Mikrowellen-Technik - Konstruktionsschema der sehr niedrigen Leistung Bluetooth Sprachfernbedienung

Virtuelle Assistenten werden in mehr Geräte zu Hause integriert. Amazon hat kürzlich angekündigt, dass es eine Vielzahl neuer Geräte für Alexa starten wird, darunter Ohrstopfer, Brillen und Ringe, um Verbrauchern mehr Möglichkeiten zu bieten, Informationen zu erhalten. Die wiederkehrenden Themen in diesen neuen Sprachprodukten sind drahtlos und Handsfree, die sich einfach mit Mobiltelefonen oder anderen Hosts verbinden und Anweisungen hören können. Seine interne Technologie ist ein Bluetooth RF-Chipset, der eine drahtlose Verbindung unterstützt, und ein spezieller eingebetteter Prozessor, der die Wake-up Word Engine (WWE) ausführt, um Sprachbefehle zu erkennen.

Ein weiteres Beispiel für diesen Trend ist, dass jeder neue Flachbild-TV, Set-Top-Box und Media-Player mit einer Fernbedienung ausgestattet ist und bald vollständig drahtlos und Handsfree sein wird. Natürlich, wenn Sie Sprachsteuerung wollen, verwenden viele Leute immer noch den alten Infrarot-Sichtlinie-Fernbedienungsmodus oder den Schlüsseldialog, aber diese sind bald veraltet. Benutzer brauchen ein Gerät, das nahtlos auf Befehle reagieren kann, anstatt ein Gerät, das die Anruftaste drücken und halten muss wie ein Walkie-Talkie. Ähnlich wie die Welle von Elektronikprodukten in der Nähe von Amazon wird die nächste Generation der Fernbedienung drahtlos und freihändig sein.

Das Design der Fernbedienung bringt jedoch auch einige einzigartige Herausforderungen mit sich. Zum Beispiel ist die Fernbedienung in der Regel nicht wiederaufladbar; Sie verwenden normalerweise Standard-AA-Batterien. Die Fernbedienung muss nicht nur in einer lauten Umgebung gut funktionieren, sondern muss auch 3 bis 9 Fuß vom Körper entfernt sein. Es kann auch Informationen drahtlos an das Hostgerät (z. B. TV) übertragen.

Darüber hinaus bevorzugen Verbraucher langlebige Batterien, die nicht häufig ersetzt werden müssen. Im Wesentlichen muss die Leistung der Fernbedienung die gleiche wie die von Amazon Echo Dot sein, aber gleichzeitig ist der Stromverbrauch geringer als der von In-Ear-Kopfhörern.

Die Entwicklung einer leistungsstarken, energieeffizienten Fernbedienung ist eine Herausforderung. Innovative Bluetooth-Lösungen und Audioverarbeitungslösungen sind erforderlich, da jede Verbesserung die Batterielebensdauer verlängert.

Mit Bluetooth 5.0/le werden mehrere Probleme des herkömmlichen Infrarots gelöst. Erstens ist Bluetooth eine Standardlösung, so dass das Gerät einfach mit vorhandenen Bluetooth-Geräten kommunizieren kann. Darüber hinaus bietet Bluetooth 5.0/le einen Übertragungsbereich, der dem von WiFi-Geräten entspricht, der sich sehr gut für die Sprachfernbedienung eignet. Traditionelle Bluetooth-Lösungen wurden für Handys und Laptops optimiert, die eine größere Batteriekapazität und einen geringeren Stromverbrauch aufweisen.

Die innovative Lösung von Atmosic kann den Stromverbrauch im Vergleich zu Wettbewerbslösungen um das Fünffache deutlich reduzieren und die Batterielebensdauer um das Drei- bis Fünffache verlängern.

Neben dem Bluetooth-Design mit extrem geringem Stromverbrauch kann auch ein sekundärer Weckempfänger verwendet werden. Der Stromverbrauch des Empfängers kann geringer sein (20 bis 50 Mal niedriger als der des Standardempfängers), so dass der gesamte Bluetooth SOC in einen Tiefschlafzustand eintreten kann; Das Gerät kann in einem speziellen Modus eines anderen Hosts aufwachen. Diese Technologie werden wir hier nicht im Detail vorstellen, da sie nur auf eine kleine Anzahl spezieller Fernbedienungen anwendbar ist.

