技术领域
[0001] 本
发明属于英语教学技术领域，尤其涉及一种表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用系统及方法。
背景技术
[0002] 语言是民族文化的一部分，语言的创立是为了方便本地区或者本民族人民的交流，是珍贵的民族象征。现在，语言更是成为了提高民族凝聚
力的武器，也是对外宣传民族文化的重要法宝，是提高一个国家国际地位，增加其软实力的一个有效途径。因此，各个国家都重视本民族语言的对外传播与教学。另一方面，教学理论、教学方法及时代的发展，使得传统的教学模式已经不能满足课堂教学需求。具体体现在教学材料、教学方法和能力培养这三方面。传统英语教学中，教师的备课主要是板书安排，只能让学生通过听和看去体会，而如果学生注意力不集中或者理解较慢可能会错过关键信息，而且这种单一的教学模式会让学生觉得枯燥无味，学习兴趣下降。在传统的教学中，教师起主导作用,课堂也是依靠教师讲解单词、语法、句式等知识，基本属于照本宣科的层面。而这种教学方法对于母语非英语的学生来讲是没有什么效果的。对外英语教学要培养学生的英语听、说、读、写能力。在传统的教学中，听力课程主要依靠录音训练，阅读课程教导学生分析语言，口语和写作也是依靠单一的模态来提高学生某一方面的
水平，这使得学生能力的提高非常有限。
[0003] 在英语宽带无线通信中，当通信的两个终端以较快的相对速度运动时，产生了
多普勒效应，无线信道形成了快时变信道。快时变信道引起的
子载波间干扰ICI和多径效应带来的符号间干扰ISI会造成SC-FDMA系统性能的迅速恶化。所以，在
信号的接收端对信号进行解调和解码之前，对信道进行动态估计是十分必要的。
[0004] 现有的信道估计方法大多是基于导频辅助的，在发送的数据中周期性的插入已知的导频信息，这类方法均是先估计得到导频
位置上的信道响应，然后利用一定的处理方法得到数据位置上的信道响应。
[0005] 现有的英语信息计算复杂度高，不易于实现，且P-BEM模型误差比复指数基扩展模型CE-BEM的误差大，影响快时变信道估计的
精度。影响英语信息的对比准确性。
[0006] 综上所述，
现有技术存在的问题是：传统的教学存在单一教学模式会让学生觉得枯燥无味，学习兴趣下降，不利于提高学习成绩。
发明内容
[0007] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用系统及方法。
[0008] 本发明是这样实现的，一种表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用系统，所述表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用系统包括：
[0009]
语音识别模
块，用于拾取儿童及成人英语的发音信息，并进行识别；
[0010] 所述语音识别模块的语音识别方法对于每一路
声音信号，按照下述公式对所述声音信号中的每一
帧声音信号进行噪声
跟踪，获取每一帧声音信号的噪声谱N(w,n)：
[0011]
[0012] 其中，X(w,n)表示所述声音信号的短时傅里叶变换；αu、αd为预设系数且0<αd<αu<1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；
[0013] 按照下述公式对每一帧声音信号的短时傅里叶变换进行二值化处理得到二值谱Xb(w,n)：
[0014]
[0016] 将其中一路声音信号对应的Ka个二值谱与另一路声音信号对应的Kb个二值谱进行两两间的相干性匹配得到所述第一匹配结果，所述第一匹配结果包括匹配度最高的一组二值谱对应的匹配位置和匹配度，Ka、Kb均为正整数；
[0017] 对于每一路声音信号，按照下述公式计算所述声音信号中的每一帧声音信号的
功率谱P(w,n)：
[0018] P(w，n)＝αpP(w，n-1)+(1-αp)|X(w，n)|2
[0019] 其中，X(w,n)表示所述声音信号的短时傅里叶变换；
[0020] αp为预设系数且0＜αp＜1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；
