黃冰梅　李宗譜　潘濤

摘 要：隨著智能座艙的普及，汽車上也開始大量使用智能語(yǔ)音，一個(gè)典型的應(yīng)用場(chǎng)景就是長(zhǎng)途駕駛。駕駛員疲勞、超速、駕駛姿勢(shì)不規(guī)范是長(zhǎng)途駕駛時(shí)發(fā)生交通事故的重要原因，而智能語(yǔ)音可以根據(jù)駕駛員指令播放多媒體、切換不同情感的播報(bào)音色、主動(dòng)提醒等方式為駕駛員帶來輕松、愉悅的駕駛體驗(yàn)，從而減輕駕駛員的負(fù)荷，提升行車安全。本文主要闡述了智能語(yǔ)音技術(shù)在降低長(zhǎng)途駕駛事故發(fā)生率方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)途駕駛 智能語(yǔ)音 應(yīng)用

The Application of Intelligent Voice in Long-distance Driving

Huang Bingmei，Li Zongpu，Pan Tao

Abstract：Intelligent voice has been widely used in cars with the popularity of intelligent cockpit which typical application scenario is long-distance driving. Driver fatigue， speeding and irregular driving posture are important causes of traffic accidents during long-distance driving. Intelligent voice can play multimedia according to the driver's instructions， switch the sound of different emotions， and actively remind drivers to bring relaxed and pleasant driving experience so as to reduce the driver's load and improve driving safety. This paper mainly describes the application of intelligent voice technology in reducing the incidence of long-distance driving accidents.

Key words：long-distance driving， intelligent voice， application

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)運(yùn)行的必備工具。駕駛員在長(zhǎng)途駕駛過程中容易出現(xiàn)疲勞駕駛、超速、姿勢(shì)不規(guī)范等問題，從而引發(fā)交通事故。長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下的駕駛員狀態(tài)不容忽視，而當(dāng)前的智能語(yǔ)音主要應(yīng)用于車況監(jiān)控，沒有發(fā)揮出智能語(yǔ)音的人機(jī)交互效果[1]，急需開發(fā)出能實(shí)時(shí)洞察并規(guī)范駕駛員駕駛行為、更加人性化的智能語(yǔ)音?；诖吮疚慕榻B了在長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下，應(yīng)用智能語(yǔ)音對(duì)駕駛員的疲勞駕駛、超速、姿勢(shì)不規(guī)范等行為進(jìn)行監(jiān)控并主動(dòng)播報(bào)提醒以糾正其駕駛行為；并且依據(jù)駕駛員疲勞情況操控空調(diào)進(jìn)行面部吹風(fēng)或者制冷來增強(qiáng)駕駛員的精力集中度，進(jìn)而提高行車安全性。此外，智能語(yǔ)音不僅能夠根據(jù)駕駛員指令播放多媒體、實(shí)施導(dǎo)航、接聽電話，還可以根據(jù)駕駛員需求切換不同情感的音色與之交流，從而減輕駕駛員的負(fù)荷，帶給駕駛員人機(jī)交互的輕松與愉悅。希望本文內(nèi)容對(duì)今后長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下智能語(yǔ)音應(yīng)用有借鑒作用。

1 汽車智能語(yǔ)音技術(shù)概述

智能語(yǔ)音技術(shù)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)語(yǔ)言的通信，其被廣泛應(yīng)用于人工智能產(chǎn)品中，典型的智能語(yǔ)音交互系統(tǒng)如圖1。