Die dritte Low-Power-Technologie verwendet Energiesammlung, um HF-drahtlose Energie zu erhalten, um die Batterielebensdauer zu verlängern. Viele Häuser und Gebäude haben viel HF-Energie (normalerweise im ISM-Band), die gesammelt werden kann, wenn die Fernbedienung auf den Tisch gelegt wird. Je nach Energieniveau kann ein Gerät Zehnte von Mikrowatt Energie erhalten. Das Endziel ist es, die Batterie-Stromversorgung möglichst zu ersetzen und die Lebensdauer der Batterie auf ein paar Jahre zu verlängern. Derzeit beträgt die Lebensdauer der Fernbedienung nur 6 bis 9 Monate. Für industrielle und spezielle Fernbedienungen können auch andere Energietechnologien eingesetzt werden, wie Solarenergie, Wärmeenergie und Sportenergiesammlung.

Wie bereits erwähnt, muss die Fernbedienung, um einen echten Handsfree-Betrieb zu erreichen, gleichzeitig wie ein intelligenter Lautsprecher funktionieren, aber auch so energiesparend wie ein In-Ear-Headset sein. Unternehmen wie QuickLogic haben hochoptimierte und ultra-leistungsstarke Unterstützungsgeräte entwickelt, um dieser Herausforderung mit Bluetooth-Chipsätzen begegnen zu können.

Die mit Bluetooth verbundene Sprachfernbedienung hat grundsätzlich drei Modi: Standby-Modus, Weckworterkennungsmodus und Datenübertragungsmodus. Auch der Stromverbrauch steigt allmählich.

Im Standby-Modus befinden sich Bluetooth und der begleitende Chip im Schlafzustand und warten auf einige Weckworte in der Umgebung. Eine Möglichkeit, diese Energieeinsparung zu erreichen, ist die Verwendung der Mikrofon-Weckklangfunktion von vesper, die nur 10? A. Warten Sie, bis der Umgebungschall die vorkonfigurierte Schwelle überschreitet. In einem typischen Wohnzimmer-Einsatzfall befindet sich das System 80% der Zeit in diesem Modus.

Sobald das Schwellenniveau erreicht ist, wird eine Unterbrechung vom Mikrofon ausgelöst und der begleitende Chip aufweckt; Zu diesem Zeitpunkt wird der Weckworterkennungsmodus eingegeben. Die MCU, die den Chip begleitet, kann WWE für einen bestimmten Zeitraum starten und laufen, um festzustellen, ob das Schlüsselwort gesprochen wird. Drittanbieterlösungen (wie VoiceSpot WWE oder retune DSP) können auf dem Cortex-m4 mit nur einem Mikrofon ausgeführt werden, ohne eine rechenintensive Lösung der Multimikrofon-adaptiven Beamforming zu verwenden, die normalerweise für die Spracherkennung im Mittelfeld (3 bis 9 Fuß) erforderlich ist.

Neben erheblicher Einsparung von Prozessorressourcen kann die Reduzierung jedes Mikrofons aus dem System auch 400 bis 650 sparen? A (aktive Kraft). Wenn das Weckwort erkannt wird, unterbricht es und weckt den Bluetooth-Chip auf, um den Datenübertragungsmodus zu betreten. Dies ist notwendig, weil das Benutzerwort nach dem Weckwort in Form von Pulscode-Modulation (PCM) oder komprimierten Daten an den Host (wie TV) übertragen werden muss.

Wird kein Weckwort erkannt, kehrt das System in den ursprünglichen Standby-Modus zurück. Einige unterstützende Chips, wie der Chip von QuickLogic, verfügen über dedizierte Low Power Sound Detection (LPSD) -Hardware, um die durchschnittliche Systemleistung, die im Wake-up-Worterkennungsmodus verwendet wird, zu reduzieren. Zum Beispiel haben einige Lüftergeräusche einen hohen Schalldruck, aber offensichtlich keine Sprache. LPSD-Hardware hat genügend Intelligenz, um dies zu erkennen und den Klang zu ignorieren, um unnötigen zusätzlichen Stromverbrauch von WWE zu vermeiden.

Bluetooth 5.0/le eignet sich sehr gut für den Datenübertragungsmodus, da es Daten in On-Demand-Paketen mit geringer Leistung übertragen kann. Ein idealer Partner sollte über genügend Speicherplatz und Verarbeitungsleistung verfügen, um Sprachdaten zu komprimieren, bevor sie an Bluetooth-Geräte gesendet werden. Ein typisches Beispiel ist die Ausführung von Opus Audio Encoder.