[0021] 按照下述公式计算每一帧声音信号的功率谱的谱间相关性DP(w,n)：
[0022] DP(w,n)＝|P(w+1,n)-P(w,n)|
[0023] 按照下述公式对所述谱间相关性DP(w,n)进行噪声跟踪，获取每一帧声音信号的噪声功率谱的谱间相关性NDP(w,n)：
[0024]
[0025] 其中，βu、βd为预设系数且0＜βd＜βu＜1；
[0026] 语音处理模块，与语音识别模块连接，用于处理语音识别信息，并进行去噪处理；
[0027] 储存模块，用于储存标注英语发音信息，并预嵌有不同场合下人际交流沟通中，模拟的多种对话情景；
[0028] 对比模块，分别与语音处理模块、储存模块连接；用于对输入的儿童及成人英语的发音信息与储存标注英语发音信息进行对比判断；
[0029] 输出语音模块，与对比模块连接，用于输出标准的信息，并对错误的语音信息进行纠正；
[0030] 显示模块，与对比模块连接，用于显示输入的儿童及成人英语的发音信息与储存模块预嵌的不同场合下人际交流沟通中，模拟的多种对话情景对比下；显示的对应的对话情景图像信息。
[0031] 进一步，所述对比模块包括：
频率分析单元、
相位曲线计算单元、误差计算单元；
[0032] 所述的频率分析单元，分析声音信号的频率信号；
[0033] 所述的相位曲线计算单元，计算与所述频率信号的相位的时间变化进行近似的相位曲线；
[0034] 所述的误差计算单元，对所述相位曲线与所述频率信号的相位之间的误差进行计算。
[0035] 进一步，所述输出语音模块包括音频
接口；所述音频接口设置有：
[0036] 第一声道
端子、第二声道端子和话筒端子；所述第一声道端子与显示模块连接；第二声道端子与外接移动终端无线连接；话筒端子与音响连接。
[0037] 本发明的另一目的在于提供一种表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用方法，包括对比模块对输入的儿童及成人英语的发音信息与储存标注英语发音信息进行对比判断的方法，具体包括：对接收信号进行快速傅立叶FFT变换，获得频域接收信号Y，从该频域接收信号Y中提取接收端接收到的块状导频符号 其中pλ是接收到的块状导频符号的序号；
[0038] 利用接收到的块状导频符号 和频域矩阵 采用最小二乘方法得到基系数向量的估计值 其中， 是矩阵的广义逆运算；
[0039] 根据推导出的基系数和频域信道响应的数学关系式 利用估计出的基系数 直接得到频域信道响应矩阵 其中 是利用复指数基扩展模型，生成基函数矩阵导频符号处的基函数对应的频域矩阵 及所有符号的基函数对应的频域矩阵 其中，q＝0,…,Q，Q是基函数的个数，ns是每个单载波频分复用符号的序号中生成的频域矩阵。
[0040] 进一步，所述的利用估计值 直接得到频域信道响应矩阵 按照如下步骤进行：
[0041] a)建立基系数与频域信道响应矩阵的关系式：
[0042] 忽略一个符号内部的子载波间干扰，每个单载波频分复用符号的频域信道矩阵与时域信道矩阵 的关系近似为：
[0043]
[0044] 其中，F是N点快速傅里叶变换矩阵，(·)H是矩阵的共轭转置操作。
[0045] 将基扩展模型表达式 代入到上式中，得到：
[0046]
[0047] 由于Gq是托普利兹循环矩阵，Gq第一列为[gq,0,gq,1,…,gq,L-1,0,…,0]T，所以令gq＝[gq,0,…,gq,l,…,gq,L-1]T，FGqFH＝FLgq，其中，FL是矩阵F的前L列，上式可简化为：
[0048]
[0049] 其中， 的基函数矩阵，
[0050] 其中， 是基函数矩阵 的元素；是矩阵 的前L列， 的频域矩阵，可描述为：
[0051]
[0052] 其中， 是第q个频域矩阵，q＝0,1,…,Q，Q是基函数的个数， 是导频符号处的基函数矩阵，ps是导频符号的序号， 是矩阵 的前L列，F是N点快速傅里叶变换矩阵，(·)H是矩阵的共轭转置操作；
[0053] Q是基函数的个数，ns是单载波频分复用符号的序号。至此，建立了基系数g与频域信道响应矩阵 的数学关系式。
[0054] b)获得每个单载波频分复用符号的频域信道响应矩阵：
