沈陸垚 周劍濤

摘 要：該方案基于藍(lán)牙的汽車物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以藍(lán)牙遙控為切入點，進(jìn)一步研究和開發(fā)藍(lán)牙潛在的拓展運用。充分運用傳感器技術(shù)，實時監(jiān)控駕駛者體征和汽車行駛情況；結(jié)合車載語音識別技術(shù)，便攜設(shè)備與車載終端連為一體，駕駛者通過語音就可以操作車輛；車載終端和手機(jī)信號之間的迅速切換，駕駛者只需通過藍(lán)牙耳機(jī)接聽電話。另外，將模塊化的設(shè)計理念融入到車載藍(lán)牙系統(tǒng)的設(shè)計中，使得每個模塊相互配合，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：語音控制 安全保障 藍(lán)牙 車用系統(tǒng) 模塊化

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（b）-0007-02

隨著信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，簡單的控制操作機(jī)器已經(jīng)不能滿足人類的欲望，利用語音識別技術(shù)讓機(jī)器理解人類的語言，以及實現(xiàn)人機(jī)交互成為新的研究內(nèi)容。對用戶來說，這種人機(jī)交互的方式當(dāng)是最自然的一種方式。同時，使人們在車內(nèi)的時間也可以產(chǎn)生許多的綜合效益，將成為未來汽車廠商競爭的焦點。依靠大量物理按鈕的傳統(tǒng)車載終端無疑分散了駕駛者的注意力，非常危險。在這種情況下，語音識別技術(shù)被日漸應(yīng)用在汽車上來實現(xiàn)一些智能操作。使車主“只動嘴不動手”的車載語音識別技術(shù)將是一個非常有效的解決方案。

基于此，筆者創(chuàng)造性地提出基于QNX的車機(jī)藍(lán)牙無線監(jiān)控系統(tǒng)，運用模塊化的設(shè)計理念，采用藍(lán)牙短距離無線傳輸技術(shù)、體征監(jiān)測技術(shù)和語音識別技術(shù)，完成駕駛員與車載終端的無線交互。該方案不僅增強(qiáng)用戶操控的便捷性，對于提升汽車品牌人性化方面和行車安全系數(shù)也具有極其重要的意義。

1 方案介紹

1.1 人機(jī)交互模塊

該模塊以藍(lán)牙耳機(jī)為載體向車載終端發(fā)送請求命令，或主動接收推送信息，以實時監(jiān)測和顯示車輛的運行狀態(tài)參數(shù)。方案采用基于Multi-agent、面向任務(wù)的人機(jī)交互框架。將人的命令通過人機(jī)交互模塊，轉(zhuǎn)換為汽車ECU控制的信號，使人與車和諧統(tǒng)一起來。藍(lán)牙是實現(xiàn)無線通信的硬件基礎(chǔ)。該方案采用的是ROK101007/1模塊，支持USB、UART和IIC，具有聲音和數(shù)據(jù)傳輸功能，符合藍(lán)牙1.1版本并通過了FCC/ETST認(rèn)證。

1.2 傳感器模塊

該方案采用的是MEMS傳感器與光纖光柵傳感器相結(jié)合的傳感器監(jiān)測技術(shù)。MEMS傳感器是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器，將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)融合在一起，實現(xiàn)微電子與機(jī)械系統(tǒng)的一體化，其體積和能耗小，可實現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列。光纖布拉格光柵傳感器的傳感信號為波長調(diào)制，測量信號不受光源起伏、光纖彎曲損耗等的影響，是實時生命體征監(jiān)測系統(tǒng)的理想選擇。

根據(jù)兩種傳感器的特點，在駕駛座椅背上安裝光纖光柵傳感器，用以對駕駛者進(jìn)行生命體征的實時監(jiān)測。在汽車中控方向盤、底盤安裝MEMS傳感器，對汽車行駛狀況進(jìn)行監(jiān)測并及時反饋?？梢哉f，該模塊給駕駛者和車輛提供了全面的保護(hù)，大大增加了行車的安全性。

1.3 語音識別模塊

識別系統(tǒng)本身由訓(xùn)練和識別兩個部分組成：訓(xùn)練就是建模的過程，預(yù)先分析出語音特征參數(shù)，制作成語音模板存放在語音參數(shù)庫中；識別過程就是把得到的語音參數(shù)通過處理與庫中已知參數(shù)模板作對比，采用判決方法找到最接近語音特征的模板，就可得到識別結(jié)果。這一過程由固定在車載終端中的微型計算機(jī)實現(xiàn)，計算機(jī)中存儲有語音數(shù)據(jù)庫，并可以對聲音信號進(jìn)行處理。

