占雙成　吳金國　蔣志國　高境辰

摘 要：文章設(shè)計(jì)了一種面向共享汽車的智能化調(diào)節(jié)座椅系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過手機(jī)客戶端APP輸入用戶體型特征信息，系統(tǒng)上傳個(gè)人信息至云端并進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)計(jì)算，模擬出一個(gè)用戶舒適的駕駛環(huán)境，使用該數(shù)據(jù)調(diào)動(dòng)相應(yīng)電機(jī)工作調(diào)整座椅等位置，用戶也可根據(jù)自身的駕駛習(xí)慣，調(diào)整至最舒適、最安全的駕駛環(huán)境。駕駛結(jié)束時(shí)，車輛ECU記錄此時(shí)座椅、后視鏡和方向盤的位置數(shù)據(jù)信息并上傳至云端服務(wù)器，存入該用戶的資料庫，下次使用時(shí)直接調(diào)用數(shù)據(jù)并調(diào)節(jié)車輛。該系統(tǒng)的使用將有助于共享汽車的推廣，使用戶的出行更便捷環(huán)保。

關(guān)鍵詞：共享汽車;網(wǎng)聯(lián)汽車;智能化調(diào)節(jié);大數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：U462.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）03-71-04

前言

近年來，隨著共享單車在各大城市迅速鋪開，“共享經(jīng)濟(jì)”的概念迅速普及，共享汽車也隨之進(jìn)入人們視野[1]。憑借節(jié)能環(huán)保、方便快捷、高效共享、優(yōu)化資源配置、推廣新能源等特點(diǎn)，共享汽車吸引了一大批青年消費(fèi)者、上班族以及需要用車的社會(huì)群體，發(fā)展前景可觀[2]。發(fā)展汽車共享不僅能有效緩解各大城市交通擁堵、停車難的問題，而且有利于緩解大氣環(huán)境問題。隨著這些新能源共享汽車的使用，可以減少CO2的排放，達(dá)到節(jié)能減排和改善城市環(huán)境的作用[3]。但目前共享汽車卻存在市場(chǎng)投放使用率低，用戶實(shí)際使用體驗(yàn)較差等問題。而投放使用率低的主要原因還是共享汽車的使用體驗(yàn)不及私家車，用戶的駕駛體驗(yàn)不友好。而本文提出的面向共享汽車的智能化調(diào)節(jié)系統(tǒng)就在一定程度上解決這個(gè)問題，提高用戶的使用舒適度，促使更多的用戶選擇共享汽車，進(jìn)一步擴(kuò)大共享汽車市場(chǎng)，同時(shí)加快共享汽車技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)化。

1 系統(tǒng)組成與作用

該系統(tǒng)由共享車輛的調(diào)節(jié)模塊、車載ECU模塊、通信模塊、手機(jī)客戶端APP以及云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組成。各部分功能作用如下：

（1）共享車輛的調(diào)節(jié)模塊包括三個(gè)子模塊，分別是座椅調(diào)節(jié)模塊、方向盤調(diào)節(jié)模塊以及后視鏡調(diào)節(jié)模塊，每個(gè)調(diào)節(jié)模塊均由調(diào)節(jié)電機(jī)和相應(yīng)的電機(jī)控制器組成。座椅調(diào)節(jié)模塊的電機(jī)控制座椅的前后高度以及靠背角度的調(diào)整，方向盤調(diào)節(jié)模塊的電機(jī)控制方向盤的伸縮與角度的調(diào)整，后視鏡調(diào)節(jié)模塊的電機(jī)控制后視鏡的角度調(diào)整。

（2）車載ECU由內(nèi)部帶有非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的C8051F311單片機(jī)構(gòu)成[4]。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接收并存儲(chǔ)手機(jī)移動(dòng)端的調(diào)整參數(shù)，將各個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)分發(fā)至各個(gè)調(diào)節(jié)模塊。

