基于駕駛行為習(xí)慣的智能駕駛?cè)藱C(jī)交互系統(tǒng)

陳林　曲延羽　劉宇凡　黃祖朋　周翔

摘 要：近年來(lái)，智能駕駛技術(shù)在汽車駕駛場(chǎng)景中得到了廣泛應(yīng)用。為此，本文介紹了基于駕駛員駕駛行為習(xí)慣的主動(dòng)式智能駕駛?cè)藱C(jī)交互系統(tǒng)，闡述了該系統(tǒng)的原理及實(shí)現(xiàn)方式。通過(guò)主動(dòng)式的交互方式，讓車輛控制變得更加智能。

關(guān)鍵詞：智能駕駛 人機(jī)交互 車輛控制 駕駛行為

The Human Machine Interface of Intelligent Driving System based on Driving Behavior Habits

Chen Lin Qu Yanyu Liu Yufan Huang Zupeng Zhou Xiang

Abstract：In recent years， intelligent driving technology has been widely used in car driving scenarios. This paper introduces the active intelligent driving human-machine interface system based on the driver's driving behavior habits and expounds the principle and implementation of the system. Through active interface， the vehicle control becomes more intelligent.

Key words：intelligent driving， human-machine interface， vehicle control， driving behavior

1 引言

近年來(lái)，智能駕駛技術(shù)在汽車駕駛場(chǎng)景中得到了廣泛應(yīng)用，智能駕駛過(guò)程中的人機(jī)交互方式逐漸進(jìn)入大眾視野，成為了新科技領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。語(yǔ)音交互是人機(jī)交互的前沿技術(shù)之一，車載語(yǔ)音技術(shù)的應(yīng)用也在不斷深化，功能變得日益豐富[1]。

本文介紹了基于駕駛員駕駛行為習(xí)慣的主動(dòng)式智能駕駛?cè)藱C(jī)交互系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)駕駛員的駕駛行為進(jìn)行分析，并結(jié)合導(dǎo)航信息獲取用戶使用智能駕駛功能的習(xí)慣和其地理環(huán)境特征，當(dāng)車輛再次進(jìn)入相應(yīng)的場(chǎng)景區(qū)域時(shí)，語(yǔ)音交互系統(tǒng)可主動(dòng)提示用戶開啟相關(guān)的智能駕駛功能。通過(guò)主動(dòng)式的交互方式可以讓車輛的控制變得更加智能，讓智能駕駛功能從被動(dòng)開啟變?yōu)橹鲃?dòng)推薦，從而給用戶更加優(yōu)良的場(chǎng)景體驗(yàn)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)概述

基于駕駛行為習(xí)慣的智能駕駛?cè)藱C(jī)交互系統(tǒng)主要由用戶駕駛行為習(xí)慣分析模塊、導(dǎo)航模塊、語(yǔ)音控制模塊、環(huán)境感知傳感器、智能駕駛控制器和車輛線控系統(tǒng)組成。系統(tǒng)通過(guò)分析駕駛行為與導(dǎo)航特征數(shù)據(jù)，進(jìn)行主動(dòng)式的智能駕駛功能體驗(yàn)推薦，從而實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)開啟到主動(dòng)引導(dǎo)，使智能駕駛功能更具有實(shí)用性、更富有個(gè)性化。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

主動(dòng)式智能駕駛?cè)藱C(jī)交互系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。導(dǎo)航模塊為人機(jī)交互系統(tǒng)提供車輛位置信息、路況信息;用戶駕駛行為習(xí)慣分析模塊用來(lái)記錄用戶使用智能駕駛功能的習(xí)慣，當(dāng)車輛行駛到用戶習(xí)慣使用功能的區(qū)域時(shí)，語(yǔ)音控制模塊將主動(dòng)提醒用戶可選擇是否開啟智能駕駛功能;智能駕駛控制器可根據(jù)語(yǔ)音控制模塊獲取的用戶反饋開啟智能駕駛功能;而環(huán)境感知傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛周圍環(huán)境并將信息提供給智能駕駛控制器;智能駕駛控制器則集合環(huán)境與車輛控制信息，將車輛規(guī)劃信息發(fā)送給車輛線控系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)車輛控制。

2.3 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)基于用戶駕駛行為習(xí)慣分析進(jìn)行主動(dòng)式的交互提醒與功能開啟，工作原理如下：

（1）用戶駕駛行為習(xí)慣分析。根據(jù)用戶駕車的行駛軌跡和路況狀態(tài)信息，結(jié)合用戶開啟智能駕駛功能的狀態(tài)，分析用戶在某一區(qū)域使用智能駕駛功能的習(xí)慣，記錄下用戶的使用習(xí)慣標(biāo)簽。

（2）主動(dòng)交互。根據(jù)記錄的用戶使用習(xí)慣標(biāo)簽，當(dāng)用戶行駛到某標(biāo)簽的區(qū)域時(shí)，通過(guò)語(yǔ)音控制模塊主動(dòng)提示用戶是否需要開啟智能駕駛系統(tǒng)。通過(guò)與用戶進(jìn)行語(yǔ)音交流獲取用戶的控制意圖。