隨著智能座艙的普及，智能語(yǔ)音與汽車的融合是汽車智能化發(fā)展的一個(gè)重要方向。將智能語(yǔ)音應(yīng)用到汽車上等同于給汽車裝上了嘴巴，為駕駛員帶來了更優(yōu)質(zhì)的交互體驗(yàn)。一方面智能語(yǔ)音可以向駕駛員傳遞各類提示信息，從而保障駕駛員安全行車。另一方面駕駛員可以向智能語(yǔ)音下發(fā)指令，智能語(yǔ)音系統(tǒng)通過對(duì)指令進(jìn)行意圖解析，從而有效執(zhí)行駕駛員的指令。以是否需要車端與云端進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互分類，車載智能語(yǔ)音分為離線語(yǔ)音與在線語(yǔ)音。離線語(yǔ)音無需聯(lián)網(wǎng)，不需要與云端進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，語(yǔ)義的識(shí)別解析、對(duì)話管理、語(yǔ)音文本以及音頻合成在本地；在線語(yǔ)音需聯(lián)網(wǎng)，需要與云端進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，語(yǔ)義的識(shí)別解析、對(duì)話管理、語(yǔ)音文本以及音頻合成在云端。由于車載語(yǔ)音系統(tǒng)的本地資源庫(kù)里存儲(chǔ)的字、詞有限，離線語(yǔ)音的語(yǔ)義識(shí)別、解析能力以及執(zhí)行力較在線語(yǔ)音差。為了用戶擁有更好的交互體驗(yàn)，市面上大部分的車載智能語(yǔ)音采用離在線融合方案，以增強(qiáng)語(yǔ)音的理解能力與運(yùn)行的效率。在智能語(yǔ)音的應(yīng)用中要充分考慮用戶的聽覺、視覺感知，只有真正把握用戶的心理需求，并精準(zhǔn)揣摩其意圖，才可以增強(qiáng)整體的交互體驗(yàn)效果[2]。

2 長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下智能語(yǔ)音的被動(dòng)性應(yīng)用

2.1 降低長(zhǎng)途駕駛的負(fù)荷

由國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的《中華人民共和國(guó)2022年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》指出：2022年道路交通事故萬車死亡人數(shù)高達(dá)1.46人。長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下，駕駛員更易身心疲憊，從而引發(fā)交通事故。智能語(yǔ)音系統(tǒng)的設(shè)定，能夠降低長(zhǎng)期駕駛所帶來的綜合性身體負(fù)荷[3]。智能語(yǔ)音具有感知與認(rèn)知功能，在感知文本信息的基礎(chǔ)上增強(qiáng)其認(rèn)知能力，從而能夠輕松的理解人類的指令，并在一定的范圍內(nèi)實(shí)施人機(jī)交互。

在長(zhǎng)途駕駛中，駕駛員有時(shí)需要接聽電話，在智能語(yǔ)音系統(tǒng)與手機(jī)系統(tǒng)有效連接的前提下，駕駛員僅需下發(fā)語(yǔ)音指令就可以輕松接聽電話。此外，駕駛員還可以下發(fā)如打開空調(diào)、播放音樂、打開導(dǎo)航等語(yǔ)音指令來滿足行車需求。無論是接聽電話還是傾聽音樂，手動(dòng)模式都會(huì)降低駕駛的安全性，而語(yǔ)音交互的方式不僅能讓駕駛員不分心就可以完成想要的操作，還能讓駕駛員感受到智能語(yǔ)音的貼心陪伴，為其帶來別樣的情緒體驗(yàn)，降低疲憊情緒的持續(xù)發(fā)酵，從而減輕駕駛員的身體負(fù)荷。

2.2 增強(qiáng)人機(jī)交互的體驗(yàn)感

隨著智能語(yǔ)音的普及，設(shè)計(jì)者更加注重用戶的情緒體驗(yàn)，良好的交互體驗(yàn)性也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。智能語(yǔ)音系統(tǒng)的應(yīng)用，必須能讓用戶在使用過程中感受到便捷與輕松，能夠幫助用戶更好的掌握產(chǎn)品使用方法，以防用戶使用產(chǎn)品過程中陷入迷茫無助的狀態(tài)[3]。此外，設(shè)計(jì)過程中還要保證語(yǔ)音產(chǎn)品的功能延伸性，以用戶為中心，具有良好的理解能力，并且能夠及時(shí)反饋信息給用戶。