（3）通信模塊組成包括：車載通信模塊與手機(jī)終端之間的通信以及手機(jī)終端與云端服務(wù)器之間的通信，前者為近場(chǎng)通信，后者為遠(yuǎn)場(chǎng)通信。車載ECU與手機(jī)終端之間可以通過藍(lán)牙芯片進(jìn)行配對(duì)并建立藍(lán)牙通信，也可以采用NFC通信等。手機(jī)客戶端的通信模塊通過遠(yuǎn)場(chǎng)通信傳輸用戶個(gè)人信息至云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器;云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的通信模塊通過遠(yuǎn)場(chǎng)通信傳輸智能化計(jì)算出的車輛調(diào)整參數(shù)至手機(jī)客戶端;車載通信模塊通過近場(chǎng)通信（如藍(lán)牙通信模塊或NFC通信模塊），接收手機(jī)客戶端的車輛調(diào)整參數(shù)，并將熄火后各調(diào)整機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置參數(shù)發(fā)送至手機(jī)客戶端。

（4）手機(jī)客戶端APP由汽車公司或汽車租賃公司開發(fā)并投放手機(jī)應(yīng)用商城。 用戶使用手機(jī)移動(dòng)端的APP授權(quán)使用車輛并錄入用戶的體型特征信息（體重和身高），手機(jī)移動(dòng)端將用戶體型特征信息發(fā)送至云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器計(jì)算處理，并將處理好的數(shù)據(jù)與用戶信息綁定后存儲(chǔ)至云端服務(wù)器中。

（5）云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器由數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)發(fā)送三個(gè)模塊組成。數(shù)據(jù)接收模塊用于接收手機(jī)客戶端APP中用戶輸入的用戶體型特征信息;數(shù)據(jù)處理模塊將接收到的體型特征信息通過特定的算法模型得出相應(yīng)的電機(jī)調(diào)節(jié)參數(shù);數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將計(jì)算出的調(diào)節(jié)參數(shù)發(fā)送至手機(jī)客戶端。

系統(tǒng)組成模塊示意圖如下：

2 系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)大致工作流程如圖2所示：用戶上傳個(gè)人體型特征信息（體重和身高）至手機(jī)客戶端APP，手機(jī)客戶端APP發(fā)送用戶個(gè)人信息至云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器基于大數(shù)據(jù)分析計(jì)算出合適的參數(shù)后發(fā)送至手機(jī)客戶端并保存，手機(jī)客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)至車載ECU，ECU進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至調(diào)節(jié)模塊進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。用戶根據(jù)自身駕駛習(xí)慣手動(dòng)微調(diào)座椅等位置，駕駛結(jié)束后ECU記錄各位置參數(shù)上傳至手機(jī)客戶端。

具體工作流程如下：

（1）初次使用時(shí)，用戶通過手機(jī)客戶端APP 1注冊(cè)身份信息并上傳用戶個(gè)人體型特征信息（體重和身高），獲得車輛使用權(quán)限。

（2）手機(jī)移動(dòng)端將用戶體型特征信息上傳至云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器2，云端數(shù)據(jù)處理服務(wù)器接收到體型特征信息，基于大數(shù)據(jù)計(jì)算模擬出一個(gè)最舒適的駕駛環(huán)境，得到大致匹配該用戶的座椅、后視鏡和方向盤位置參數(shù)信息，該數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)場(chǎng)通信上傳至手機(jī)客戶端中，手機(jī)客戶端通過藍(lán)牙通信模塊4-01（或其它近場(chǎng)通信）傳輸數(shù)據(jù)至車載ECU數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊4。

（3）車輛內(nèi)置ECU 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出到所需調(diào)節(jié)的各個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，方向盤調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3-01、座椅靠背調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3-02、座椅調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3-03和后視鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3-04接受到電信號(hào)開始工作，自動(dòng)調(diào)節(jié)座椅、后視鏡和方向盤位置與云端服務(wù)器計(jì)算模擬出的駕駛環(huán)境位置一致。

