佳应对策略。

3、因此，针对目前的求助系统呼救信息难以解读，触发条件过于苛刻的局限性，本作品设计出了一种通过语音呼救的便携式求助设备和相应的软件系统。

技术实现思路

1、本发明设计的通过语音呼救的求助系统，能够很好的解决现有求助方式的弊端。求救人只需要提前设置好个性化的求助词汇，在求救时呼出该词汇，求助设备便会识别出该词汇，触发求救。同时语音呼救还具有模式多样的优点，求救人可以通过不同的关键词触发不同的呼救模式。该求助设备通过蓝牙与开发出的手机端app连接，触发求救后，手机端app会自动将经纬度、速度、方向等位置信息发送给指定的紧急联系人。本项发明主要包括了紧急求助硬件设备设计和软件系统设计，具体技术方案如下：

2、紧急求助硬件设备设计，其特征在于，语音信号处理器选用微控制器，通过pcb设计加入外围电路，构成硬件设备的主板，实现语音信号的实时监听和处理；将特定人语音识别算法部署在硬件设备上，实现了个性化关键词的语音识别，且能够防止他人误触发，训练时，每一个关键词用户只需要重复说出两次，便能够实现多个个性化关键词的设定；考虑到硬件设备的尺寸限制，选用微型锂电池作为供电来源，采用无线充电接收模块来为微型锂电池充电。

3、在上述的紧急求助硬件设备设计中，所述的语音信号处理器需要兼顾计算性能以及串口收发数据的功能。

4、在上述的紧急求助硬件设备设计中，所述的外围电路，包括电源及稳压模块，程序烧录模块，拾音模块，发音模块和通讯模块，语音信号处理模块负责对采集的语音信号进行处理和识别，电源及稳压模块提供5v电压，并将5v电压稳压至3.3v，拾音模块进行音频采集，发音模块进行语音播报和语音提示，通讯模块负责与手机端app的蓝牙通信。

5、在上述的紧急求助硬件设备设计中，所述的特定人语音识别算法，考虑到嵌入式特定人语音识别系统的结构特点，应该选择运算量较小、占用存储空间较少的识别方法，本发明中选用了模板匹配法，模板匹配法中的模板为提取的特征矢量，这些模板能够反应训练者的发音特点和个性差异。在测试时，从测试者发出的语音信号中按同样的处理方法提取测试模板，并且与其训练者的语音模板做比较，从而判定训练者和测试者是否为同一人，通常采用距离来做判断。

6、紧急求助软件系统设计，其特征在于，手机端app中实现与硬件设备的蓝牙通信，在app中可以控制硬件设备训练，设置训练参数，设置关键词个数；手机端app实现高精度定位功能、录音功能、短信发送功能和信息传输功能；后台服务器建立与手机端app的网络通信，接收并存储app发送的位置信息和录音信息，考虑到实际使用时，由于通常情况下处在不同局域网下的主机是不能够直接进行相互访问的，而用户在使用手机app时通常为4g网络，无法与服务器处于同一局域网，为了达到相互访问的目的就需要将服务器ip或端口进行内网穿透。内网穿透也叫做nat穿透，将服务器的端口映射到公网的网址上，使外网的客户端能够通过访问该公网网址访问到服务器端口；网页客户端需要实现两个功能，首先当用户打开网页时，自动与服务端建立连接，接收数据，然后将经纬度转化为地图上的坐标，同时加入控件显示录音时长和播放录音，其中地图显示功能采用了百度地图api，将服务器的ip地址作为访问链接，在短信中发送给紧急联系人。

7、在上述的紧急求助系统软件设计中，所述的手机端app网络通信功能，采用了socket通信。socket通信是基于tcp协议的网络通信接口，通过计算机的ip地址和端口来建立socket通道，传输信息的格式多样，包括字符串、二进制、整形等等，可以方便的传输文字信息、图片信息和音频信息，因此是网络通信中最常用的方法。

8、紧急求助硬件设备和软件系统相结合实现个性化语音触发式紧急求助系统。用户将便携式硬件设备佩戴与手腕或放置于包中，提前训练设备定制好个性化关键词，在手机app中添加多位紧急联系人。遇到紧急情况时，呼喊出关键词或按下求助按钮触发求助。此时，手机端app会获取当前位置信息，并自动开始录音，录音时长可以由用户在app中设定。录音结束后，app将定位数据和录音数据上传至服务器，同时发送求助短信给多位紧急联系人，紧急联系人点击短信中的链接访问网页客户端，获取用户的定位信息和录音信息。

9、与现有的紧急求助设备相比，利用语音作为触发信号，触发更加简便，呼救模式多样，在特别紧急的情况下当求助者无法拿到手机或求助设备时，仍然可以完成求助，可以通过呼救不同的关键词触发不同的呼救模式。

10、本发明实际有益效果如下：1)该设备的普及和应用对于保障女性、儿童及老人的生命安全具有积极地推动作用，例如：对于患有脑梗或心梗的老年人在独自外出时突发疾病晕倒。在晕倒前的几秒钟时间内可以通过语音呼救，向家人发送求助短信。同时，在晕倒后，紧急求助设备还可以代替老人向周边人持续呼救和提示如何救助。2)求助时的录音信息，可以为警方破案提供一些关键的线索，蕴含巨大的社会价值。3)当使用人群增多以后，有人呼救时，会同时通过手机app通知附近的用户及专业救援队人员进行救助，构建起求助-救助一体的生态系统。

11、附图说明

12、图1为本发明个性化语音触发式紧急求助系统的工作原理示意图；

13、图2为本发明的紧急求助硬件设备主板电路原理图；

14、图3为本发明的紧急求助硬件设备主板pcb设计2d正面平面图；

15、图4为本发明的紧急求助硬件设备主板pcb设计2d正面平面图；

16、图5为本发明的紧急求助硬件设备主板pcb设计3d立体示意

17、图6为本发明的紧急求助硬件设备总体结构正面图；

18、图7为本发明的紧急求助硬件设备总体结构倾角图；

19、图8为本发明的手机端app主界面示意图；

20、图9为本发明的手机端app紧急联系人管理界面示意图；

21、图10为本发明的手机端app参数设置界面示意图；

22、图11为本发明的手机端app训练日志界面示意图；

23、图12为本发明的手机端app触发求助后界面示意图；；

24、图13为本发明的手机端app结束紧急求助服务界面示意图；；

25、图14为本发明的紧急联系人收到短信界面示意图；

26、图15为本发明的网页客户端电脑端界面示意图；

27、图16为本发明的网页客户端手机端界面示意图；

28、图17为本发明的语音信号预处理流程图；

29、图18为本发明的特定人语音识别算法流程图；

30、图19为本发明的硬件设备与手机端app蓝牙通信流程图；