劉臣園 張東波 林杰 郭天嬌 李治民

（中國第一汽車股份有限公司 智能網聯(lián)開發(fā)院，長春 130013）

主題詞：車載語音 語音仿真 機器視覺 自動化測試

縮略語

IVI In-Vehicle Infotainment

HMI Human Machine Interface

POI Point of Interest

TTS Text To Speech

HIL Hardware In Loop

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1 前言

隨著汽車電子智能化、網聯(lián)化的迅猛發(fā)展，車載電子電氣系統(tǒng)功能越來越復雜，語音控制系統(tǒng)作為關鍵技術之一，對用戶體驗和駕駛安全具有重要影響[1]。搭載語音控制系統(tǒng)，不僅提高了車載智能化體驗性和娛樂性，還可以在駕駛過程中實現(xiàn)對車輛的便捷控制[2-3]。為滿足用戶需求，當前國內市場主流車型大部分均已配備車載語音控制系統(tǒng)[3]。目前，紅旗全系車型也將語音控制系統(tǒng)作為標準配置之一。

為實現(xiàn)對紅旗系列車型車載語音控制系統(tǒng)的高效功能驗證，本文提出一種基于語音仿真和機器視覺的車載語音控制系統(tǒng)自動化驗證方案，利用語音仿真和機器視覺技術可實現(xiàn)語音指令仿真輸入和測試結果的自動回采，通過編制自動化測試序列，可以實現(xiàn)對車載語音控制系統(tǒng)自動化測試和重復性測試，可有效提升測試效率，提高測試覆蓋度，對縮短產品周期和降低開發(fā)成本有重要意義。

2 測試內容梳理

車載語音控制系統(tǒng)支持中文語音輸入，語音喚醒后，系統(tǒng)采用對話式交互方式，當輸入語音指令后，如車載語音控制系統(tǒng)識別失敗或成功時，系統(tǒng)提供相應語音結果反饋、HMI提示及總線信號反饋[4-6]。車載語音控制系統(tǒng)處理流程如圖1所示。

圖1 車載語音控制系統(tǒng)處理流程

車載語音控制系統(tǒng)從功能層面上分為IVI系統(tǒng)控制功能和車輛控制功能，通過梳理語音功能，為編寫測試用例及自動化測試序列提供依據。

2.1 IVI系統(tǒng)控制功能

IVI系統(tǒng)控制功能主要包括語音系統(tǒng)對IVI系統(tǒng)功能的識別控制，主要包括喚醒、通訊、導航、多媒體、系統(tǒng)設置、網聯(lián)應用功能的語音控制。IVI系統(tǒng)控制功能列表如表1所示。

3.人際交往中傳遞不實信息。作為90后的大學生，網絡等虛擬世界已經成為大學生們的生活必須，在這個虛擬世界形成的眾多不良交往習慣，必然對現(xiàn)實生活產生特殊影響。存在較為嚴重的問題就是同學之間的交往不真誠,做人不誠實,當面一套背后一套,表里不一,言行虛偽。經常承諾,但從不兌現(xiàn)。個人交往中借錢不還,借物不歸。在這樣的環(huán)境下,同學之間很難建立深厚的友誼。

表1 IVI系統(tǒng)控制功能

2.2 車輛控制功能

車輛控制功能主要是指語音系統(tǒng)對車身、空調功能的語音控制。車輛控制功能列表如表2所示。

表2 車輛控制功能

根據表2中各模塊功能定義，提取各項子功能語義直意和語義垂類語音指令[5]，生成IVI系統(tǒng)控制功能測試用例和標準語音指令庫。

3 測試環(huán)境搭建

結合車載語音控制系統(tǒng)工作特性，利用語音模擬輸入模塊、音頻和圖像采集模塊、處理結果分析模塊，實現(xiàn)對車載語音控制系統(tǒng)的全自動閉環(huán)測試，測試流程如圖2所示。語音模擬輸入模塊仿真輸入語音指令，利用信號采集模塊對車載語音控制系統(tǒng)處理結果進行采集，并由上位機分析軟件對處理結果進行分析判斷。

3.1 語音模擬輸入模塊

測試環(huán)境配置NI PXI-4461模擬音頻信號發(fā)生和采集板卡，結合上位機音頻仿真軟件和功率放大器仿真語音指令輸入，PXI-4461具有如下特性[6]：

（1）動態(tài)范圍118 dB；

（2）采樣率可達204.8 kS/s；

（3）輸出頻率可達92 kHz。

圖3 語音仿真輸入模塊

3.2 反饋信號采集模塊

為滿足測試需求，利用音頻、圖像和總線采集模塊采集車載語音控制系統(tǒng)聲音提示反饋、HMI反饋以及車輛總線信號反饋信息。該模塊包括音頻采集組件、圖像采集組件、高速CAN通信板卡，圖4所示為反饋信號采集模塊示意圖。

圖4 反饋信號采集模塊

為避免環(huán)境噪音和光線對測試質量產生干擾，反饋信號采集模塊集成在屏蔽暗箱內。圖像采集組件包括工業(yè)攝像機和圖像采集板卡PXIe-1435，音頻采集組件由聲學測量麥克風、NI PXI-4461模擬音頻信號發(fā)生和采集板卡組成，CAN通信板卡采用雙通道高速CAN通信板卡PXI-8512/2。模塊組件關鍵特征參數見表3。

3.3 上位機分析處理模塊

反饋信號采集模塊將采集到的音頻信號、圖像信號和CAN總線信號回傳至上位機，由上位機分析處理軟件分析CAN總線響應邏輯和音頻幅頻信號的波形曲線、信噪比、失真度、頻響特征[7]，并將采集到的圖像信息與標準圖像進行比對，判斷車載語音控制系統(tǒng)對語音指令的響應是否滿足要求。上位機自動化測試序列如圖5所示。

表3 音頻、圖像和總線采集模塊組件關鍵參數

圖5 上位機自動化測試序列

4 測試結果分析

以紅旗某車型車載語音控制系統(tǒng)測試為例，根據測試需求可分別進行系統(tǒng)全功能測試和語音指令重復性測試，系統(tǒng)全功能測試針對標準語音庫中的語音指令進行逐一測試，可對系統(tǒng)進行功能缺陷檢查；語音指令重復性測試可針對某條語音指令進行多次重復測試，計算系統(tǒng)識別率。全功能測試用例及執(zhí)行結果見表4。

表4 全功能測試執(zhí)行結果

語音指令重復性測試以語音指令“播放音樂”和“暫停播放”為例，單例語音指令重復測試300次，測試結果見表5。

表5 重復性測試執(zhí)行結果

5 結束語

車載語音控制系統(tǒng)驗證環(huán)境具有較高通用性，適用于紅旗全系車載語音控制系統(tǒng)的功能驗證，同一自動化測試序列可應用于系統(tǒng)多輪次重復測試，且全自動化驗證環(huán)境可實現(xiàn)24小時不間斷測試，并自動出具過程文件及測試報告，人力成本和時間成本大幅降低。

利用該驗證環(huán)境可以在研發(fā)階段檢驗車載語音控制系統(tǒng)各功能模塊缺陷項和識別率，有利于研發(fā)人員進行針對性改進，保證了車載信息娛樂系統(tǒng)產品質量。