DE19936266A1

DE19936266A1 - Speech-controlled communications device with e.g. microphone, microprocessor, binary memories, speech recognition, GSM modules has alphanumeric and verbal communication modes

Info

Publication number: DE19936266A1
Application number: DE19936266A
Authority: DE
Inventors: Erik Bochmann; Reinhard Bochmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-31
Filing date: 1999-07-31
Publication date: 2001-02-08

Abstract

The device has a microphone (5), a microprocessor (6), a volatile binary memory (7), a permanent binary memory (8), a speech recognition module (9), a GSM module (10), an antenna (11), a loudspeaker (12), a display (13), a detector (14) and a battery (15). The device can be operated in two states, namely alphanumeric and verbal communications.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kommunikation gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device for Communication according to the preamble of claim 1.

Selbstorganisation, Recherchen und Kommunikation stehen bei geschäftlicher und persönlicher Aktivitäten in einem engen Zusammenhang. Für die Selbstorganisation haben sich am Markt persönliche digitale Assistenten etabliert, gekennzeichnet durch einen eine Datenverarbeitungseinheit, einen permanenten Binärspeicher, einen flüchtigen Binärspeicher, eine Tastatur, eine Anzeige und einer Batterie. Das Tastenfeld in Kombination mit einer Anzeige für alphanumerischen Zeichen wird im Weiteren als alphanumerische Benutzerschnittstelle bezeichnet. Bei persönlich digitalen Assistenten kann die alphanumerische Benutzerschnittstelle in einer berührungssensitiven Anzeige zu einer Komponente zusammengefaßt sein. Diese persönlichen digitalen Assistenten werden im Weiteren auch als PDA bezeichnet. Ein PDA verfügt über ein Programm zum persönlichen Informationsmanagement, im Weiteren auch als PIM bezeichnet. Das PIM enthält eine digitale Terminkalender, einen Taschenrechner, Faxfunktionen sowie eine Personen- und Adreßdatenbank. Optional kann eine Suchfunktionen über den integrierten Datenstamm des permanenten Binärspeichers durchgeführt werden.Self-organization, research and communication stand for business and personal activities in a close connection. For self-organization have personal digital assistants on the market established, characterized by a Data processing unit, a permanent one Binary memory, a volatile binary memory, a Keyboard, display and battery. The keypad in combination with an alphanumeric display Characters are further referred to as alphanumeric User interface designated. With personally digital Assistants can be alphanumeric User interface in a touch sensitive Display to be combined into one component. These personal digital assistants are in the Also referred to as a PDA. A PDA has a program for personal Information management, hereinafter also as PIM designated. The PIM contains a digital diary, a calculator, fax functions and one Personal and address database. Optionally, one Search functions via the integrated data base of the permanent binary memory.