（3）智能駕駛控制。智能駕駛控制器根據(jù)語(yǔ)音控制模塊識(shí)別獲取用戶的控制意圖，結(jié)合環(huán)境感知傳感器、車輛線控系統(tǒng)的狀態(tài)對(duì)車輛進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)智能駕駛功能，減輕用戶駕駛負(fù)擔(dān)、提高駕駛安全性。

具體示例如圖2所示：

3 系統(tǒng)開發(fā)與功能實(shí)現(xiàn)

3.1 導(dǎo)航模塊開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

導(dǎo)航模塊開發(fā)涉及硬件、軟件及接口的開發(fā)。主要涉及車輛位置檢測(cè)與輸出、交通狀態(tài)信息（比如：擁堵）檢測(cè)與輸出、道路特征信息（比如：快速路）檢測(cè)與輸出功能，為用戶駕駛行為習(xí)慣分析模塊提供依據(jù)。

3.2 用戶駕駛行為習(xí)慣分析模塊開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

用戶駕駛行為習(xí)慣分析模塊是智能駕駛?cè)藱C(jī)交互系統(tǒng)的重要組成部分。模塊處理器根據(jù)用戶使用智能駕駛功能的狀態(tài)及導(dǎo)航模塊提供的車輛位置信息，記錄分析用戶習(xí)慣使用智能駕駛功能的場(chǎng)景區(qū)域和常用智能駕駛功能類別。

3.3 語(yǔ)音控制模塊開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

語(yǔ)音控制模塊包含語(yǔ)音發(fā)送模塊、語(yǔ)音接收模塊、語(yǔ)義解析模塊和智能駕駛功能控制模塊。通過(guò)和用戶的語(yǔ)音對(duì)話進(jìn)行針對(duì)性的語(yǔ)義解析，實(shí)時(shí)接收用戶反饋，實(shí)現(xiàn)開啟或關(guān)閉智能駕駛功能及其他與智能駕駛場(chǎng)景相關(guān)的用戶意圖。

3.4 環(huán)境感知傳感器開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

環(huán)境感知傳感器用于車輛周圍環(huán)境感知，實(shí)現(xiàn)車道線、交通參與者、交通標(biāo)志、環(huán)境天氣等檢測(cè)。主要包括：

（1）智能駕駛攝像頭：實(shí)現(xiàn)圖像信息獲取，將視頻圖像傳輸給智能駕駛控制器。

（2）毫米波雷達(dá)：通過(guò)毫米波的發(fā)射和接收，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)擬合為目標(biāo)，并將目標(biāo)特征傳輸給智能駕駛控制器。

（3）超聲波雷達(dá)：實(shí)現(xiàn)近距離障礙物檢測(cè)，將目標(biāo)信息傳輸給智能駕駛控制器。

（4）激光雷達(dá)：通過(guò)不可見激光束的發(fā)射和接收，探測(cè)環(huán)境狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)交通參與目標(biāo)的檢測(cè)。

3.5 智能駕駛控制器開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

智能駕駛控制器包含硬件、軟件、接口開發(fā)，主要涉及硬件選型、硬件設(shè)計(jì)、硬件測(cè)試、軟件集成、功能測(cè)試、交互設(shè)計(jì)、接口匹配等;是實(shí)智能駕駛的“人工大腦”，是實(shí)現(xiàn)車輛智能駕駛的重要一環(huán)。

3.6 車輛線控系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

車輛線控系統(tǒng)是根據(jù)智能駕駛控制器指令實(shí)現(xiàn)車輛前進(jìn)、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作的關(guān)鍵部分，車輛線控系統(tǒng)包含硬件、軟件、接口開發(fā)等，主要有：

（1）整車控制器：實(shí)現(xiàn)車輛加速與動(dòng)力控制。

（2）線控制動(dòng)系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)與減速控制。

（3）線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)車輛方向控制。

（4）車身控制器：實(shí)現(xiàn)車輛燈光、雨刮等控制。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)科技的快速發(fā)展，智能駕駛逐漸成為汽車行業(yè)的標(biāo)配，“智能”汽車越來(lái)越懂用戶、越來(lái)越賦予用戶個(gè)性化。本文提出的基于用戶駕駛行為的主動(dòng)式智能駕駛?cè)藱C(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能駕駛功能的語(yǔ)音控制及主動(dòng)推薦功能，提升了用戶駕駛的體驗(yàn)感，呈現(xiàn)給用戶個(gè)性化的功能應(yīng)用，給予了用戶安全的輔助駕駛。隨著大數(shù)據(jù)分析的到來(lái)，千人千面的智能駕駛將得到深入研究和逐步實(shí)現(xiàn)，基于用戶駕駛行為的智能駕駛系統(tǒng)控制也將在汽車行業(yè)逐漸得到廣泛應(yīng)用。

基金項(xiàng)目：柳州市科技創(chuàng)新能力與條件建設(shè)科技重大專項(xiàng)（2019AG10202）。

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