WO2014155152A1 - Sprachgesteuerte alarmanlage für den häuslichen bereich - Google Patents
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- G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
- G08B25/12—Manually actuated calamity alarm transmitting arrangements emergency non-personal manually actuated alarm, activators, e.g. details of alarm push buttons mounted on an infrastructure
Definitions
- the invention relates to a voice-controlled alarm system for the domestic sector according to the preamble of claim 1.
- the published patent application DE 10 2004 054 124 A1 discloses a home appliance device with a control unit for controlling at least one household appliance, which has at least one interface for wireless communication with a mobile voice input device. It is the goal here to achieve a particularly optimal voice transmission, which is why a mobile voice input device is proposed to be placed directly on the mouth of the user operating the device.
- a device in the sense of a headset is disclosed.
- Such a device is not suitable for use in connection with an alarm system insofar as the aim is to be able to trigger an alarm in such a way that, for example, an intruder does not perceive the triggering of the alarm. This is usually not possible if the person triggering the alarm has a special input microphone or the like, since this is where the alarm-triggering character becomes obvious.
- the published patent application DE 10 2007 044 792 A 1 discloses a method, control device and system for controlling or operating target systems via spoken commands.
- a speech recognition system should be applied.
- the task here is to make certain applications or target systems accessible to a large number of users.
- a portable controller is disclosed in the dependent claims, that receives the spoken commands and forwards them to the target systems.
- a portable alarm device is known to trigger an audible alarm by means of speech recognition. It is a portable device that can also be designed in the form of a mobile phone.
- the object of the present application is to present a voice-controlled alarm system for the domestic sector which permits remote control by means of voice recognition without an input device, whereby a distinction is made between relevant and negligible acoustic input signals.
- the controller is to enable a voice control that can handle voice commands from any user whose application is thus not only reduced to the user whose voice command has been previously read into the controller.
- a secure implementation of voice commands in corresponding control signals for electrical equipment is to be implemented so that the present device is able to realize this even at a greater distance between the acoustic signal transmitter and the receiver in the form of the control device. This is intended to achieve that a single control device, which is arranged inconspicuously in the domestic area, allows control of the electrical equipment.
- the voice-controlled alarm system for domestic use comprises as basic components an acoustic receiving device, a speech recognition unit and a transmitting unit for the delivery of radio signals.
- the voice command is recorded, processed in the integrated core component of the speech recognition and finally the result of this processing via the transmitting unit, for example, as an alarm call to a control center or a person to be notified.
- An embodiment of the invention comprises as structural units a high-sensitivity microphone for recording voice commands from a distance of up to several meters, a pre-processing unit with a pre-processing unit. more for pre-processing of the analog input signal, an analog-to-digital converter for generating a digital signal, a computer unit with interface to the analog-to-digital converter, at least one microprocessor and at least one memory containing at least one electronic dictionary with reference words, input by the user Reference words are converted into phoneme chains and so speaker-independent recognizable stored, a digital signal processor with a microcontroller for speaker-independent speech recognition algorithms, a mobile unit and an integrated SIM card or alternatively an interface for integrating a SIM card.
- a preprocessing unit is part of the speech recognition unit which stores the analog input signals in phoneme strings.
- This conversion of the user-stored in the device reference terms in phoneme chains makes it possible according to the invention that the terms used can not only be spoken by the user but are recognized by the speech recognition user independent.
- a processor unit After converting these phoneme chains into an analog-to-digital converter into digital signals, a processor unit processes this digital data and triggers the commands associated with defined phoneme chains. Core idea of the present solution is also that the processor unit also performs a frequency analysis of the incoming acoustic signals and in this case a distinction between acoustic signals. Thus, it is detected whether an activation of the phoneme chain recognition of the alarm system is allowed due to the nature of the input signals, or if there are acoustic input signals that are to trigger a deactivation or a standby operation of the alarm system. In everyday life in the home area, a variety of acoustic signals that could lead to false alarms as potential input signals of the alarm system.