Als elektronische Vorrichtung dominierte bisher das Telefon für die verbale Kommunikation. Hierzu werden akustische Signale in elektrische Signale und elektrische Signale in akustische Signale umgewandelt. Die akustische Benutzerschnittstelle ist nicht für die Steuerung vorgesehen. Für die schriftliche Kommunikation wurde bisher der Brief bzw. die Wurfsendungen benutzt. Für die schriftliche Kommunikation steht seit einiger Zeit der elektronische Brief zur Verfügung, in dem alphanumerische Zeichen übertragen werden können. Durch Veränderungen in der Kommunikationsinfrastruktur entsteht neuer Bedarf an elektronischen Kommunikationsvorrichtungen. Ein Netz für die mobile Kommunikation entspricht dem Stand der Technik. Als Standard hat sich das "Global System of Mobile Communication" etabliert, im weiteren als GSM abgekürzt. Die mobile Einheit, im weiteren als ME abgekürzt, tritt mit einer so genannten "Basis-Transciver- Station" in Verbindung, im weiteren als BTS abgekürzt. Der Verbindungsaufbau und Datentransport ist durch den so genannten "Traffic Channal" festgelegt, im weiteren als TCH abgekürzt. Elektronische Bauteile, die GSM Signale generieren oder verarbeiten können, sind am Markt verfügbar. Das ME wird über ein Tastenfeld mit mindestens zehn Tasten gesteuert. Das Tastenfeld in Kombination mit einer Anzeige für alphanumerischen Zeichen wird im Weiteren auch als alphanumerische Benutzerschnittstelle bezeichnet. Den zehn Tasten sind zehn Ziffern des Dezimalsystems zugeordnet. Eine Erweiterung der alphanumerische Benutzerschnittstelle bedeutet eine Vergrößerung der Vorrichtung. Die Vergrößerung führt zu einer Beeinträchtigung der Handhabbarkeit. Die Erfindung verbessert die Handhabbarkeit unter Verwendung der Spracherkennung als Mittel zur Steuerung. Spracherkennungsmodule sind am Markt verfügbar. So far, this has dominated as an electronic device Telephone for verbal communication. To do this acoustic signals into electrical signals and electrical Signals converted into acoustic signals. The acoustic User interface is not for control intended. For written communication previously used the letter or the broadcasts. For the written communication has been available for some time electronic letter available in the alphanumeric characters can be transmitted. Through changes in the communication infrastructure new need arises for electronic Communication devices. A network for the mobile Communication corresponds to the state of the art. As The "Global System of Mobile Communication ", hereinafter referred to as GSM abbreviated. The mobile unit, hereinafter referred to as the ME abbreviated, occurs with a so-called "basic transciver Station "in connection, hereinafter abbreviated as BTS. The connection establishment and data transport is through the so-called "traffic channels", hereinafter referred to as Abbreviated TCH. Electronic components, the GSM signals generate or process are on the market available. The ME is using a keypad controlled at least ten buttons. The keypad in Combined with an alphanumeric display Characters are also referred to as alphanumeric User interface designated. The ten buttons are assigned ten digits of the decimal system. A Extension of the alphanumeric user interface means an enlargement of the device. The Enlargement leads to impairment of the Manageability. The invention improves the Manageability using speech recognition as a means of control. Speech recognition modules are available on the market.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur verbalen und schriftlichen Kommunikation bereitzustellen. Die Lösung der Aufgabe erhält man für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit kennzeichnenden Merkmalen nach Anspruch 1.Accordingly, it is an object of the invention to provide an improved Verbal and written device To provide communication. The solution to the task is obtained for a device of the type mentioned Species with characteristic features according to claim 1.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in dem Zusammenführen und Steuern der akustischen und alphanumerischer Benutzerschnittstelle mit Hilfe von verfügbaren elektronischen Bauteilen aufgrund des angegebenen Aufbaus der Vorrichtung. Die Unteransprüche definieren vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mittels der Figuren erläutert.A major advantage of the invention The device consists of merging and controlling the acoustic and alphanumeric User interface using available electronic components based on the specified Construction of the device. Define the subclaims advantageous embodiments of the device. in the The following are embodiments of the invention explained by means of the figures.

Fig. 1: schematische Darstellung der Vorrichtung in verschiedenen Betriebszuständen; Fig. 1 is a schematic representation of the device in different operating conditions;

Fig. 2: schematischer Aufbau der Vorrichtung. Fig. 2: schematic structure of the device.

Fig. 1 zeigt schematisch verschiedene Betriebszustände der erfindungsmäßigen Vorrichtung 1. Unter Bezugszeichen 2 ist im oberen Teil schematisch der Betrieb bei der verbalen Kommunikation dargestellt, wobei die Vorrichtung Kontakt mit dem Ohr des Benutzers hat oder sich in unmittelbare Nähe des Ohres befindet. Im unteren Teil ist unter Bezugszeichen 3 ist schematisch der Betriebszustand für die alphanumerische Kommunikation dargestellt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorrichtung im Blickfeld des Benutzers befindet. Fig. 1 shows diagrammatically different operational states of the inventive device 1 moderate. In the upper part, reference number 2 schematically shows the operation in verbal communication, the device being in contact with the user's ear or being in the immediate vicinity of the ear. In the lower part, reference number 3 schematically shows the operating state for alphanumeric communication, characterized in that the device is in the user's field of vision.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsmäßigen Vorrichtung. Die Kommunikationsvorrichtung besteht aus:
Fig. 2 shows a schematic block diagram of the inventive device. The communication device consists of:

a housing 4 ,
- a microphone 5 ,
a microprocessor 6 ,
a volatile binary memory 7 ,
a permanent binary memory 8 ,
Speech recognition module 9 ,
a GSM module 10 ,
an antenna 11 ,
a loudspeaker 12 ,
- a display 13 ,
a detector 14 ,
a battery 15 .

