車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)自動(dòng)化驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉臣園 張東波 林杰 郭天嬌 李治民

（中國(guó)第一汽車股份有限公司 智能網(wǎng)聯(lián)開發(fā)院，長(zhǎng)春 130013）

主題詞：車載語(yǔ)音 語(yǔ)音仿真 機(jī)器視覺(jué) 自動(dòng)化測(cè)試

縮略語(yǔ)

IVI In-Vehicle Infotainment

HMI Human Machine Interface

POI Point of Interest

TTS Text To Speech

HIL Hardware In Loop

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1 前言

隨著汽車電子智能化、網(wǎng)聯(lián)化的迅猛發(fā)展，車載電子電氣系統(tǒng)功能越來(lái)越復(fù)雜，語(yǔ)音控制系統(tǒng)作為關(guān)鍵技術(shù)之一，對(duì)用戶體驗(yàn)和駕駛安全具有重要影響[1]。搭載語(yǔ)音控制系統(tǒng)，不僅提高了車載智能化體驗(yàn)性和娛樂(lè)性，還可以在駕駛過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的便捷控制[2-3]。為滿足用戶需求，當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主流車型大部分均已配備車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)[3]。目前，紅旗全系車型也將語(yǔ)音控制系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)配置之一。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)紅旗系列車型車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)的高效功能驗(yàn)證，本文提出一種基于語(yǔ)音仿真和機(jī)器視覺(jué)的車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)自動(dòng)化驗(yàn)證方案，利用語(yǔ)音仿真和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音指令仿真輸入和測(cè)試結(jié)果的自動(dòng)回采，通過(guò)編制自動(dòng)化測(cè)試序列，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)自動(dòng)化測(cè)試和重復(fù)性測(cè)試，可有效提升測(cè)試效率，提高測(cè)試覆蓋度，對(duì)縮短產(chǎn)品周期和降低開發(fā)成本有重要意義。

2 測(cè)試內(nèi)容梳理

車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)支持中文語(yǔ)音輸入，語(yǔ)音喚醒后，系統(tǒng)采用對(duì)話式交互方式，當(dāng)輸入語(yǔ)音指令后，如車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)識(shí)別失敗或成功時(shí)，系統(tǒng)提供相應(yīng)語(yǔ)音結(jié)果反饋、HMI提示及總線信號(hào)反饋[4-6]。車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)處理流程如圖1所示。

圖1 車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)處理流程

車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)從功能層面上分為IVI系統(tǒng)控制功能和車輛控制功能，通過(guò)梳理語(yǔ)音功能，為編寫測(cè)試用例及自動(dòng)化測(cè)試序列提供依據(jù)。

2.1 IVI系統(tǒng)控制功能

IVI系統(tǒng)控制功能主要包括語(yǔ)音系統(tǒng)對(duì)IVI系統(tǒng)功能的識(shí)別控制，主要包括喚醒、通訊、導(dǎo)航、多媒體、系統(tǒng)設(shè)置、網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用功能的語(yǔ)音控制。IVI系統(tǒng)控制功能列表如表1所示。

3.人際交往中傳遞不實(shí)信息。作為90后的大學(xué)生，網(wǎng)絡(luò)等虛擬世界已經(jīng)成為大學(xué)生們的生活必須，在這個(gè)虛擬世界形成的眾多不良交往習(xí)慣，必然對(duì)現(xiàn)實(shí)生活產(chǎn)生特殊影響。存在較為嚴(yán)重的問(wèn)題就是同學(xué)之間的交往不真誠(chéng),做人不誠(chéng)實(shí),當(dāng)面一套背后一套,表里不一,言行虛偽。經(jīng)常承諾,但從不兌現(xiàn)。個(gè)人交往中借錢不還,借物不歸。在這樣的環(huán)境下,同學(xué)之間很難建立深厚的友誼。

表1 IVI系統(tǒng)控制功能

2.2 車輛控制功能

車輛控制功能主要是指語(yǔ)音系統(tǒng)對(duì)車身、空調(diào)功能的語(yǔ)音控制。車輛控制功能列表如表2所示。

表2 車輛控制功能

根據(jù)表2中各模塊功能定義，提取各項(xiàng)子功能語(yǔ)義直意和語(yǔ)義垂類語(yǔ)音指令[5]，生成IVI系統(tǒng)控制功能測(cè)試用例和標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音指令庫(kù)。