- the basic feature of the present alarm system must be taken into account with the fact that it is not triggered by the actuation of, for example, an alarm button or the use of a separate mobile voice input device. Rather, this alarm system as a potentially activatable at any time security system constantly record and evaluate acoustic input signals. Due to this constant evaluation of the acoustic input signals, however, there is also the risk that an alarm-triggering term, which has been previously programmed into the alarm system, will fall unintentionally.
- voice dialogues between persons in the monitored room In a larger number of people present, such as a celebration, there is an increased level of spoken words, which are evaluated as acoustic input signals in the alarm system, in addition by the superposition of the acoustic signals there is a risk that the speech recognition either not in is able to convert these overlays to individual phoneme chains or erroneous conversions take place, which may possibly lead to unintentional alarm triggering.
- Another example of this is acoustic signals that are not generated by people in the room but by playback devices for media such as radio or television.
- the present alarm system it is also relevant for the present alarm system that it is active at any time without activation or a longer charging process. As soon as the alarm system is activated by a connection to the power supply, it can fully fulfill its function. In this way it is ensured that the alarm can be triggered even in completely surprising situations without delay.
- An advantageous design of the alarm system also provides the possibility that there may be a dialogue between the person triggering the alarm in a room and the person contacted about the alarm.
- an alarm call can be sent to a person who then receives acoustic signals from the monitored room via the telephone connection. This means that the person receiving the emergency call can already get an impression of the situation in this way.
- an advantageous design has the ability to establish a dialogue between the person who is in the monitored room and the person being notified. If it concerns, for example, a medical emergency, then the notified person, for example, the family doctor, enter directly into dialogue with the possibly immobile person and thus transmit first behavioral rules.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine sprachgesteuerte Alarmanlage für den häuslichen Bereich, wobei eine Steuerung aus der Distanz mittels Spracherkennung ohne Eingabevorrichtung ermöglicht sowie zwischen relevanten und vernachlässigbaren akustischen Eingangssignalen unterschieden werden soll. Erreicht wird dies durch eine Alarmanlage mit einer akustische Empfangsvorrichtung, eine Spracherkennungseinheit sowie eine Sendeeinheit zur Abgabe von Funksignalen, die eine Vorverarbeitungseinheit aufweist, die analogen Eingangssignale in Phonemketten abspeichert, die in einem Analog-Digital-Wandler zu Digitalen Signalen umgewandelt werden, wobei eine Prozessoreinheit zur Verarbeitung der digitalen Daten sowie zur Auslösung von mit definierten Phonemketten verbundenen Befehlen eine Frequenzanalyse der eingehenden akustischen Signale vornimmt und hierbei eine Unterscheidung zwischen akustischen Signalen vornimmt, die eine Aktivierung der Phonemkettenerkennung der Alarmanlage zulassen und solche akustischen Signale, die eine Deaktivierung bzw. einen Stand-by-Betreib der Alarmanlage auslösen.
Description
Sprachgesteuerte Alarmanlage für den häuslichen Bereich
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine sprachgesteuerte Alarmanlage für den häuslichen Bereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Es ist im Stand der Technik bereits bekannt, Steuerungen an elektrischen Geräten alternativ über eine akustische Empfangseinheit zu realisieren, wobei ein Sprachbefehl vom angesprochenen elektrischen Gerät in ein Steuersignal umgesetzt wird.