Die Vorrichtung 1 ist eine ME im Sinne des GSM- Netzwerkes. Die Vorrichtung kann mit einer BTS Verbindung aufnehmen. Der Verbindungsaufbau erfolgt über Steuerbefehle an die Vorrichtung. Die Steuerbefehle werden in einer Spracherkennung generiert. Für die Steuerung der Vorrichtung muß zwischen den zwei Betriebszuständen verbale Kommunikation 2 und alphanumerische Kommunikation 3 unterschieden werden.The device 1 is a ME in the sense of the GSM network. The device can connect with a BTS. The connection is established via control commands to the device. The control commands are generated in a speech recognition. To control the device, a distinction must be made between the two operating states, verbal communication 2 and alphanumeric communication 3 .

Bei der verbalen Kommunikation ist kein Blickkontakt zwischen der Anzeige 13 und dem Benutzer 20 gegeben. Damit hat der Benutzer keine Kontrolle, welche Wirkung akustische Signale auf die Vorrichtung haben. Zum Unterbinden eines unkontrollierten Verhaltens wird in der erfindungsmäßigen Vorrichtung ein Detektor vorgesehen. Der Detektor erzeugt ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Entfernung eines Körperteils vom Lautsprecher. Eine elektronischen Dämpfung sorgt in der Beschaltung des Detektors dafür, daß kurzzeitige Schwankungen in dem detektierten Abstand unterdrückt werden. Ein detektierter Abstand von weniger als zehn Zentimeter erzeugt ein Steuersignal in der Vorrichtung, das die Vorrichtung in den Betriebszustand der verbalen Kommunikation schaltet.In verbal communication, there is no eye contact between the display 13 and the user 20 . This means that the user has no control over the effect acoustic signals have on the device. In order to prevent uncontrolled behavior, a detector is provided in the device according to the invention. The detector generates an electrical signal depending on the distance of a body part from the speaker. An electronic damping in the circuitry of the detector ensures that short-term fluctuations in the detected distance are suppressed. A detected distance of less than ten centimeters generates a control signal in the device, which switches the device into the operating state of verbal communication.

Im Betriebszustand der verbalen Kommunikation ist die Spracherkennung der Vorrichtung deaktiviert. Akustische Signale werden als entsprechen des TCH der Transportschicht vom GSM-Modul 10 kodiert und von der Antenne 11 übertragen. Der Abstandsbereich zwischen zehn und zwanzig Zentimetern kann über Konfiguration einem Betriebszustand zugeordnet werden.In the operating state of the verbal communication, the speech recognition of the device is deactivated. Acoustic signals are coded as corresponding to the TCH of the transport layer by the GSM module 10 and transmitted by the antenna 11 . The distance range between ten and twenty centimeters can be assigned to an operating state via configuration.

Ein detektierter Abstand von mehr als zwanzig Zentimetern erzeugt ein Steuersignal, daß die Spracherkennung 9 der Vorrichtung aktiviert und die Kodierung in GSM-Modul 10 deaktiviert. Akustische Signale werden von dem Spracherkennungsmodul 9 in elektrische Steuersignale umgewandelt. Die Minimalausführung besteht aus Mikrofons 5, Analog- Digital-Konverter und Mikroprozessor 6, wobei der Mikroprozessor 6 die digitalisierten Signale aus dem Analog-Digital-Konverter verarbeitet. Ein Analog-Digital- Konverter hat hier als elektronisches Bauteil die Funktion des Spracherkennungsmoduls 9. Alternativ ist als Spracherkennungsmodul 9 auch die Verwendung eines diskreten Bauteiles möglich, in dem die Signalverarbeitung in dem Bauteil integriert ist. Hier werden über die Verbindung zwischen Spracherkennungsmodul und Mikroprozessor Steuersignale und alphanumerische Informationen als Binärdaten übertragen.A detected distance of more than twenty centimeters generates a control signal that activates the speech recognition 9 of the device and deactivates the coding in the GSM module 10 . Acoustic signals are converted by the speech recognition module 9 into electrical control signals. The minimum version consists of microphones 5 , analog-digital converter and microprocessor 6 , the microprocessor 6 processing the digitized signals from the analog-digital converter. An analog-digital converter has the function of the speech recognition module 9 as an electronic component. Alternatively, the use of a discrete component in which the signal processing is integrated in the component is also possible as the speech recognition module 9 . Here, control signals and alphanumeric information are transmitted as binary data via the connection between the speech recognition module and the microprocessor.

