基于認(rèn)知大模型的汽車故障燈消除方法探討

沈瓊 劉劍琴 朱家俊 汪鑫禹

摘要：隨著信息化的發(fā)展，科技的進(jìn)步已經(jīng)能夠顯著地突出人類社會(huì)步入了人工智能時(shí)代，其中最具代表性的是認(rèn)知大模型的出現(xiàn)。人工智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都開始了“1+N”的研究，汽車領(lǐng)域也隨之邁入了新型科技時(shí)代發(fā)展階段。目前，汽車安全性能領(lǐng)域中的車輛診斷系統(tǒng)已經(jīng)能夠通過(guò)故障燈的形式，實(shí)時(shí)向駕駛員反饋車輛的運(yùn)行狀態(tài)。然而，故障燈的存在可能對(duì)駕駛員造成一定困擾，特別是在不影響駕駛安全的情況下消除故障燈的需求日益增加。為此，研究了汽車故障燈在應(yīng)用認(rèn)知大模型技術(shù)下的新型消除方法。該方法需要通過(guò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)，訓(xùn)練一個(gè)能夠理解和解析故障燈含義的認(rèn)知大模型，利用模型預(yù)測(cè)駕駛員可能采取的消除故障燈的行為，生成相應(yīng)的控制指令，并通過(guò)車載電子控制系統(tǒng)執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)故障燈的消除。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知大模型；深度學(xué)習(xí)；汽車故障燈；新型消除方法

中圖分類號(hào)：U472.9? 收稿日期：2023-09-20

DOI：1019999/jcnki1004-0226202406026

1 前言

基于大模型掀起的人工智能新一代浪潮，汽車行業(yè)成為與人工智能融合研究的重要領(lǐng)域[1]。從科大訊飛發(fā)布星火認(rèn)知大模型的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)大模型的核心能力，及發(fā)布汽車、教育、辦公及數(shù)字員工領(lǐng)域的應(yīng)用成果中[2]，可以預(yù)測(cè)人工智能將在未來(lái)應(yīng)用到多元領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)多維度垂直融合[3]。

隨著科技的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)同步保持持續(xù)的創(chuàng)新和升級(jí)。汽車安全性能作為衡量汽車質(zhì)量的重要指標(biāo)，一直以來(lái)都是各大汽車制造商、相關(guān)研究機(jī)構(gòu)及用戶關(guān)注的焦點(diǎn)[4-5]。為了確保車輛的安全和可靠運(yùn)行，汽車制造商在車輛中集成了大量的傳感器和控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的各種運(yùn)行參數(shù)，并在出現(xiàn)異常時(shí)通過(guò)故障燈的形式向駕駛員發(fā)出警告，即為汽車安全性能領(lǐng)域中的汽車故障診斷，它是現(xiàn)代汽車行業(yè)中的一個(gè)重要研究課題，目的是通過(guò)分析和檢測(cè)汽車各個(gè)部件的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)確定車輛是否存在故障[6]。其中，故障燈提示系統(tǒng)就是作為一種重要的輔助駕駛功能，是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車運(yùn)行狀態(tài)的重要手段，對(duì)于保障駕駛員和乘客的生命安全具有重要意義[7]。然而，傳統(tǒng)的故障燈提示系統(tǒng)存在一定的局限性，如誤報(bào)率高、信息傳遞不清晰等問題，這些問題可能導(dǎo)致駕駛員對(duì)潛在危險(xiǎn)的忽視，從而增加交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，故障燈的存在可能對(duì)駕駛員造成一定的困擾。一方面，駕駛過(guò)程中故障燈顯示會(huì)分散駕駛員的注意力，影響駕駛安全；另一方面，在一些并不影響車輛正常運(yùn)行的小問題導(dǎo)致故障燈亮起，同樣會(huì)給駕駛員帶來(lái)不必要的壓力。因此，及時(shí)識(shí)別和消除汽車故障至關(guān)重要。

隨著人工智能技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，深度學(xué)習(xí)技術(shù)由于其強(qiáng)大的模式識(shí)別能力，被廣泛應(yīng)用于汽車故障診斷和預(yù)測(cè)[8-9]。然而，如何利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障燈的消除，仍然是一個(gè)開放的研究問題。

