淺談長途駕駛場景下智能語音的應用

黃冰梅　李宗譜　潘濤

摘 要：隨著智能座艙的普及，汽車上也開始大量使用智能語音，一個典型的應用場景就是長途駕駛。駕駛員疲勞、超速、駕駛姿勢不規(guī)范是長途駕駛時發(fā)生交通事故的重要原因，而智能語音可以根據(jù)駕駛員指令播放多媒體、切換不同情感的播報音色、主動提醒等方式為駕駛員帶來輕松、愉悅的駕駛體驗，從而減輕駕駛員的負荷，提升行車安全。本文主要闡述了智能語音技術(shù)在降低長途駕駛事故發(fā)生率方面的應用。

關(guān)鍵詞：長途駕駛 智能語音 應用

The Application of Intelligent Voice in Long-distance Driving

Huang Bingmei，Li Zongpu，Pan Tao

Abstract：Intelligent voice has been widely used in cars with the popularity of intelligent cockpit which typical application scenario is long-distance driving. Driver fatigue， speeding and irregular driving posture are important causes of traffic accidents during long-distance driving. Intelligent voice can play multimedia according to the driver's instructions， switch the sound of different emotions， and actively remind drivers to bring relaxed and pleasant driving experience so as to reduce the driver's load and improve driving safety. This paper mainly describes the application of intelligent voice technology in reducing the incidence of long-distance driving accidents.

Key words：long-distance driving， intelligent voice， application

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為當今社會運行的必備工具。駕駛員在長途駕駛過程中容易出現(xiàn)疲勞駕駛、超速、姿勢不規(guī)范等問題，從而引發(fā)交通事故。長途駕駛場景下的駕駛員狀態(tài)不容忽視，而當前的智能語音主要應用于車況監(jiān)控，沒有發(fā)揮出智能語音的人機交互效果[1]，急需開發(fā)出能實時洞察并規(guī)范駕駛員駕駛行為、更加人性化的智能語音?；诖吮疚慕榻B了在長途駕駛場景下，應用智能語音對駕駛員的疲勞駕駛、超速、姿勢不規(guī)范等行為進行監(jiān)控并主動播報提醒以糾正其駕駛行為；并且依據(jù)駕駛員疲勞情況操控空調(diào)進行面部吹風或者制冷來增強駕駛員的精力集中度，進而提高行車安全性。此外，智能語音不僅能夠根據(jù)駕駛員指令播放多媒體、實施導航、接聽電話，還可以根據(jù)駕駛員需求切換不同情感的音色與之交流，從而減輕駕駛員的負荷，帶給駕駛員人機交互的輕松與愉悅。希望本文內(nèi)容對今后長途駕駛場景下智能語音應用有借鑒作用。

1 汽車智能語音技術(shù)概述

智能語音技術(shù)是實現(xiàn)人機語言的通信，其被廣泛應用于人工智能產(chǎn)品中，典型的智能語音交互系統(tǒng)如圖1。

隨著智能座艙的普及，智能語音與汽車的融合是汽車智能化發(fā)展的一個重要方向。將智能語音應用到汽車上等同于給汽車裝上了嘴巴，為駕駛員帶來了更優(yōu)質(zhì)的交互體驗。一方面智能語音可以向駕駛員傳遞各類提示信息，從而保障駕駛員安全行車。另一方面駕駛員可以向智能語音下發(fā)指令，智能語音系統(tǒng)通過對指令進行意圖解析，從而有效執(zhí)行駕駛員的指令。以是否需要車端與云端進行實時數(shù)據(jù)交互分類，車載智能語音分為離線語音與在線語音。離線語音無需聯(lián)網(wǎng)，不需要與云端進行實時數(shù)據(jù)交互，語義的識別解析、對話管理、語音文本以及音頻合成在本地；在線語音需聯(lián)網(wǎng)，需要與云端進行實時數(shù)據(jù)交互，語義的識別解析、對話管理、語音文本以及音頻合成在云端。由于車載語音系統(tǒng)的本地資源庫里存儲的字、詞有限，離線語音的語義識別、解析能力以及執(zhí)行力較在線語音差。為了用戶擁有更好的交互體驗，市面上大部分的車載智能語音采用離在線融合方案，以增強語音的理解能力與運行的效率。在智能語音的應用中要充分考慮用戶的聽覺、視覺感知，只有真正把握用戶的心理需求，并精準揣摩其意圖，才可以增強整體的交互體驗效果[2]。

2 長途駕駛場景下智能語音的被動性應用

2.1 降低長途駕駛的負荷

由國家統(tǒng)計局發(fā)布的《中華人民共和國2022年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》指出：2022年道路交通事故萬車死亡人數(shù)高達1.46人。長途駕駛場景下，駕駛員更易身心疲憊，從而引發(fā)交通事故。智能語音系統(tǒng)的設(shè)定，能夠降低長期駕駛所帶來的綜合性身體負荷[3]。智能語音具有感知與認知功能，在感知文本信息的基礎(chǔ)上增強其認知能力，從而能夠輕松的理解人類的指令，并在一定的范圍內(nèi)實施人機交互。