Nachteilig ist hierbei, dass hierfür in der Regel Sendegeräte als Fernsteuerungen vorliegen, die nur dann zur Anwendung kommen können, wenn Sie im Bedarfsfall auch vorliegen. In der Praxis ist diese Verfügbarkeit der häufig baulich klein gehaltenen Steuergeräte nicht immer gegeben. Bei bekannten sprachgesteuerten Steuergeräten muss das Steuergerät direkt angesprochen werden, also in räumlicher Nähe zur Verfügung stehen. Zudem sind bekannte Steuerungen nicht in der Lage, grundsätzlich die Sprachbefehle von beliebigen Anwendern verarbeiten zu können. Sie sind daher nur auf die Anwender reduziert, die zuvor ein Stimmtraining mit der Steuerung durchgeführt bzw. Sprachbefehle zuvor in die Steuerung eingelesen haben.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2004 054 124 A 1 ist eine Hausgerätevorrichtung mit einer Steuereinheit zum Steuern wenigstens eines Hausgeräts bekannt, die zumindest eine Schnittstelle zur drahtlosen Kommunikation mit einem mobilen Spracheingabegerät aufweist. Es ist hierbei das Ziel, eine besonders optimale Sprachübertragung zu erreichen, weshalb ein mobiles Spracheingabegerät vorgeschlagen wird, um direkt am Mund des das Gerät bedienenden Benutzers platziert zu werden. Es ist hierbei eine Vorrichtung im Sinne eines Headsets offenbart.
Eine derartige Vorrichtung ist für die Benutzung im Zusammenhang mit einer Alarmanlage insofern nicht tauglich, da Ziel ist, einen Alarm auch derart auslösen zu können, dass auch beispielsweise ein Eindringling die Auslösung des Alarms nicht wahrnimmt. Dies ist in der Regel nicht möglich, wenn die den Alarm auslösende Person über ein spezielles Eingabemikrofon oder Ähnliches verfügt, da hier der alarmauslösende Charakter offensichtlich wird.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2007 044 792 A 1 offenbart ein Verfahren, Steuergerät und System zur Steuerung oder Bedienung von Zielsystemen über gesprochene Befehle. Hierbei soll ein Spracherkennungssystem angewendet werden. Aufgabenstellung ist es hierbei, bestimmte Anwendungen bzw. Zielsysteme einer großen Zahl von Benutzern zugänglich zu machen. Auch hier wird in den Unteransprüchen ein portables Steuergerät offenbart, dass die gesprochenen Befehle aufnimmt und an die Zielsysteme weiterleitet.
Es gilt das zuvor gesagte, dass die Bedienung des Systems mittels eines portablen Steuergerätes für die Benutzung in Zusammenhang mit einer Alarmanlage nicht tauglich ist. Die Alarmanlage sollte hier eine deutlich vereinfachte Auslösung ermöglichen.
Aus der Druckschrift WO 02/19291 A 1 ist ein tragbares Alarmgerät bekannt, das mittels Spracherkennung einen akustischen Alarm auslösen soll. Es handelt sich hierbei um ein tragbares Gerät, das auch in Form eines Mobiltelefons ausgeführt sein kann.
Es handelt sich demnach nicht um eine tatsächliche Alarmanlage im Sinne der vorliegenden Erfindung. Auch hier liegt eine portable Aufnahme für einen auslösenden vokalen Befehl vor, die von einer Person mitgeführt werden muss. Die hierdurch bestehenden Nachteile gilt es durch den Anmeldungsgegenstand zu überwinden.
Die Druckschrift WO 00/45572 A 1 schließlich offenbart eine mobile Telefoneinrichtung, die ebenfalls über Spracherkennung zur Auslösung von Befehlen verfügen soll. Auch hier geht es primär um die Nutzung im Rahmen einer Mobiltelefonanwendung. Aus den vorgenannten Gründen handelt es sich hierbei um untaugliche Mittel zur Verwirklichung einer neuartigen häuslichen Alarmanlage.
Ziel der vorliegenden Anmeldung ist es vor diesem Hintergrund, eine sprachgesteuerte Alarmanlage für den häuslichen Bereich vorzustellen, die eine Steuerung aus der Distanz mittels Spracherkennung ohne Eingabevorrichtung ermöglicht, wobei zwischen relevanten und vernachlässigbaren akustischen Eingangssignalen unterschieden werden soll. Desweiteren soll das Steuergerät eine Sprachsteuerung ermöglichen, die Sprachbefehle von beliebigen Anwendern verarbeiten kann, deren Anwendung sich also nicht nur auf den Anwender reduziert, dessen Sprachbefehl zuvor in die Steuerung eingelesen worden ist.