Die Spracherkennung 9 setzt auf einen festen Stamm von akustischen Steuersignalen auf. Die akustischen Steuersignale sind länderspezifisch. Korrespondierende Erkennungsmuster werden im permanenten Binärspeicher 8 abgelegt. Die Steuersignale zwischen Spracherkennungsmodul und Mikroprozessor sind funktionsspezifisch und sind nicht von der Sprache des konfigurierten Landes abhängig. In der technischen Ausführung beträgt der mindest Umfang an Steuersignale siebenunddreißig Erkennungsmuster. In den Erkennungsmustern müssen mindestens zehn Ziffern, sechsundzwanzig Buchstaben und eine Folge von Steuersignalen für den PDA enthalten sein.The speech recognition 9 is based on a fixed trunk of acoustic control signals. The acoustic control signals are country-specific. Corresponding recognition patterns are stored in the permanent binary memory 8 . The control signals between the speech recognition module and the microprocessor are function-specific and do not depend on the language of the configured country. In the technical version, the minimum range of control signals is thirty-seven detection patterns. The recognition patterns must contain at least ten digits, twenty-six letters and a sequence of control signals for the PDA.

Der Sensor für den Detektor 14 verwendet ein Ultraschallmeßverfahren zur Abstandsmessung zwischen Lautsprecher und Körper des Benutzers. Im Sinne dieser Erfindung sind auch thermische Meßverfahren als Detektor zu verstehen, die über die Messung des Temperaturgradienten den Abstand zwischen Vorrichtung und dem Körper bestimmen. Alternativ ist ein Detektor einsetzbar, der bei Kontakt zwischen Benutzer und Vorrichtung ein verwertbares Signal generiert.The sensor for the detector 14 uses an ultrasonic measuring method for measuring the distance between the loudspeaker and the body of the user. For the purposes of this invention, thermal measuring methods are also to be understood as detectors which determine the distance between the device and the body by measuring the temperature gradient. Alternatively, a detector can be used which generates a usable signal when the user and the device come into contact.

Im Ausgangszustand nach der Inbetriebnahme besteht keine Verbindung zum Festnetz. Die Vorrichtung befindet sich nach der Inbetriebnahme im Betriebszustand der alphanumerischen Kommunikation. Das PIM und die Spracherkennung ist aktiv. Über akustische Steuersignale ist ein Zugriff auf Daten im permanenten Speicher möglich. Weiterhin ist über akustische Signale der Verbindungsaufbau zwischen ME und BTS des Festnetzes möglich. Als Ausführungsbeispiel wird nach der Abfolge der akustischen Steuersignale "Anwahl", "Null", "Eins", "Eins", "Null" wird eine Verbindung zur Notfallannahme im Festnetz aufgebaut. Im Sinne der Erfindung können diese Signale auch einzelne akustische Steuersignale zusammengefaßt werden, als Ausführungsbeispiel hier "Anwahl", "Notfall". Die verbale Kommunikation ist möglich wenn sich der Lautsprecher der Vorrichtung in der Nähe des Ohres des Benutzer befindet, der Detektor eine Abstandsunterschreitung festgestellt hat und die Vorrichtung in den Betriebszustand der verbalen Kommunikation umgeschaltet hat. Über das selbe Verfahren kann mit akustische Steuersignale eine Verbindung zu einem Verteilzentrum für elektronische Briefe aufgebaut werden.In the initial state after commissioning no connection to the landline. The device is located after commissioning in the operating state of the alphanumeric communication. The PIM and the Speech recognition is active. Via acoustic control signals is access to data in permanent storage possible. Furthermore, the acoustic signals Establishing a connection between the ME and BTS of the fixed network possible. As an embodiment, the sequence the acoustic control signals "selection", "zero", "one", "One", "Zero" becomes a connection to the emergency response established in the fixed network. For the purposes of the invention these signals also individual acoustic control signals be summarized as an embodiment here "Selection", "Emergency". The verbal communication is possible if the speaker of the device is in located near the user's ear, the detector has detected a shortfall in distance and the Device in the operating state of the verbal Communication has switched. About the same A method can be used with acoustic control signals Connection to a distribution center for electronic Letters are built up.