例如，“嘿，我們?cè)鯓硬拍芸焖俚竭_(dá)某地，你能給我個(gè)建議嗎？”這樣的交互表達(dá)不需要駕駛員手動(dòng)輸入，也不需要駕駛員自我思考，而是在人性化的語(yǔ)音交流過程中表達(dá)出自己的真實(shí)想法。這種交互方式不僅營(yíng)造了輕松愉悅的氛圍，還能為駕駛員規(guī)劃最優(yōu)的導(dǎo)航路線。在方便駕駛的同時(shí)給予語(yǔ)音上的聲音安撫，增強(qiáng)了體驗(yàn)效果。比如，“嘿，我想喝杯摩卡?！敝悄苷Z(yǔ)音會(huì)自動(dòng)判斷駕駛員想喝咖啡，從而規(guī)劃最近的咖啡店并給出行駛路線。再如，“有點(diǎn)困，我想吹點(diǎn)冷風(fēng)?！敝悄苷Z(yǔ)音會(huì)依據(jù)駕駛員的疲憊情況來調(diào)節(jié)空調(diào)溫度，通過空調(diào)制冷來增強(qiáng)駕駛員的開車集中度。當(dāng)駕駛員說“好無聊啊”，智能語(yǔ)音會(huì)與之進(jìn)行簡(jiǎn)單的聊天互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與其同行，輕松自在的交互體驗(yàn)感。隨著智能語(yǔ)音技術(shù)的更新迭代，智能語(yǔ)音的功能也更強(qiáng)大、更完善，人們對(duì)其的需求已不在局限于用戶下發(fā)語(yǔ)音指令后，智能語(yǔ)音才去響應(yīng)執(zhí)行相應(yīng)操作。人們對(duì)智能語(yǔ)音的需求已轉(zhuǎn)變?yōu)檫m配各類行車場(chǎng)景，特別是長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下其能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)駕駛員駕駛狀態(tài)識(shí)別行車風(fēng)險(xiǎn)，主動(dòng)提示駕駛員駕駛風(fēng)險(xiǎn)、更加擬人的智能語(yǔ)音。

3 長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下智能語(yǔ)音的主動(dòng)應(yīng)用

3.1 防疲勞駕駛語(yǔ)音面部監(jiān)控與提醒

智能語(yǔ)音系統(tǒng)由面部監(jiān)控裝置、車載電腦以及語(yǔ)音播報(bào)模塊組成。當(dāng)車輛啟動(dòng)后，智能語(yǔ)音系統(tǒng)中的面部監(jiān)控裝置會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，在長(zhǎng)途駕駛的過程中其會(huì)采集駕駛員面部與眼部特征信息，如頭部運(yùn)動(dòng)、面部動(dòng)態(tài)、眼部虹膜信息等[4]。車載電腦里的模型會(huì)對(duì)采集到的駕駛員信息進(jìn)行分析處理，從而判斷駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)（圖2）。

這種人臉圖像處理的智能語(yǔ)音系統(tǒng)增強(qiáng)了對(duì)疲勞判斷的精準(zhǔn)性，如果采集到的駕駛員特征向量超過模型里設(shè)定的閾值，那么說明駕駛員已經(jīng)處于疲勞狀態(tài)，則需要通過智能語(yǔ)音進(jìn)行提醒。另外，針對(duì)不同的行車場(chǎng)景，智能語(yǔ)音會(huì)進(jìn)行危險(xiǎn)等級(jí)分類，從而發(fā)出不同的播報(bào)內(nèi)容與報(bào)警聲音。比如駕駛員已經(jīng)處于疲憊狀態(tài)且行車需要變道時(shí)，智能語(yǔ)音會(huì)發(fā)出警報(bào)聲并語(yǔ)音提醒駕駛員實(shí)施變道，以增強(qiáng)行車的安全性。如果長(zhǎng)途行車臨近有服務(wù)區(qū)，那么智能語(yǔ)音會(huì)提醒駕駛員進(jìn)入服務(wù)區(qū)休息并播報(bào)下一個(gè)服務(wù)區(qū)的里程以及耗時(shí)。

在智能語(yǔ)音系統(tǒng)中還會(huì)設(shè)置喚醒提示裝置，當(dāng)駕駛員處于深度疲勞狀態(tài)時(shí)，該裝置會(huì)發(fā)出：“您當(dāng)前已處于深度疲勞駕駛狀態(tài)，為了您的行車安全請(qǐng)就近停車休息”的語(yǔ)音提示，且會(huì)通過面部吹風(fēng)或者空調(diào)制冷的方式讓駕駛員保持清醒狀態(tài)。隨著人們?cè)絹碓街匾曅熊嚢踩?，相信在未來的汽車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，基于面部監(jiān)控與語(yǔ)音喚醒裝置融合設(shè)計(jì)的智能語(yǔ)音將會(huì)占有一席之地。