[0055] 利用估计出的基系数 按照立的基系数与频域信道响应矩阵的数学关系式，得到第ns个单载波频分复用符号的频域信道响应矩阵：
[0056]
[0057] 其中， 是频域矩阵。
[0058] 本发明的优点及积极效果为：采用多模态的教学材料可以调动学的各种感官，大大地提高学生学习的兴趣和效率；多模态教学方法能充分引导学生产生兴趣，从而全身心的投入到地道的英语语言氛围，提高对外英语教学效果；多模态教学要求培养学生的多元识读能力，让学生学会从语言文字、肢体动作、声音图像等多方面获取信息，从而能够全面提高自身的能力。
[0059] 多模态语言教学模式的构建，对于“教”与“学”的实践都具有重要意义。实现单模态向多模态教学模式的转换与提升，对于广大教师和学生发挥全部感官的综合作用、充分而有效地接收、处理和运用各种信息，对于实现文字、声音和图像等各种模态的结合以提高教学与学习效率，对于充分运用视觉、听觉和言语的功能和作用，提高学习效果的持久性，对于充分利用各种教学资源，如课内教材与课外读物相结合、网络资源与图书资源相结合、校内资源与校外资源相结合以提高教学
质量和人才培养质量都具有十分重要的实践意义。充分利用各种教学资源，实现课内教材与课外读物相结合、网络资源与图书资源相结合、校内资源与校外资源相结合，以提高学生学习的兴趣、主动性和学习效率与效果，从而提高教学质量和人才培养质量。
[0060] 本发明的语音识别方法，提高了语音识别的效率和准确率。
[0061] 本发明利用信道的时频域特性，推导出基系数与频域信道响应矩阵的数学关系式，避免了计算复杂度较高的信道时频域转换过程，便于接收机对接收信号进行频域均衡处理。
附图说明
[0062] 图1是本发明
实施例提供的表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用系统结构示意图；
[0063] 图中：1、语音识别模块；2、语音处理模块；3、储存模块；4、对比模块；5、输出语音模块；6、显示模块。
具体实施方式
[0064] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0065] 下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
[0066] 如图1所示，本发明实施例提供的表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用系统包括：
[0067] 语音识别模块1，用于拾取儿童及成人英语的发音信息，并进行识别；
[0068] 所述语音识别模块的语音识别方法对于每一路声音信号，按照下述公式对所述声音信号中的每一帧声音信号进行噪声跟踪，获取每一帧声音信号的噪声谱N(w,n)：
[0069]
[0070] 其中，X(w,n)表示所述声音信号的短时傅里叶变换；αu、αd为预设系数且0<αd<αu<1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；
[0071] 按照下述公式对每一帧声音信号的短时傅里叶变换进行二值化处理得到二值谱Xb(w,n)：
[0072]
[0073] Tb为预设第一阈值；
[0074] 将其中一路声音信号对应的Ka个二值谱与另一路声音信号对应的Kb个二值谱进行两两间的相干性匹配得到所述第一匹配结果，所述第一匹配结果包括匹配度最高的一组二值谱对应的匹配位置和匹配度，Ka、Kb均为正整数；
[0075] 对于每一路声音信号，按照下述公式计算所述声音信号中的每一帧声音信号的功率谱P(w,n)：
[0076] P(w，n)＝αpP(w，n-1)+(1-αp)|X(w，n)|2
[0077] 其中，X(w,n)表示所述声音信号的短时傅里叶变换；
[0078] αp为预设系数且0＜αp＜1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；
[0079] 按照下述公式计算每一帧声音信号的功率谱的谱间相关性DP(w,n)：
[0080] DP(w,n)＝|P(w+1,n)-P(w,n)|