在長途駕駛中，駕駛員有時需要接聽電話，在智能語音系統(tǒng)與手機系統(tǒng)有效連接的前提下，駕駛員僅需下發(fā)語音指令就可以輕松接聽電話。此外，駕駛員還可以下發(fā)如打開空調(diào)、播放音樂、打開導航等語音指令來滿足行車需求。無論是接聽電話還是傾聽音樂，手動模式都會降低駕駛的安全性，而語音交互的方式不僅能讓駕駛員不分心就可以完成想要的操作，還能讓駕駛員感受到智能語音的貼心陪伴，為其帶來別樣的情緒體驗，降低疲憊情緒的持續(xù)發(fā)酵，從而減輕駕駛員的身體負荷。

2.2 增強人機交互的體驗感

隨著智能語音的普及，設(shè)計者更加注重用戶的情緒體驗，良好的交互體驗性也是產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵所在。智能語音系統(tǒng)的應用，必須能讓用戶在使用過程中感受到便捷與輕松，能夠幫助用戶更好的掌握產(chǎn)品使用方法，以防用戶使用產(chǎn)品過程中陷入迷茫無助的狀態(tài)[3]。此外，設(shè)計過程中還要保證語音產(chǎn)品的功能延伸性，以用戶為中心，具有良好的理解能力，并且能夠及時反饋信息給用戶。

例如，“嘿，我們怎樣才能快速到達某地，你能給我個建議嗎？”這樣的交互表達不需要駕駛員手動輸入，也不需要駕駛員自我思考，而是在人性化的語音交流過程中表達出自己的真實想法。這種交互方式不僅營造了輕松愉悅的氛圍，還能為駕駛員規(guī)劃最優(yōu)的導航路線。在方便駕駛的同時給予語音上的聲音安撫，增強了體驗效果。比如，“嘿，我想喝杯摩卡?！敝悄苷Z音會自動判斷駕駛員想喝咖啡，從而規(guī)劃最近的咖啡店并給出行駛路線。再如，“有點困，我想吹點冷風?！敝悄苷Z音會依據(jù)駕駛員的疲憊情況來調(diào)節(jié)空調(diào)溫度，通過空調(diào)制冷來增強駕駛員的開車集中度。當駕駛員說“好無聊啊”，智能語音會與之進行簡單的聊天互動，實現(xiàn)與其同行，輕松自在的交互體驗感。隨著智能語音技術(shù)的更新迭代，智能語音的功能也更強大、更完善，人們對其的需求已不在局限于用戶下發(fā)語音指令后，智能語音才去響應執(zhí)行相應操作。人們對智能語音的需求已轉(zhuǎn)變?yōu)檫m配各類行車場景，特別是長途駕駛場景下其能實時監(jiān)測駕駛員駕駛狀態(tài)識別行車風險，主動提示駕駛員駕駛風險、更加擬人的智能語音。

3 長途駕駛場景下智能語音的主動應用

3.1 防疲勞駕駛語音面部監(jiān)控與提醒

智能語音系統(tǒng)由面部監(jiān)控裝置、車載電腦以及語音播報模塊組成。當車輛啟動后，智能語音系統(tǒng)中的面部監(jiān)控裝置會同時啟動，在長途駕駛的過程中其會采集駕駛員面部與眼部特征信息，如頭部運動、面部動態(tài)、眼部虹膜信息等[4]。車載電腦里的模型會對采集到的駕駛員信息進行分析處理，從而判斷駕駛員是否處于疲勞狀態(tài)（圖2）。

這種人臉圖像處理的智能語音系統(tǒng)增強了對疲勞判斷的精準性，如果采集到的駕駛員特征向量超過模型里設(shè)定的閾值，那么說明駕駛員已經(jīng)處于疲勞狀態(tài)，則需要通過智能語音進行提醒。另外，針對不同的行車場景，智能語音會進行危險等級分類，從而發(fā)出不同的播報內(nèi)容與報警聲音。比如駕駛員已經(jīng)處于疲憊狀態(tài)且行車需要變道時，智能語音會發(fā)出警報聲并語音提醒駕駛員實施變道，以增強行車的安全性。如果長途行車臨近有服務區(qū)，那么智能語音會提醒駕駛員進入服務區(qū)休息并播報下一個服務區(qū)的里程以及耗時。

在智能語音系統(tǒng)中還會設(shè)置喚醒提示裝置，當駕駛員處于深度疲勞狀態(tài)時，該裝置會發(fā)出：“您當前已處于深度疲勞駕駛狀態(tài)，為了您的行車安全請就近停車休息”的語音提示，且會通過面部吹風或者空調(diào)制冷的方式讓駕駛員保持清醒狀態(tài)。隨著人們越來越重視行車安全，相信在未來的汽車輔助系統(tǒng)設(shè)計中，基于面部監(jiān)控與語音喚醒裝置融合設(shè)計的智能語音將會占有一席之地。