Eine sichere Umsetzung von Sprachbefehlen in entsprechende Steuersignale für elektrische Geräte ist so umzusetzen, dass die vorliegende Vorrichtung dies auch bei einer größeren Distanz zwischen dem akustischen Signalgeber und dem Empfänger in Form der Steuervorrichtung zu verwirklichen vermag. Hierdurch soll erreicht werden, dass eine einzelne Steuereinrichtung, die unauffällig im häuslichen Bereich angeordnet ist, eine Steuerung der elektrischen Geräte ermöglicht.
Die erfindungsgemäße sprachgesteuerte Alarmanlage für den häuslichen Bereich umfasst als Basiskomponenten eine akustische Empfangsvorrichtung, eine Spracherkennungseinheit sowie eine Sendeeinheit zur Abgabe von Funksignalen. Durch diese Komponenten wird zum einen der Sprachbefehl aufgenommen, in der integrierten Kernkomponente der Spracherkennung verarbeitet und schließlich das Ergebnis dieser Verarbeitung über die Sendeeinheit beispielsweise als Alarmanruf an eine Leitstelle oder eine zu benachrichtigende Person umgesetzt.
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst als bauliche Einheiten ein hochempfindliches Mikrofon zur Aufnahme von Sprachbefehlen aus einer Distanz von bis zu mehreren Metern, eine Vorverarbeitungseinheit mit einen Vorver-
stärker zur Vorverarbeitung des analogen Eingangssignals, einen Analog-Digital- Wandler zur Erzeugung eines Digitalsignals, eine Rechnereinheit mit Schnittstelle zum Analog-Digital-Wandler, zumindest einem Mikroprozessor und zumindest einem Speicher, welcher zumindest ein elektronisches Wörterbuch mit Referenzwörtern enthält, wobei vom Benutzer eingegebene Referenzworte in Phonemketten umgewandelt und so sprecherunabhängig erkennbar gespeichert werden, einen digitalen Signalprozessor mit einem MikroController für sprecherunabhängige Sprach- erkennungsalgorithmen, eine Mobilfunkeinheit sowie eine integrierte SIM-Karte oder alternativ eine Schnittstelle zur Integration einer SIM-Karte.
Diese baulichen Komponenten sind in einem Gerät vereint, dass als kleine Box im Sprachbereich des Anwenders zu platzieren ist. Die Wahl des geeigneten Mikrofons ist hierbei von der benutzerspezifischen Anwendung und Positionierung sowie den räumlichen Gegebenheiten bestimmt.
Es ist hierfür eine Vorverarbeitungseinheit Teil der Spracherkennungs- einheit, die die analogen Eingangssignale in Phonemketten abspeichert. Diese Umwandlung der vom Benutzer im Gerät gespeicherten Referenzbegriffe in Phonemketten ermöglicht es erfindungsgemäß, das die verwendeten Begriffe nicht nur vom Benutzer gesprochen werden können sondern von der Spracherkennung benutzerunabhängig erkannt werden.
Nach der Umwandlung dieser Phonemketten in einem Analog-Digital- Wandler zu Digitalen Signalen verarbeitet eine Prozessoreinheit diese digitalen Daten und löst die mit definierten Phonemketten verbundenen Befehlen aus. Kerngedanke der vorliegenden Lösung ist zudem, dass die Prozessoreinheit zudem eine Frequenzanalyse der eingehenden akustischen Signale vornimmt und hierbei eine Unterscheidung zwischen akustischen Signalen erfolgt. So wird erfasst, ob aufgrund des Charakters der Eingangssignale eine Aktivierung der Phonemkettenerkennung der Alarmanlage zugelassen wird, oder ob akustischen Eingangssignale vorliegen, die eine Deaktivierung bzw. einen Stand-by-Betreib der Alarmanlage auslösen sollen.