3.2 長(zhǎng)途駕駛超速語(yǔ)音檢測(cè)與提醒

長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下超速是引發(fā)交通事故的原因之一，研究發(fā)現(xiàn)通過智能語(yǔ)音的人性化提醒，可以矯正駕駛員的超速習(xí)慣，降低事故發(fā)生率[5]。防超速限速流程圖如圖3所示，其中，車輛狀態(tài)模塊監(jiān)控汽車的行駛狀態(tài)信號(hào)（車速、制動(dòng)壓力、加速度、車輛位置、方向盤轉(zhuǎn)角）；駕駛輸入模塊采集駕駛員加速踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)；環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊采集道路上車頭時(shí)距信號(hào)與交通堵塞信號(hào)。智能巡航輔助系統(tǒng)（ACC）將上述三個(gè)模塊采集的信號(hào)傳遞至超速辨識(shí)模塊的中央處理器進(jìn)行處理分析，將國(guó)家限速設(shè)為閾值（例如高速公路限速120km/h），基于閾值將超速劃分為三個(gè)等級(jí)。針對(duì)不同的超速等級(jí)有不同的限速策略以及對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音提醒與危險(xiǎn)指示燈報(bào)警，提醒駕駛員已超速并幫助駕駛員降至安全速度，以保證其行車安全。

3.3 長(zhǎng)途駕駛姿勢(shì)不規(guī)范監(jiān)測(cè)與提醒

長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下駕駛員長(zhǎng)時(shí)間保持開車動(dòng)作，導(dǎo)致姿體僵硬，容易出現(xiàn)不規(guī)范的駕駛姿勢(shì)，從而引發(fā)交通事故[6]。例如，緊急情況下因?yàn)橥炔考∪饨┯矊?dǎo)致的制動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；再如，駕駛員在行車過程中使用手機(jī)導(dǎo)致行車過程把握方向盤不及時(shí)，從而引起不必要的交通事故。研究發(fā)現(xiàn)通過智能語(yǔ)音系統(tǒng)對(duì)駕駛員姿勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及語(yǔ)音提醒，可以規(guī)范駕駛員的駕駛姿勢(shì)，使其形成良好的駕駛習(xí)慣，進(jìn)而降低交通事故發(fā)生率[7]。

智能語(yǔ)音系統(tǒng)由檢測(cè)模塊（熱釋電紅外傳感器、紅外對(duì)管傳感器、壓力監(jiān)測(cè)傳感器）、控制器以及語(yǔ)音播報(bào)模塊（語(yǔ)音播報(bào)器與揚(yáng)聲器）組成。其中，熱釋電紅外傳感器用于檢測(cè)車內(nèi)是否有駕駛員；紅外對(duì)管傳感器用于檢測(cè)駕駛員頭頸位置是否規(guī)范；壓力檢測(cè)傳感器用于檢測(cè)駕駛員手腳位置是否規(guī)范；控制器用于分析處理檢測(cè)模塊收集到的數(shù)據(jù)并將處理結(jié)果發(fā)送給語(yǔ)音播報(bào)模塊進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)提醒。不同身體部位對(duì)應(yīng)的播報(bào)內(nèi)容見表1。

為了滿足不同群體對(duì)于智能語(yǔ)音播報(bào)的需求，同時(shí)增強(qiáng)語(yǔ)音播報(bào)的趣味性。糾正駕駛員姿勢(shì)的語(yǔ)音播報(bào)方式有理性語(yǔ)音播報(bào)與感性語(yǔ)音播報(bào)，駕駛員可依據(jù)自身的喜好來選擇語(yǔ)音播報(bào)方式。在長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下運(yùn)用不同情感的播報(bào)方式，不僅能夠增強(qiáng)個(gè)體在其情緒、心理上的接納能力，還能滿足其駕駛過程中的心理與情感需求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著智能化的高速發(fā)展，智能語(yǔ)音已經(jīng)滲透到日常生活以及各行各業(yè)中，汽車行業(yè)也不例外。將智能語(yǔ)音應(yīng)用到汽車上等同于給汽車裝上了嘴巴，為駕駛員帶來了更優(yōu)質(zhì)、更安全的駕駛體驗(yàn)。特別是在長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下，通過智能語(yǔ)音的應(yīng)用，不僅可以對(duì)疲勞駕駛進(jìn)行及時(shí)提醒，還能夠?qū)Τ傩袨?、駕駛員不良姿勢(shì)進(jìn)行有效的提醒與糾正，進(jìn)而降低事故發(fā)生率。在未來，除了繼續(xù)深挖長(zhǎng)途駕駛場(chǎng)景下智能語(yǔ)音的應(yīng)用，還需考慮如何存儲(chǔ)與保護(hù)采集到的用戶信息以及完善保護(hù)用戶隱私的法律法規(guī)。

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