[0081] 按照下述公式对所述谱间相关性DP(w,n)进行噪声跟踪，获取每一帧声音信号的噪声功率谱的谱间相关性NDP(w,n)：
[0082]
[0083] 其中，βu、βd为预设系数且0＜βd＜βu＜1；
[0084] 语音处理模块2，与语音识别模块连接，用于处理语音识别信息，并进行去噪处理；
[0085] 储存模块3，用于储存标注英语发音信息，并预嵌有不同场合下人际交流沟通中，模拟的多种对话情景；
[0086] 对比模块4，分别与语音处理模块、储存模块连接；用于对输入的儿童及成人英语的发音信息与储存标注英语发音信息进行对比判断；
[0087] 输出语音模块5，与对比模块连接，用于输出标准的信息，并对错误的语音信息进行纠正；
[0088] 显示模块6，与对比模块连接，用于显示输入的儿童及成人英语的发音信息与储存模块预嵌的不同场合下人际交流沟通中，模拟的多种对话情景对比下；显示的对应的对话情景图像信息。
[0089] 所述对比模块包括：频率分析单元、相位曲线计算单元、误差计算单元；
[0090] 所述的频率分析单元，分析声音信号的频率信号；
[0091] 所述的相位曲线计算单元，计算与所述频率信号的相位的时间变化进行近似的相位曲线；
[0092] 所述的误差计算单元，对所述相位曲线与所述频率信号的相位之间的误差进行计算。
[0093] 所述输出语音模块包括音频接口；所述音频接口设置有：
[0094] 第一声道端子、第二声道端子和话筒端子；所述第一声道端子与显示模块连接；第二声道端子与外接移动终端无线连接；话筒端子与音响连接。
[0095] 本发明的一种表格词汇测试在儿童及成人英语教学的应用方法，包括对比模块对输入的儿童及成人英语的发音信息与储存标注英语发音信息进行对比判断的方法，具体包括：对接收信号进行快速傅立叶FFT变换，获得频域接收信号Y，从该频域接收信号Y中提取接收端接收到的块状导频符号 其中pλ是接收到的块状导频符号的序号；
[0096] 利用接收到的块状导频符号 和频域矩阵 采用最小二乘方法得到基系数向量的估计值 其中， 是矩阵的广义逆运算；
[0097] 根据推导出的基系数和频域信道响应的数学关系式 利用估计出的基系数 直接得到频域信道响应矩阵 其中 是利用复指数基扩展模型，生成基函数矩阵导频符号处的基函数对应的频域矩阵 及所有符号的基函数对应的频域矩阵 其中，q＝0,…,Q，Q是基函数的个数，ns是每个单载波频分复用符号的序号中生成的频域矩阵。
[0098] 所述的利用估计值 直接得到频域信道响应矩阵 按照如下步骤进行：
[0099] a)建立基系数与频域信道响应矩阵的关系式：
[0100] 忽略一个符号内部的子载波间干扰，每个单载波频分复用符号的频域信道矩阵与时域信道矩阵 的关系近似为：
[0101]
[0102] 其中，F是N点快速傅里叶变换矩阵，(·)H是矩阵的共轭转置操作。
[0103] 将基扩展模型表达式 代入到上式中，得到：
[0104]
[0105] 由于Gq是托普利兹循环矩阵，Gq第一列为[gq,0,gq,1,…,gq,L-1,0,…,0]T，所以令gq＝[gq,0,…,gq,l,…,gq,L-1]T，FGqFH＝FLgq，其中，FL是矩阵F的前L列，上式可简化为：
[0106]
[0107] 其中， 的基函数矩阵；
[0108] 其中， 是基函数矩阵 的元素；是矩阵 的前L列， 的频域矩阵，可描述为：
[0109]
[0110] 其中， 是第q个频域矩阵，q＝0,1,…,Q，Q是基函数的个数， 是导频符号处的基函数矩阵，ps是导频符号的序号， 是矩阵 的前L列，F是N点快速傅里叶H变换矩阵，(·) 是矩阵的共轭转置操作；
[0111] Q是基函数的个数，ns是单载波频分复用符号的序号。至此，建立了基系数g与频域信道响应矩阵 的数学关系式。
[0112] b)获得每个单载波频分复用符号的频域信道响应矩阵：
[0113] 利用估计出的基系数 按照立的基系数与频域信道响应矩阵的数学关系式，得到第ns个单载波频分复用符号的频域信道响应矩阵：
[0114]
[0115] 其中， 是频域矩阵。
[0116] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
