車上設(shè)備人機(jī)語(yǔ)音接口
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隨著社會(huì)信息化的不斷深入，車上設(shè)備及其功能不斷增加，駕駛中使用這些設(shè)備的頻率很高。由于駕駛員的視覺和手直接控制駕駛操作，傳統(tǒng)的基于視覺和手操作的人機(jī)接口訪問(wèn)方式，無(wú)法適應(yīng)駕駛中對(duì)不斷增加的車上設(shè)備的訪問(wèn)；不僅使用不方便，而且極大地影響安全性，并占用大量的車上空間。由于駕駛中使用類似于手機(jī)等設(shè)備引發(fā)的事故不斷增加，很多地方禁止駕駛中使用這些設(shè)備。在對(duì)車上設(shè)備訪問(wèn)方式進(jìn)行評(píng)估中，由于語(yǔ)言訪問(wèn)方式不需要視覺和手的直接介入，安全性、使用方便性以及占用車上空間等指標(biāo)遠(yuǎn)高于其它方式，被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ娜藱C(jī)接口方式[1][2][3]。語(yǔ)言交流方式也是人類最自然的交互方式，隨著語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音合成等相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，語(yǔ)言接口將不斷取代目前基于視覺和手操作的接口?；谡Z(yǔ)言的人機(jī)訪問(wèn)接口將是車上設(shè)備人機(jī)接口的發(fā)展方向。
隨著車上電子設(shè)備與裝置不斷增多，傳統(tǒng)的連接方式已無(wú)法適應(yīng)線束數(shù)量和連接復(fù)雜程度的增加，車上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)越來(lái)越受到重視；普遍認(rèn)為，所有車上電子裝置將通過(guò)車上網(wǎng)絡(luò)連接。車上網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及支撐器件的工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化也發(fā)展非常快。在不久的將來(lái)，所有車上電子裝置都將通過(guò)車上網(wǎng)絡(luò)連接。所以本系統(tǒng)與被訪問(wèn)的設(shè)備之間采用網(wǎng)絡(luò)連接方式。這有利于本系統(tǒng)與被訪問(wèn)設(shè)備的硬件連接和推廣應(yīng)用。它與車上網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信。把語(yǔ)音接口納入到車上網(wǎng)絡(luò)體系中，也是連接語(yǔ)音接口與被訪問(wèn)設(shè)備的最有效方式。
車上語(yǔ)音接口的支撐技術(shù)是小詞匯量語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成和車上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。小詞匯量語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)（尤其是孤立詞小詞匯量識(shí)別）已經(jīng)達(dá)到實(shí)用水平。采用隱馬爾可夫模型的小詞匯量識(shí)別可以在非特定人和高噪聲環(huán)境下可靠工作并達(dá)到很高的識(shí)別率[4]。對(duì)于大量的私人用轎車，可以采用特定人識(shí)別方式，不僅可以達(dá)到更高的識(shí)別率，而且可以適應(yīng)個(gè)人說(shuō)話口音等因素。車上網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)有較成熟的系統(tǒng)，如CAN 總線、MOST 總線等。而且越來(lái)越多的車上設(shè)備和總成支持網(wǎng)絡(luò)連接方式。這些對(duì)與本文介紹的系統(tǒng)將來(lái)在車上的推廣應(yīng)用提供了有利的支持。
這方面的技術(shù)是國(guó)際上汽車電子技術(shù)研究的一個(gè)新領(lǐng)域，被認(rèn)為是將來(lái)車上人機(jī)接口的必然發(fā)展方向，在我國(guó)尚未開展相關(guān)研究開發(fā)工作。對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究，并開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)產(chǎn)品，對(duì)提高我國(guó)汽車整體技術(shù)水平，提高我國(guó)汽車信息與電子技術(shù)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要意義。將來(lái)在車上使用語(yǔ)音人機(jī)接口方式，已經(jīng)是一種共識(shí)，這項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)潛力巨大。由于在車上應(yīng)用語(yǔ)音接口方式的顯著優(yōu)點(diǎn)，和語(yǔ)音識(shí)別與合成技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，也就是足以支持這類語(yǔ)音接口，國(guó)際上各大汽車公司和相應(yīng)的配件廠家正展開車上語(yǔ)言人機(jī)訪問(wèn)方式一系列相關(guān)技術(shù)的研究，并且取得了一些成果。BOSCH公司最近已經(jīng)開發(fā)出了較為實(shí)用的車用語(yǔ)言操縱系統(tǒng)。SENSORY 等公司開發(fā)了適用于車輛環(huán)境的語(yǔ)音處理器件。這些工作目前還處于開發(fā)與完善階段，不久將進(jìn)入市場(chǎng)；預(yù)計(jì)，首先在高檔車上使用，隨著技術(shù)不斷成熟成本將下降很快，然后在其它類型車上廣泛應(yīng)用。