3.2 長途駕駛超速語音檢測與提醒

長途駕駛場景下超速是引發(fā)交通事故的原因之一，研究發(fā)現(xiàn)通過智能語音的人性化提醒，可以矯正駕駛員的超速習慣，降低事故發(fā)生率[5]。防超速限速流程圖如圖3所示，其中，車輛狀態(tài)模塊監(jiān)控汽車的行駛狀態(tài)信號（車速、制動壓力、加速度、車輛位置、方向盤轉(zhuǎn)角）；駕駛輸入模塊采集駕駛員加速踏板信號和制動踏板信號；環(huán)境監(jiān)測模塊采集道路上車頭時距信號與交通堵塞信號。智能巡航輔助系統(tǒng)（ACC）將上述三個模塊采集的信號傳遞至超速辨識模塊的中央處理器進行處理分析，將國家限速設(shè)為閾值（例如高速公路限速120km/h），基于閾值將超速劃分為三個等級。針對不同的超速等級有不同的限速策略以及對應的語音提醒與危險指示燈報警，提醒駕駛員已超速并幫助駕駛員降至安全速度，以保證其行車安全。

3.3 長途駕駛姿勢不規(guī)范監(jiān)測與提醒

長途駕駛場景下駕駛員長時間保持開車動作，導致姿體僵硬，容易出現(xiàn)不規(guī)范的駕駛姿勢，從而引發(fā)交通事故[6]。例如，緊急情況下因為腿部肌肉僵硬導致的制動時間長；再如，駕駛員在行車過程中使用手機導致行車過程把握方向盤不及時，從而引起不必要的交通事故。研究發(fā)現(xiàn)通過智能語音系統(tǒng)對駕駛員姿勢進行監(jiān)測以及語音提醒，可以規(guī)范駕駛員的駕駛姿勢，使其形成良好的駕駛習慣，進而降低交通事故發(fā)生率[7]。

智能語音系統(tǒng)由檢測模塊（熱釋電紅外傳感器、紅外對管傳感器、壓力監(jiān)測傳感器）、控制器以及語音播報模塊（語音播報器與揚聲器）組成。其中，熱釋電紅外傳感器用于檢測車內(nèi)是否有駕駛員；紅外對管傳感器用于檢測駕駛員頭頸位置是否規(guī)范；壓力檢測傳感器用于檢測駕駛員手腳位置是否規(guī)范；控制器用于分析處理檢測模塊收集到的數(shù)據(jù)并將處理結(jié)果發(fā)送給語音播報模塊進行語音播報提醒。不同身體部位對應的播報內(nèi)容見表1。

為了滿足不同群體對于智能語音播報的需求，同時增強語音播報的趣味性。糾正駕駛員姿勢的語音播報方式有理性語音播報與感性語音播報，駕駛員可依據(jù)自身的喜好來選擇語音播報方式。在長途駕駛場景下運用不同情感的播報方式，不僅能夠增強個體在其情緒、心理上的接納能力，還能滿足其駕駛過程中的心理與情感需求。

4 結(jié)語

隨著智能化的高速發(fā)展，智能語音已經(jīng)滲透到日常生活以及各行各業(yè)中，汽車行業(yè)也不例外。將智能語音應用到汽車上等同于給汽車裝上了嘴巴，為駕駛員帶來了更優(yōu)質(zhì)、更安全的駕駛體驗。特別是在長途駕駛場景下，通過智能語音的應用，不僅可以對疲勞駕駛進行及時提醒，還能夠?qū)Τ傩袨椤Ⅰ{駛員不良姿勢進行有效的提醒與糾正，進而降低事故發(fā)生率。在未來，除了繼續(xù)深挖長途駕駛場景下智能語音的應用，還需考慮如何存儲與保護采集到的用戶信息以及完善保護用戶隱私的法律法規(guī)。

參考文獻：

[1]賈輝，張昆，顧鵬飛. 風險駕駛行為下語音預警的語速和音量研究[J]. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2022，35（02）：157-160+164.

[2]張毅. 把風門語音提醒裝置運用到防疲勞駕駛上[J]. 班組天地，2021，（06）：52-53.

[3]任智群. 智能語音交互在駕駛過程中的應用[J]. 數(shù)碼設(shè)計，2017，6（08）：13-14.

[4]金谷香，張宏偉. 基于防疲勞駕駛下的智能語音播報系統(tǒng)[J]. 電子世界，2018，（06）：157-158.

[5]牛世峰，袁偉，李海琴，付銳，郭應時，王琳. 語音信息對駕駛?cè)顺傩袨楦深A效果研究[J]. 交通運輸系統(tǒng)工程與信息， 2016，16（05）：79-84.

[6]張關(guān)祥，李素臣. 駕駛姿勢不正確原因淺析[J].汽車運用，2008，（11）：37.

[7]王駿琦，朱嘉林，程進，姚宇軍，李光東，劉寶宇，周子肖，常創(chuàng)創(chuàng)，王繼陽，鄒小平.司機規(guī)范駕駛語音提示系統(tǒng)[J].傳感器世界，2020，26（01）：13-16.