Im alltäglichen Leben im häuslichen Bereich erfolgen eine Vielzahl akustischer Signale, die als potentielle Eingangssignale der Alarmanlage zu Fehlalarmen führen könnten. Hierfür ist als Grundmerkmal der vorliegenden Alarmanlage mit zu berücksichtigen, dass diese ja gerade nicht durch das Betätigen bei- spielsweise eines Alarmknopfs oder die Nutzung einer separaten mobilen Spracheingabevorrichtung ausgelöst wird. Vielmehr soll diese Alarmanlage als potentiell jederzeit aktivierbare Sicherheitsanlage konstant akustische Eingangssignale aufnehmen und bewerten. Durch diese konstante Auswertung der akustischen Eingangssignale besteht aber auch das Risiko, dass ein alarmauslösender Begriff, der zuvor in die Alarmanlage einprogrammiert worden ist, unbeabsichtigt fällt.
Beispiele für diese Problematik ergeben sich in Situationen, in denen Sprachdialoge zwischen Personen im überwachten Raum erfolgen. Bei einer größeren Zahl anwesender Personen, beispielsweise bei einer Feier, kommt es zu einem erhöhten Maß an gesprochenen Worten, die als akustische Eingangssignale in der Alarmanlage ausgewertet werden, wobei durch die Überlagerung der akustischen Signale zusätzlich die Gefahr besteht, dass die Spracherkennung entweder nicht in der Lage ist, diese Überlagerungen zu einzelnen Phonemketten umzuwandeln oder hier fehlerhafte Umwandlungen erfolgen, die ggfs. zur unbeabsichtigten Alarmauslösung führen können. Ein weiteres Beispiel hierfür sind akustische Signale, die nicht durch Personen im Raum sondern durch Wiedergabevorrichtungen für Medien wie Radio oder Fernsehen entstehen.
Durch die erfinderische Frequenzanalyse der eingehenden akustischen Signale und die Unterscheidung zwischen akustischen Signalen, die entweder eine Aktivierung der Phonemkettenerkennung der Alarmanlage oder eine Deaktivierung bzw. einen Stand-by-Betreib der Alarmanlage auslösen, wird dieser Problematik begegnet. Alltägliche Situationen werden durch die Frequenzanalyse erkannt und nach vorprogrammierter Unterteilung zugeordnet. So wird erreicht, dass bestimmte Dialogsituationen wie auch Medienwiedergaben bewusst aus dem Phonemkettenab- gleich herausgenommen werden.
Durch die eingebaute SIM-Karte und die Mobilfunkeinheit wird der Alarm bzw. ein Notruf an eine oder mehrere Personen oder Institutionen abgegeben, die frei wählbar in die Alarmanlage einprogrammierbar sind. Der Vorteil der fest eingebauten SIM-Karte ist hierbei, dass es nicht zu Problemen durch beispielsweise die Ausladung einer Prepaid SIM-Karte kommen kann. Zweckmäßigerweise wird ein Vertrag mit dem Hersteller der Alarmanlage getroffen, was die durch die Mobilfunknutzung entstehenden Kosten anbetrifft.
Wie bereits ausgeführt ist es zudem für die vorliegende Alarmanlage relevant, dass diese ohne Aktivierung oder einen längeren Ladevorgang jederzeit aktiv ist. Sobald die Alarmanlage durch einen Anschluss an die Stromversorgung aktiviert ist kann sie ihre Funktion voll erfüllen. Auf diese weise ist sichergestellt, dass der Alarm auch in völlig überraschenden Situationen ohne Verzögerung ausgelöst werden kann.
Eine vorteilhafte Bauform der Alarmanlage sieht zudem die Möglichkeit vor, dass es zu einem Dialog zwischen der den Alarm auslösenden Person in einem Raum und der über den Alarm kontaktierten Person kommen kann. Bei einer Nutzung der Alarmanlage mittels integrierter SIM-Karte kann ein Alarmanruf an eine Person gesandt werden, die dann akustische Signale aus dem überwachten Raum über die Telefonverbindung empfängt. Das heißt, die den Notruf empfangende Person kann sich auf diese Weise bereits einen Eindruck der Situation verschaffen.
