基于云端的新能源汽車車輛語音控制系統

覃永進 陳長健 黃祖朋

摘 ?要：隨著近幾年車聯網的快速發展和應用，車聯網技術現在已廣泛應用到汽車上。文章針對現有車聯網車輛語音控制方案的缺陷，提出了基于云端的新能源汽車車輛語音控制設計方案，闡述了該方案原理及實現方式，為車聯網技術及功能的快速迭代更新提供了一種新的實現方式。

關鍵詞：新能源汽車;語音控制;云端;車聯網技術;系統設計

中圖分類號：U463 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）32-0097-02

Abstract： With the rapid development and application of cars in recent years， car networking technology has been widely applied to the car now. In view of the defects of the existing voice control scheme of vehicle networking， this paper puts forward a voice control design scheme of new energy vehicle based on cloud， and expounds the principle and implementation of the scheme， thus providing a new way to realize the rapid iterative updating of vehicle networking technology and functions.

Keywords： new energy vehicles; voice control; cloud terminal; car networking technology; system design

隨著互聯網的快速發展，車聯網技術應運而生。基于車聯網技術的智能汽車已成為各大汽車廠的競爭焦點。目前，我國已成為世界汽車產銷量第一大國[1]，各種智能網聯黑科技和新玩法都陸續出現在了汽車上，在智能化道路上，新能源汽車以其獨特的優勢走在了道路的前沿。

車聯網化應用最廣且最受歡迎的是車輛語音控制，包括語音控制車窗、車門、空調、車燈、雨刮等等功能，為乘駕人員提供全新的、直接的、多元化的人機交互體驗，解放了用戶雙手，提高了乘駕人員的舒適度并進一步提升了行車安全[2-3]。目前，車輛語音控制的實現方式基本是基于具有語音識別的車機端采集用戶指令，實現語音識別、語義理解，車機端上CAN，通過CAN將指令傳到各個執行機構，從而實現車輛語音控制[4]。該方式具有一定的局限性，不同的車型，硬件接口不同時，硬件接口需要跟隨變更;另外對硬件車機端依賴大，迭代升級周期長，無法應對如今產品快速迭代、開發的節奏。

本文針對上述方式的局限性，以新能源汽車為研究對象，提出基于云端的新能源汽車車輛語音控制設計方案，該方案既可實現車內語音控制，也可以實現遠程車輛語音控制;可快速響應整車開發節奏，兼容性強。

1 系統設計

1.1 系統概述

基于云端的新能源汽車車輛語音控制系統主要包含以下三個部分：車端、智能設備、云端。三個部分相互交互，以云端為核心，負責協調智能設備與車端之間的相互通信，因此該方案實現對云端要求較高，不完全依賴于車機端硬件，系統的迭代與升級大部分依靠軟件升級便可實現，且系統具有OTA功能，故方案實現簡單、快速，可實現快速升級迭代，兼容性強。

1.2 系統結構圖

系統結構圖如圖1所示。車端主要負責車輛數據的采集與指令發送;智能設備可以是以下三種形式之一，即智能手機客戶端APP、智能機器人、智能交互PAD，智能設備主要負責用戶語音指令的采集，實現語音識別、語義理解;云端是指車聯網服務平臺與語音服務平臺，通過語音平臺實現用戶指令的轉化，通過車聯網服務平臺實時掌握車輛狀態及將指令下發到車端實現車輛語音控制。

1.3 系統工作原理

本系統基于云端實現車輛的語音控制功能，所有語音指令、狀態信息及控制指令通過云端實現交互與反饋。其工作原理為：

（1）語音采集。設備端具有語音采集模塊，采用用戶語音指令，上傳至云端進行語音識別。

（2）指令處理。云端將語音控制指令處理成對應的控制指令，然后下發到車端的用戶連接單位。

（3）指令下發。用戶連接單位接收到控制指令之后，下發到整車CAN上。

（4）指令執行。控制指令通過CAN網絡到達對應執行機構，從而實現車輛控制。

（5）結果反饋。執行機構將執行狀態通過云端反饋到設備端，讓用戶知道語音指令是否已完成執行。

具體例子如圖2所示，智能設備端采集到用戶開/關車燈的語音指令，在云端處理之后下發至車端，車端執行完控制指令之后反饋執行狀態到設備端，將執行狀態通知給用戶。

2 系統開發與實現

2.1 智能設備端的開發與實現

智能設備端包含三種形態，包括智能手機APP、智能機器人、智能交互PAD，任意一種形態都可以實現車輛語音控制功能。由于三種形態與整車直接關聯少，因此可實現系統的快速迭代與開發。

（1）APP端包含移動端（iOS、Android）及后臺管理及API接口三部分。iOS端采用Object-C語言進行開發，Android端采用Java語言進行開發使用volley、okhttp、butterknife等第三方庫集成，后臺管理采用Vue.js，ant Desgin pro框架，通過restful API的形式向API接口進行數據請求。API接口則采用Spring boot，Spring Cloud等框架技術。

（2）智能機器人和智能交互PAD端包含硬件、軟件、API接口開發。主要涉及硬件選型、硬件測試、UI交互、應用開發、軟件測試、數據接口匹配等。

2.2 云端開發與實現

云端包含車聯網服務平臺與語音服務平臺。車聯網服務平臺統一管理車輛，需開發處理整車數據功能，管理用戶賬號功能，完成指令下發功能，實時掌握車輛運行情況等。語音服務平臺需要開發語音識別、語義理解功能等。

2.3 車端開發與實現

為實現車輛語音控制功能，車端也需要相應的進行一定的開發。主要包括：

（1）用戶連接單元：負責整車數據采集、指令下發至整車。

（2）整車控制器：實現遠程控制或者語音控制時整車的上下電。

（3）車身控制器：實現車門、車窗、車燈等控制。

（4）空調控制器：實現語音或者遠程控制空調功能。

3 結束語

車聯網是物聯網在汽車行業的應用，它能夠收集汽車、行人與道路等相關信息，通過網絡技術，使信息共享并相互聯結，實現人、車、路的智能協同控制。綜上所述，本文所提出的基于云端的新能源汽車車輛語音控制設計方案，不完全依賴于車機端的硬件，所有語音指令、狀態信息及控制指令通過云端實現交互與反饋，可快速實現產品的升級與迭代。同時隨著未來5G時代的到來，該方案將為車輛語音控制的發展帶來全新的面貌。

參考文獻：

[1]藍玉華.我國未來汽車新能源的發展趨勢研究[J].科技資訊，2015，07：236.

[2]中商產業研究院.中國智能語音行業市場發展前景研究報告（2018-2023年）[R].深圳：中商產業研究院，2018.

[3]吳騰奇.車聯網發展現狀分析及展望[J].汽車工業研究，2016（4）：10-15.

[4]練藝，曾曉輝.智能語音在汽車中的應用[J].無線互聯科技，2018，12：23.