2 車上設(shè)備與裝置
這個(gè)語(yǔ)音接口訪問(wèn)的車上設(shè)備和功能主要包括通信裝置（如電話）、車上計(jì)算機(jī)、車上媒體裝置（如音響設(shè)備、CD 播放機(jī)等）、車上輔助裝置（如空調(diào)、車門窗、后視鏡等）。語(yǔ)音接口訪問(wèn)的設(shè)備不包括駕駛操作中影響安全性的裝置和設(shè)備（如轉(zhuǎn)向、信號(hào)、制動(dòng)、加速踏板等）。這個(gè)接口與被訪問(wèn)設(shè)備之間按標(biāo)準(zhǔn)車上網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行連接。
車上語(yǔ)音接口，一方面是一個(gè)駕駛員訪問(wèn)其他設(shè)備的界面，另一方面它也是一個(gè)車用設(shè)備。設(shè)計(jì)中必須遵循汽車環(huán)境要求的指標(biāo)。在汽車環(huán)境下應(yīng)用的設(shè)備必須滿足一些特定的要求，包括：
(1) 高可靠性；
(2) 低成本；
(3) 工作溫度范圍-40~125℃；
(4) 應(yīng)用方便；
(5) 體積小，安裝靈活；
(6) 滿足環(huán)保和電磁兼容要求；
(7) 駕駛中應(yīng)用時(shí)，基本不分散駕駛員的視覺和手操縱的注意力；
(8) 在汽車可能出現(xiàn)的任何狀態(tài)下，它是安全的（不應(yīng)引起有害后果）。
3 系統(tǒng)功能與操作方式
3.1 車上語(yǔ)音接口的功能
車上語(yǔ)音接口的主要功能包括：
(1) 上設(shè)備的語(yǔ)言命令控制；即通過(guò)這個(gè)接口，駕駛員可以用語(yǔ)言命令對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行操作。
(2) 表盤；即可以通過(guò)語(yǔ)音方式給出傳統(tǒng)儀表盤上的各種汽車狀態(tài)信息，如車速、燃料狀態(tài)、蓄電池狀態(tài)、故障狀態(tài)信息以及車上數(shù)據(jù)庫(kù)信息等。
(3) 語(yǔ)音形式的提示與報(bào)警功能。
3.2 基本操作方式
這個(gè)語(yǔ)音接口的基本操作為：
(1) 啟動(dòng)：當(dāng)汽車上電時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)初始化，并進(jìn)入接受語(yǔ)音命令狀態(tài)。初始化也可以通過(guò)初始化按鍵隨時(shí)重新進(jìn)入。
(2) 初始化完成后，系統(tǒng)可以接受系統(tǒng)控制命令、設(shè)備控制命令和信息數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令。
(3) 系統(tǒng)控制命令用于設(shè)置和檢查語(yǔ)音接口系統(tǒng)狀態(tài)。
(4) 設(shè)備控制命令完成設(shè)備訪問(wèn)功能。
(5) 信息數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令完成獲取汽車狀態(tài)或其他數(shù)據(jù)庫(kù)中信息的訪問(wèn)。
4 車上語(yǔ)音接口硬件結(jié)構(gòu)
由于這個(gè)接口是通過(guò)車上網(wǎng)絡(luò)與被訪問(wèn)系統(tǒng)連接，這個(gè)接口本身就是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。它首先識(shí)別輸入的語(yǔ)音命令信息，識(shí)別后根據(jù)識(shí)別的結(jié)果發(fā)送訪問(wèn)命令信息。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，語(yǔ)音接口通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)與被訪問(wèn)設(shè)備連接。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。它由兩個(gè)信息通路構(gòu)成，一個(gè)是由駕駛員到被訪問(wèn)設(shè)備的控制命令通路，包括拾音器、語(yǔ)音識(shí)別、控制信號(hào)轉(zhuǎn)換以及與被控制設(shè)備的接口。另一個(gè)是由信息源或設(shè)備到駕駛員的反饋信息通路，包括信息獲取設(shè)備接口、數(shù)據(jù)到詞句的轉(zhuǎn)換以及語(yǔ)音合成和發(fā)音器。語(yǔ)音識(shí)別部分完成識(shí)別駕駛員命令并轉(zhuǎn)換為命令代碼的功能。信號(hào)轉(zhuǎn)換部分把命令代碼轉(zhuǎn)換為能控制對(duì)應(yīng)設(shè)備的電信號(hào)形式。這個(gè)接口支持?jǐn)?shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)、串行接口信號(hào)和CAN 總線網(wǎng)絡(luò)連接方式。
評(píng)論