Zudem weist eine vorteilhafte Bauform die Möglichkeit auf, einen Dialog zwischen der Person, die sich im überwachten Raum befindet und der benachrichtigten Person aufzubauen. Sollte es sich beispielsweise um einen ärztlichen Notfall handeln, so kann die benachrichtigte Person, beispielsweise der Hausarzt, direkt in Dialog mit der evtl. bewegungsunfähigen Person treten und so erste Verhaltensmaßregeln übermitteln.
Claims
Ansprüche
Sprachgesteuerte Alarmanlage für den häuslichen Bereich zumindest umfassend eine akustische Empfangsvorrichtung, eine Spracherkennungseinheit sowie eine Sendeeinheit zur Abgabe von Funksignalen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorverarbeitungseinheit die analogen Eingangssignale in Phonemketten abspeichert, die in einem Analog-Digital-Wandler zu Digitalen Signalen umgewandelt werden, wobei eine Prozessoreinheit zur Verarbeitung der digitalen Daten sowie zur Auslösung von mit definierten Phonemketten verbundenen Befehlen eine Frequenzanalyse der eingehenden akustischen Signale vornimmt und hierbei eine Unterscheidung zwischen akustischen Signalen vornimmt, die eine Aktivierung der Phonemkettenerkennung der Alarmanlage zulassen und solche akustischen Signale, die eine Deaktivierung bzw. einen Stand-by-Betreib der Alarmanlage auslösen.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine SIM-Karte integraler Bestandteil der Alarmanlage ist.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzanalyse bei der Verarbeitung der akustischen Eingangssignale insbesondere alltägliche Situationen identifiziert, die nicht zu unbeabsichtigten Auslösungen von Alarmsignalen führen sollen.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass eine Alarmauslösung durch die entsprechende Frequenzanalyse ausgeschlossen sein soll in Fällen von größeren Gesprächsgruppen von mehreren in einem Dialog befindlichen Personen, beispielsweise bei einer privaten Feier, oder auch bei akustischen Signalen, die nicht direkt im Raum gesprochen sind, sondern über Medien wie beispielsweise Radio oder Fernsehen ausgestrahlt werden.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimmerkennung der Alarmanlage ohne Aktivierung eines entsprechenden Menüs direkt in Funktionsbereitschaft gehalten wird und hierbei keinerlei Vorlaufprozedur benötigt, sodass eine Aktivierung eines Alarms zu jeder Zeit nach Inbetriebnahme der Alarmanlage unmittelbar möglich ist.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gegensprechfunktion mit der durch die Alarmanlage telefonisch kontaktierten Bezugsperson in den Raum möglich ist, der über die Alarmanlage abgesichert ist.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sprachdialog zwischen der die Alarmfunktion auslösender Person im von der Alarmanlage überwachten Raum und einer über eine Alarmfunktion kontaktierten Bezugsperson möglich ist.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Alarmanlage lediglich über einen Anschluss für eine Netzstromversorgung und/oder eine Schnittstelle zur Programmierung der Alarmanlage verfügt.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmanlage im Bezug auf die verwendeten Schlüsselbegriffe zur Auslösung der Alarmfunktion sowie im Bezug auf die im Falle eine Alarmfunktion über die integrierte SIM-Karte kontaktierten Bezugspersonen individualisierbar programmiert werden kann.
Sprachgesteuerte Alarmanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Alarmanlage über eine integrierte Mobilfunkeinheit mit SIM-Karte verfügt, wobei diese ausgelöst durch eine entsprechend definierte Phonemkette programmierte Rufnummern anwählt und eine Nachricht überträgt und/oder eine akustische Verbindung in den überwachten Raum herstellt und/oder eine weitere akustische und/oder schriftliche Nachricht an den Empfänger überträgt.
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Publications (1)
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