Die Verbindung zwischen ME 1 und BTS 21 bleibt bestehen, bis die Verbindung durch die Außerbetriebnahme der Vorrichtung oder einen akustisches Steuersignal im Betriebszustand der alphanumerischen Kommunikation unterbrochen wird. The connection between ME 1 and BTS 21 remains until the connection is interrupted by the decommissioning of the device or an acoustic control signal in the operating state of the alphanumeric communication.

Reference list

11

Mobile Einheit
Mobile unit

22nd

Betriebszustand verbale Kommunikation
Verbal communication mode

33rd

Betriebszustand alphanumerische Kommunikation
Alphanumeric communication mode

44th

einem Gehäuse
a housing

55

einem Mikrofon
a microphone

66

einem Mikroprozessor
a microprocessor

77

einem flüchtigen Binärspeicher
a volatile binary memory

88th

einem permanenten Binärspeicher
a permanent binary memory

99

Spracherkennungsmodul
Speech recognition module

1010th

einem GSM Modul
a GSM module

1111

einer Antenne
an antenna

1212th

einem Lautsprecher
a speaker

1313

einer Anzeige
an ad

1414

einem Detektor
a detector

1515

einer Batterie
a battery

2020th

Benutzer
user

2121

Basis-Transciver-Station
Base transciver station

Claims

1. A device for acoustic and alphanumeric communication, characterized in that the device ( 1 ) a microphone ( 5 ), a microprocessor ( 6 ), a volatile binary memory ( 7 ), a permanent binary memory ( 8 ), speech recognition module ( 9 ), a GSM - Module ( 10 ), an antenna ( 11 ), a loudspeaker ( 12 ), a display ( 13 ), a detector ( 14 ) and a battery ( 15 ).

2. Device according to claim 1 with the feature that the device ( 1 ) can be in the two operating states of alphanumeric and verbal communication, wherein:

a) the operating state of alphanumeric communication is characterized in that acoustic signals of the user are coupled in via the microphone ( 5 ), converted by a speech recognition module ( 9 ) into control signals for the device ( 1 ) and the device ( 1 ) in response to the Control signal outputs a character on the display ( 13 ).
b) the operating state of verbal communication is characterized in that acoustic signals are coupled in via the microphone ( 5 ), coded in a GSM module ( 10 ) and transmitted to a BTS ( 21 ) via the antenna ( 11 ).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the detector ( 14 ) detects the distance between the loudspeaker ( 12 ) and the user ( 20 ) and at a distance of less than ten centimeters from the operating state of the alphanumeric communication into the operating state of the verbal Communication switches.

4. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the detector ( 14 ) detects the distance between the loudspeaker ( 12 ) and the user ( 20 ) and at a distance greater than twenty centimeters from the operating state of verbal communication into the operating state of the alphanumeric Communication switches.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the detector ( 14 ) has an ultrasonic sensor for measuring the distance between loudspeaker ( 12 ) and user ( 20 ).

6. The device according to claim 1 to 4, characterized in that the detector ( 14 ) has an infrared sensor for measuring the distance between loudspeaker ( 12 ) and user ( 20 ).

7. The device according to claim 1 to 6, characterized in that in the operating state of the alphanumeric communication from the speech recognition module ( 9 ) at least thirty-six acoustic signals are recognized based on recognition patterns from the permanent binary memory ( 8 ), these signals from the speech recognition module ( 9 ) in binary information is converted and processed by the microprocessor ( 6 ), stored by the volatile binary memory ( 7 ) and displayed by the display ( 13 ) as alphanumeric characters.

8. The device according to claim 1 to 7, characterized in that the speech recognition ( 9 ) recognizes at least one further acoustic signal and can assign and execute a sequence of control signals by accessing data from the permanent memory ( 8 ).