3 測(cè)試環(huán)境搭建

結(jié)合車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)工作特性，利用語(yǔ)音模擬輸入模塊、音頻和圖像采集模塊、處理結(jié)果分析模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)的全自動(dòng)閉環(huán)測(cè)試，測(cè)試流程如圖2所示。語(yǔ)音模擬輸入模塊仿真輸入語(yǔ)音指令，利用信號(hào)采集模塊對(duì)車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)處理結(jié)果進(jìn)行采集，并由上位機(jī)分析軟件對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行分析判斷。

3.1 語(yǔ)音模擬輸入模塊

測(cè)試環(huán)境配置NI PXI-4461模擬音頻信號(hào)發(fā)生和采集板卡，結(jié)合上位機(jī)音頻仿真軟件和功率放大器仿真語(yǔ)音指令輸入，PXI-4461具有如下特性[6]：

（1）動(dòng)態(tài)范圍118 dB；

（2）采樣率可達(dá)204.8 kS/s；

（3）輸出頻率可達(dá)92 kHz。

圖3 語(yǔ)音仿真輸入模塊

3.2 反饋信號(hào)采集模塊

為滿足測(cè)試需求，利用音頻、圖像和總線采集模塊采集車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)聲音提示反饋、HMI反饋以及車輛總線信號(hào)反饋信息。該模塊包括音頻采集組件、圖像采集組件、高速CAN通信板卡，圖4所示為反饋信號(hào)采集模塊示意圖。

圖4 反饋信號(hào)采集模塊

為避免環(huán)境噪音和光線對(duì)測(cè)試質(zhì)量產(chǎn)生干擾，反饋信號(hào)采集模塊集成在屏蔽暗箱內(nèi)。圖像采集組件包括工業(yè)攝像機(jī)和圖像采集板卡PXIe-1435，音頻采集組件由聲學(xué)測(cè)量麥克風(fēng)、NI PXI-4461模擬音頻信號(hào)發(fā)生和采集板卡組成，CAN通信板卡采用雙通道高速CAN通信板卡PXI-8512/2。模塊組件關(guān)鍵特征參數(shù)見(jiàn)表3。

3.3 上位機(jī)分析處理模塊

反饋信號(hào)采集模塊將采集到的音頻信號(hào)、圖像信號(hào)和CAN總線信號(hào)回傳至上位機(jī)，由上位機(jī)分析處理軟件分析CAN總線響應(yīng)邏輯和音頻幅頻信號(hào)的波形曲線、信噪比、失真度、頻響特征[7]，并將采集到的圖像信息與標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行比對(duì)，判斷車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音指令的響應(yīng)是否滿足要求。上位機(jī)自動(dòng)化測(cè)試序列如圖5所示。

表3 音頻、圖像和總線采集模塊組件關(guān)鍵參數(shù)

圖5 上位機(jī)自動(dòng)化測(cè)試序列

4 測(cè)試結(jié)果分析

以紅旗某車型車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)測(cè)試為例，根據(jù)測(cè)試需求可分別進(jìn)行系統(tǒng)全功能測(cè)試和語(yǔ)音指令重復(fù)性測(cè)試，系統(tǒng)全功能測(cè)試針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)中的語(yǔ)音指令進(jìn)行逐一測(cè)試，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能缺陷檢查；語(yǔ)音指令重復(fù)性測(cè)試可針對(duì)某條語(yǔ)音指令進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)試，計(jì)算系統(tǒng)識(shí)別率。全功能測(cè)試用例及執(zhí)行結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 全功能測(cè)試執(zhí)行結(jié)果

語(yǔ)音指令重復(fù)性測(cè)試以語(yǔ)音指令“播放音樂(lè)”和“暫停播放”為例，單例語(yǔ)音指令重復(fù)測(cè)試300次，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 重復(fù)性測(cè)試執(zhí)行結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)驗(yàn)證環(huán)境具有較高通用性，適用于紅旗全系車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)的功能驗(yàn)證，同一自動(dòng)化測(cè)試序列可應(yīng)用于系統(tǒng)多輪次重復(fù)測(cè)試，且全自動(dòng)化驗(yàn)證環(huán)境可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷測(cè)試，并自動(dòng)出具過(guò)程文件及測(cè)試報(bào)告，人力成本和時(shí)間成本大幅降低。

利用該驗(yàn)證環(huán)境可以在研發(fā)階段檢驗(yàn)車載語(yǔ)音控制系統(tǒng)各功能模塊缺陷項(xiàng)和識(shí)別率，有利于研發(fā)人員進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，保證了車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量。