什么是始終在線的語音命令？

在始終在線的語音命令系統中，用戶的語音使用特定的喚醒詞（也稱為觸發詞）激活或“喚醒”系統，以便它可以響應語音命令。用戶不必按下按鈕即可使系統處于活動狀態;它總是在“聽”喚醒詞。這就是目前大多數“智能揚聲器”的工作方式，如亞馬遜Echo，蘋果HomePod和谷歌家庭。

消費者非常喜歡始終在線的語音命令而不是按鈕式語音命令，因為用戶的手保持自由，并且用戶不需要與設備進行物理交互。迄今為止，始終在線的系統主要在為家庭使用而設計的設備中實施，并由交流墻上插座供電。然而，最近的技術發展使得在由電池供電的便攜式/移動產品中添加始終在線的語音命令成為可能。

［圖1|Ambiq 微型 MCU 在聲音喚醒和關鍵字處理期間的功耗。

便攜式產品中始終在線的語音命令應用

由于在便攜式和電池供電產品中使用始終開啟的語音命令的概念是新的，因此該技術的應用才剛剛開始出現。可能性包括：

耳戴式設備：始終開啟的語音命令允許用戶開始和停止播放音頻節目材料;選擇材料;跳過或重復音樂曲目;接聽電話;并在耳機或頭戴式耳機（通過藍牙）連接到聯網的智能手機時訪問個人助理功能。由于無需按下按鈕，因此用戶的雙手可以自由執行其他任務，使語音命令耳機成為運動/健身和辦公室工作或入耳式個人助理的理想選擇。

遙控器：大多數當前的語音命令遙控器要求用戶在說出命令之前按下按鈕以喚醒系統。許多要求用戶將遙控器靠近他或她的嘴巴。始終在線的系統將允許用戶在遙控器無法觸及（甚至放錯位置）時訪問遙控器的功能。

智能家居設備：為墻上控制面板配備始終開啟的語音命令將允許用戶從語音范圍內的任何地方控制家庭系統（HVAC，照明，安全等），而不必走到面板上或拉出智能手機并調用必要的控制應用程序。這還可以通過消除對昂貴觸摸屏的需求來降低成本。電池電源在這些產品中是可取的，因為它消除了雇用電工來運行專用電源線的需要，并且它為更廣泛的智能家居產品（例如自動打開的垃圾桶以及語音控制的窗簾和窗簾）打開了語音命令。

汽車：始終開啟的語音命令使駕駛員不必對當前大多數汽車語音命令系統中使用的喚醒按鈕進行感覺，從而可能提供更安全的車輛操作。它還允許其他車輛乘員訪問系統，從而觸發遠程操作后艙口等功能。

可穿戴設備：始終在線的語音命令系統可以使許多類型的可穿戴設備受益。在健身追蹤器或衣領安裝的設備中，始終開啟的語音命令將允許用戶在跑步或行走時控制設備，而不必摸索控制。語音命令特別實用的是較小的產品，它們可能沒有空間容納一個相當大的顯示和控制按鈕。小型可穿戴設備可以用作夾式個人助理，也可以用作與智能揚聲器或其他超出語音范圍的設備的接口。數據可以通過藍牙傳輸到聯機電話，或通過WiFi傳輸到本地網絡。

便攜式產品中始終在線的語音命令面臨的挑戰

到目前為止，語音命令尚未在許多便攜式和電池供電產品中實施，原因有很多。挑戰是巨大的。

功耗：為了使語音命令系統能夠隨時接收命令，它必須始終處于活動狀態。對于插入交流電源的智能揚聲器來說，這不是問題，但對于電池供電的產品來說，這可能是一個大問題 - 特別是當電池運行時間是購買便攜式技術產品的消費者的主要關注點之一時，并且工程師必須經常最小化電池尺寸以保持緊湊的外形尺寸。

在語音命令系統中，至少一個麥克風必須始終處于活動狀態，并且負責識別喚醒詞的處理器也必須處于活動狀態。在較大的系統中，其中一些功能可能與專用組件隔離，從而允許在設備空轉時關閉設備的大多數其他組件的電源。較小的便攜式產品往往依賴于片上系統（SoC），其中單個組件執行幾乎所有設備的功能，因此可能很少有或沒有可以關閉的非活動組件。

電池壽命預期：如上所述，電池壽命通常是技術消費者的主要關注點。大多數人希望產品至少可以使用一整天（8小時），而無需充電或更換電池。大多數活動耳機和入耳式耳機現在運行18至20小時;即使是便宜的型號通常也可以管理10個小時。雖然一些最新的可穿戴設備，如“真無線”耳機和夾式無線揚聲器，電池運行時間在5小時范圍內，但制造商面臨著來自消費者和評論家的壓力，要求提高這種性能。

在用作控制接口的語音命令產品中，挑戰甚至更大。消費者目前預計遙控器中的電池可以使用6個月到一年;即使是帶有可充電電池和充電底座的遙控器也需要至少持續幾周的充電時間，因為遙控器通常會留在沙發上，而不是返回到充電底座。智能家居系統的壁掛式控制面板往往在一組AA或AAA電池上運行約一年（甚至兩年）;期望消費者經常更換這些電池是不現實的，在墻上控制面板中使用可充電電池也是不切實際的。

可疑的互聯網連接：雖然家庭產品可以依賴于幾乎總是存在的互聯網連接，允許大多數語音識別處理卸載到外部服務器，但便攜式產品不能。大多數此類產品需要通過低功耗藍牙連接到智能手機以實現互聯網連接，并且在許多地方，蜂窩數據連接不可靠甚至不可能。

由于便攜式應用中 Internet 連接的不可靠性，使用語音命令的便攜式產品必須在沒有外部服務器幫助的情況下自行識別和處理少量語音命令。這一要求需要更強大的處理，同時也限制了可以通過語音命令控制的功能。

外形：大多數便攜式產品的緊湊尺寸可能要求在陣列中使用的麥克風數量方面做出妥協，并且還可能迫使工程師以損害其性能的方式放置麥克風，并使多個麥克風的響應和靈敏度的精確匹配變得困難或不可能。

可穿戴設備和其他緊湊型便攜式產品的外形尺寸也迫使產品設計人員選擇更小的電池，這些電池的功耗更低。例如，典型的AA堿性電池可能提供3000毫安時（mAH）的功率，而許多微型科技產品中使用的CR2032鋰“紐扣電池”僅提供220 mAH的功率。這意味著，當由CR2032供電時，繪制10 mA（或10，000 μA）的產品將運行22小時。

環境因素：便攜式產品暴露在比家用產品更具挑戰性的環境中。可穿戴產品必須至少防汗（要求入口防護等級為IPx5），并且用于惡劣戶外使用的便攜式產品應完全浸入（IPx7等級）。達到這些額定值所需的密封件可能會損害麥克風的功能，并對麥克風陣列的配置施加限制。

審核編輯：郭婷