鑒于語音識別技術(shù)還不夠成熟，同時駕駛環(huán)境復(fù)雜，這個模塊多用于對駕駛者對汽車非的駕駛性操作，不僅使駕駛更加智能高效，還可以大大減少非駕駛性操作對駕駛者的影響，使駕駛者更能全身心投入到駕駛中，極大地避免了安全事故的發(fā)生。

1.4 信號切換模塊

該模塊完全通過藍(lán)牙、車載終端和手機(jī)之間的信號傳遞實現(xiàn)，通過按下藍(lán)牙耳機(jī)上的控制按鈕，藍(lán)牙會向車載終端發(fā)送斷開連接的請求，車載終端在接收到信號后自動斷開與藍(lán)牙耳機(jī)的連接，同時內(nèi)部的智能連接系統(tǒng)控制駕駛者的手機(jī)與藍(lán)牙耳機(jī)建立連接，此時駕駛者便可以實現(xiàn)對手機(jī)的語音操控。這一模塊完全虛擬化數(shù)字化，體現(xiàn)了未來駕駛操作的數(shù)字化發(fā)展方向。

2 工作流程簡介

此方案采用模塊化的工作方式。布置在汽車座椅后背的光纖光柵傳感器對駕駛員的身體狀況進(jìn)行實時監(jiān)測，布置在汽車中控方向盤、底盤的MEMS傳感器對汽車行駛狀況進(jìn)行實時監(jiān)測。駕駛員通過車內(nèi)藍(lán)牙耳機(jī)和人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行信息處理對汽車實行語音控制。

2.1 駕駛者體征及汽車行駛監(jiān)測

通過安裝在座椅后背上的光纖光柵傳感器，車載系統(tǒng)可以在行車過程中實時監(jiān)控駕駛者的呼吸、血流、心跳等生命體征，當(dāng)駕駛員在行車過程中其數(shù)值達(dá)到監(jiān)測臨界時，車載系統(tǒng)會通過車載音響語音提示+座椅震動提醒駕駛員生命體征出現(xiàn)問題，需停車休息。若此時還沒有剎車，車載系統(tǒng)會自動對汽車進(jìn)行制動，直至駕駛者的生命體征恢復(fù)正常。

通過安裝在汽車中控方向盤、底盤的MEMS傳感器，車載系統(tǒng)可以對汽車行駛狀況進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)汽車在行駛過程中出現(xiàn)異常時傳感器會迅速將信息傳遞給車載系統(tǒng)，并通過顯示屏報警。通過存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的錯誤應(yīng)對方案，顯示屏上會同時提供駕駛者幾條解決建議，駕駛者可通過反饋的信息自行處理。

2.2 藍(lán)牙語音智能控制

通過藍(lán)牙耳機(jī)，駕駛者可以建立與車載系統(tǒng)之間的無線連接，并且同時啟動語音識別模塊，從而通過語音指令代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動操控，實現(xiàn)開關(guān)空調(diào)、開關(guān)音樂、開關(guān)窗戶頂棚等非駕駛性操作，保證駕駛者坐在座位上只需對著話筒，按需要發(fā)出語音指令，就可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的語音控制，而駕駛員的注意力仍能專心駕駛，提高駕駛樂趣的同時保證了安全性。

2.3 來電無線接聽

該方案通過信號切換模塊，使得通過藍(lán)牙接聽來電與語音控制車載系統(tǒng)得以共存，當(dāng)有電話來時，駕駛者通過按下藍(lán)牙耳機(jī)上的控制按鈕，來進(jìn)行車載終端和手機(jī)等移動設(shè)備的信號切換，便可以無線接聽電話，免去了傳統(tǒng)接聽電話時需要一只手拿手機(jī)的麻煩。當(dāng)電話掛斷時，駕駛者可以選擇再次按下控制按鈕恢復(fù)與車載終端的信號連接，也可以保持與手機(jī)的信號連接，通過Siri系統(tǒng)來語音控制手機(jī)。

2.4 附加功能

2.4.1 車輛自鎖及防盜功能

本功能實現(xiàn)攜帶藍(lán)牙耳機(jī)的駕駛員在離開車一定距離后，車載終端接受不到藍(lán)牙信號，車輛會自行落鎖，避免忘記關(guān)鎖，從而有效防盜。

2.4.2 車輛位置監(jiān)控

該功能建立在車載GPS系統(tǒng)、藍(lán)牙信號傳輸與其云同步的APP相結(jié)合的基礎(chǔ)上，駕駛者可通過手機(jī)上的配套APP查看汽車所在位置及汽車與人距離的，方便駕駛者在車海中找到自己的愛車。

2.4.3 一鍵求救

該功能是在與120求救系統(tǒng)互聯(lián)的前提下，車主可在車輛或人發(fā)生事故或不適時按下藍(lán)牙耳機(jī)上的求救按鈕，車載系統(tǒng)接收到藍(lán)牙信號后向120急救中心發(fā)出求救。

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