基于車聯網的車載智能音箱設計

武朋

（浙江吉智新能源汽車科技有限公司）

隨著車載信息娛樂系統以及通信技術的發展，車聯網技術已經發展到了2.0階段。從1.0階段傳統的在線客服服務過渡到了高度網聯服務階段，互聯網在線的內容及服務，如在線音樂、電臺、導航以及停車、充電等均已可在車內實現，因此，車聯網的概念慢慢向網聯車甚至智能網聯演變。而在家居環境下，智能音箱產品更如雨后春筍般出現，豐富的娛樂功能以及良好的交互體驗，得到了越來越多的用戶支持及流量資源。文章將針對車載智能音箱的應用及實現進行相關的研究與設計，區別于傳統車聯網以及多媒體主機系統，使用智能音箱對傳統汽車進行智能網絡賦能，以獲得家居式、無縫、智能的車載互聯網體驗。

1 傳統車載互聯網產品形態調研

傳統的標準車載車聯網系統主要由車載多媒體主機、車載網聯終端（T-BOX）、車載網聯服務平臺（TSP平臺）以及第三方內容服務平臺四部分組成，如圖1所示。

圖1 傳統車載智能網聯架構示意圖

T-BOX主要扮演汽車以及云端網關的角色，在車載端實時采集車輛以及行駛數據并上傳云端服務器，同時可將云端服務器相應控制指令以及服務內容下發終端；多媒體主機在實現傳統多媒體功能（如收音機、藍牙及usb等）的基礎上，擴展了上網功能，聯網方式主要有“通過USB線束連接T-BOX主機共享4G網”和“T-BOX開放Wifi熱點供MMI主機連接使用”2種。連接網絡的多媒體主機即可提供在線服務，如在線音樂、電臺、導航以及智能語音等，同時云端通過大數據處理分析做相應的場景化推送服務，主動推送車主平時喜歡聽的音樂，并可根據不同ID提供千人千面化的服務[1]。

2 現有家用智能音箱形態調研

物聯網（IOT）管道式產品，即為具有連接服務屬性的硬件產品，對云端可以連接整個互聯網資源，通過云端賦能，它具備了思考以及提供資源及服務的能力，對于終端來講，又可互聯外圍產品，包括各種智能電器、家居等。作為典型的IOT管道式產品，家用智能音箱除了可以提供多樣豐富的在線服務（如音樂、電臺、小說、新聞等）外，其在線語音功能還對它進行了自然語義理解、打斷式語音交互等智能屬性賦能。家用智能音箱可以是你的智能管家，也可以是你的生活秘書，在互聯網業甚至智能家居生活的未來發展中占據較為重要的位置。

目前各大互聯網巨頭均有推出各自的智能音箱系列產品，除了天貓精靈、小愛同學以及叮咚智能音箱外，百度的小度，騰訊的聽聽音箱也陸續推出。

3 車載智能音箱的設計

3.1 車載智能音箱的設計方案

目前，完整的車載信息娛樂系統終端成本組成較高，對整車成本壓力較大，文章結合家居式管道產品智能音箱的功能以及應用場景，運用智能音箱配合車載通訊終端，完全可以以車載智能音箱的形態在汽車端實現云端內容資源服務，以及連接汽車與車上用戶，同時可以以低成本的產品形態降低整車的成本壓力。具體云端以及車載終端互聯形態，如圖2所示。

圖2 車載智能音箱設計方案示意圖

3.2 車載智能音箱硬件架構設計

車載智能音箱選用單核ARM9（依據成本的不同，可適當提升雙核或更高等級芯片）作為CPU，外圍搭配藍牙模塊、Wi-Fi模塊實現藍牙連接以及熱點網絡連接，同時外接麥克風陣列（車載可選雙麥）。CPU外搭音頻功放1個，可以驅動2個全頻揚聲器發聲，CPU額外增設DDR（內存條）以及EMMC（非易失性存儲器）使用。硬件底層再配置MCU（微處理器），統管主機開關機、休眠等邏輯，同時通過CAN連接整車網絡。具體硬件架構設計，如圖3所示。

圖3 車載智能音箱硬件架構設計示意圖

3.3 車載智能音箱軟件架構設計

車載智能音箱軟件的架構，如圖4所示。

圖4 車載智能音箱軟件架構示意圖

MCU主要實現整機電源管理、按鍵掃描及狀態指示輸出等，另外實現CAN網絡通信及管理，在實現底層網絡通信的同時，還需完成同應用系統間接口的通信，接收來自客戶的語音指令，通過車載CAN網絡實現車身相應功能的控制。

SOC（片上系統）內部以LINUX操作系統為核心，軟件采用內核+應用軟件的架構，采用模塊化、層次化的設計方法。模塊以任務的形式表現，任務之間的調度由操作系統完成，模塊與模塊之間采用事件和消息交互的方式。

3.4 云端AI系統的接入

車載智能音箱要想實現智能，必須接入云端AI（智能系統），憑借云端的豐富內容、服務資源及強大的運算處理能力，可以對車載音箱終端進行賦能。內容上主要包含在線音樂、電臺、有聲小說、新聞等所有在線音頻資源；服務上可以提供智能AI式管家服務，如陪用戶聊天、記事及提醒等服務。車載終端語音功能負責被喚醒以及接收車主需求輸入，通過網絡反饋云端AI，云端AI處理后再反饋車載智能音箱；云端AI可選擇國內各大具備豐富資源及處理能力的互聯網云，如阿里云、騰訊云等，另外，也可借助語音云平臺，自主整合第三方內容資源服務。此種形式對于資源服務選擇更靈活，但是車廠需具備一定的云端服務整合資源及能力[2]。

3.5 車載智能音箱功能設計

本設計方案結合家居式智能音箱的娛樂功能以及車載多媒體系統的控車功能，在人機交互、娛樂、車身控制以及智能家居4個方面進行了功能設計，具體功能清單，如表1所示。

表1 車載智能音箱功能清單

4 結論

在互聯網行業，一款產品如果被定義為管道式產品，在成本及利潤上肯定會有一番激烈的行業競爭。車載智能藍牙音箱作為典型的管道式產品，在終端可互聯車輛，獲取車輛行駛及狀態信息，還可在一定程度上控制車輛，在云端可獲取豐富的內容及服務資源，還可實現人機交互，獲取需求及行為信息。相較于傳統的信息娛樂多媒體系統，它是一種優勢明顯的低成本技術方案，但是在功能方面又可以滿足絕大部分的車內娛樂、操作以及交互需求，配合了現在家居式智能音箱使用場景，因此，車載智能音箱在智能汽車應用上肯定會占據一定地位及市場。