（4）在上述智能化自動(dòng)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，用戶還可以根據(jù)個(gè)人駕駛偏好，對(duì)座椅、后視鏡或方向盤位置進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。駕駛結(jié)束后，ECU數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊自動(dòng)記錄各個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)，并上傳至手機(jī)客戶端APP，保存至該用戶的云端數(shù)據(jù)庫中（調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成部分如圖3所示）。

（5）用戶駕駛結(jié)束，待用戶熄火離開駕駛室后自動(dòng)鎖定共享汽車，檢查共享汽車各項(xiàng)參數(shù)，若車輛無異常則等待下次使用。

（6）再次使用時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)取用戶云端數(shù)據(jù)庫中的調(diào)整參數(shù)，（轉(zhuǎn)至工作流程2）直至本次服務(wù)結(jié)束。（具體工作流程圖如圖4所示）

本系統(tǒng)中，用戶通過手機(jī)客戶端上傳自己的體型特征信息，云端服務(wù)器接收信息后，計(jì)算模擬出一個(gè)最舒適的駕駛環(huán)境，并記錄此時(shí)的座椅、后視鏡和方向盤位置數(shù)據(jù)信息。該數(shù)據(jù)通過通信模塊上傳至手機(jī)客戶端中，手機(jī)客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)至車載ECU并將該信息輸出到所需調(diào)節(jié)的各個(gè)電機(jī)上，電機(jī)收到信號(hào)后開始工作，自動(dòng)調(diào)節(jié)各機(jī)構(gòu)位置與模擬出的駕駛環(huán)境一致。用戶可根據(jù)個(gè)人駕駛偏好，在自動(dòng)調(diào)節(jié)后可手動(dòng)調(diào)節(jié)各機(jī)構(gòu)位置，以獲得最舒適的駕乘體驗(yàn)。駕駛結(jié)束后，車載ECU自動(dòng)記錄各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的位置參數(shù)，上傳至手機(jī)客戶端，保存至該用戶的云端數(shù)據(jù)庫中，下次使用車輛時(shí)自動(dòng)調(diào)取。

3 智能化調(diào)節(jié)算法實(shí)現(xiàn)

3.1 回歸分析及模型構(gòu)建

通過回歸分析，建立相應(yīng)的回歸方程，可表達(dá)因變量（調(diào)節(jié)參數(shù)）與自變量（人體體型特征）之間的量化函數(shù)關(guān)系。基于人體的身高（h）和體重（w）信息，建立二元線性回歸方程。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

若臨界值F0.05（k，n-k-1）小于實(shí)際值F，說明在95%的可靠水平之上，回歸方程符合實(shí)際，回歸方程可用。

上述回歸模型和檢驗(yàn)判別方法可用于本文智能化調(diào)節(jié)系統(tǒng)中智能化算法的建立。具體方法為：獲取大量用戶使用數(shù)據(jù)后，利用最小二乘法計(jì)算出公式（1）中的系數(shù)Ai，Bi，Ci，建立二元回歸方程，再通過公式（3）或公式（4）對(duì)所建立的二元回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，并根據(jù)顯著性檢驗(yàn)的結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行修正，直到建立用戶體型特征信息與車輛各調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需調(diào)節(jié)參數(shù)的智能化算法。用戶使用共享車輛時(shí)，只需輸入自己的體型特征信息即可通過該模型預(yù)測(cè)出車輛調(diào)整參數(shù)，并通過系統(tǒng)完成自動(dòng)化調(diào)節(jié)。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種面向共享汽車的智能化座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過輸入的用戶體型特征信息計(jì)算出一個(gè)用戶舒適的車輛調(diào)整參數(shù)，并進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整。用戶在該系統(tǒng)下使用共享汽車時(shí)，會(huì)感受到更加舒適便捷的駕駛體驗(yàn)，同時(shí)也可以有效地防止由于駕駛操作環(huán)境的不適應(yīng)所帶來的交通安全隱患。該系統(tǒng)的使用將有助于共享汽車的推廣，使用戶的出行更便捷環(huán)保。

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