本文將針對(duì)汽車故障燈傳統(tǒng)的消除方法進(jìn)行分析和探究，找出關(guān)鍵問題，并在認(rèn)知大模型的技術(shù)下提出汽車故障燈消除的新型方法。該方法需要通過(guò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)，訓(xùn)練一個(gè)能夠理解和解析故障燈含義的認(rèn)知大模型，利用模型預(yù)測(cè)駕駛員可能采取的消除故障燈的行為，生成相應(yīng)的控制指令，來(lái)通過(guò)車載電子控制系統(tǒng)執(zhí)行指令消除故障燈，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)分析、輔助決策，解決駕駛員駕駛過(guò)程中的不安，確保駕駛員能夠保持平靜的心態(tài)，保證安全駕駛。本文的主要研究路線如圖1所示。

2 汽車故障燈傳統(tǒng)消除方法

一輛汽車上有上百種故障燈，其中汽車故障燈按照其功能和警示嚴(yán)重程度可分為三種：指示類、提示類、警示類[10]。a.指示類用來(lái)說(shuō)明車輛的一些基本狀況，表示車輛目前的一個(gè)工作狀態(tài)，便于了解車輛的各項(xiàng)功能和狀態(tài)，例如燈光系統(tǒng)指示燈、水溫指示燈、燃油量指示燈等。b.提示類用來(lái)說(shuō)明車輛當(dāng)前狀態(tài)不正?；蛘卟僮鞑徽_，例如安全帶提示燈、車門開啟提示燈等。c.警示類說(shuō)明車輛存在故障，需要維修，例如發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈、剎車系統(tǒng)故障燈等。

此外，汽車故障燈從顏色上劃分也有三種類型：綠色、黃色和紅色[11]。a.綠色即功能指示燈，主要是起提示作用，如倒車?yán)走_(dá)、巡航系統(tǒng)、動(dòng)力模式開關(guān)、換擋提示燈等。b.黃色是故障警示燈和功能指示燈，用來(lái)說(shuō)明車輛當(dāng)前狀態(tài)不正?；蛘卟僮鞑徽_，起警示作用，如ABS燈、發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈、牽引力控制指示燈等。c.紅色則是故障警告燈，說(shuō)明車輛存在故障，需要維修，起嚴(yán)重的警示作用，如安全帶指示燈、電瓶指示燈等。

汽車故障燈的顯示是通過(guò)車輛故障檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行完成的。當(dāng)汽車某個(gè)部位發(fā)生故障或異常，儀表盤上相應(yīng)的故障指示燈就會(huì)亮起。汽車儀表盤故障燈是車輛電子控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，由車輛電子控制系統(tǒng)中的故障診斷系統(tǒng)控制。當(dāng)車輛電子控制系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)，故障診斷系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)故障，并將故障信息存儲(chǔ)在故障診斷系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。同時(shí)，故障診斷系統(tǒng)會(huì)向儀表盤故障燈發(fā)送信號(hào)，使其發(fā)出警告燈光，以此來(lái)提示駕駛員。

通常情況下，儀表盤故障燈的亮燈并不一定意味著車輛電子控制系統(tǒng)中出現(xiàn)了故障。但是，由于大部分駕駛員對(duì)車上的儀表盤故障燈顯示并不熟悉，通過(guò)故障燈的提示，駕駛員不知道對(duì)應(yīng)的含義，無(wú)法判斷故障處理的緊急性，尤其在駕駛過(guò)程中發(fā)現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重影響駕駛員的心態(tài)，給駕駛員造成壓力，將帶來(lái)駕駛安全隱患。另外，即使駕駛員自行通過(guò)查找說(shuō)明書得知對(duì)應(yīng)故障燈顯示的含義，也無(wú)法判斷其安全性能的影響程度，同樣不知道如何處理。最后，為保證駕駛安全，保障汽車的安全性能，駕駛員只能選擇至維修店找對(duì)應(yīng)的維修人員進(jìn)行檢測(cè)得到結(jié)果，進(jìn)而判斷故障部位。

然而，專業(yè)的維修人員也無(wú)法做到只看對(duì)應(yīng)的故障燈提示就能判斷出對(duì)應(yīng)的問題所在，需要借助外部設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而查出故障部位，判斷是否需要維修。故障診斷儀是一種專門用于檢測(cè)車輛電子控制系統(tǒng)故障的設(shè)備，可以讀取車輛電子控制系統(tǒng)中存儲(chǔ)的故障碼，根據(jù)故障碼可以確定車輛電子控制系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障類型，最終確定故障類型，對(duì)應(yīng)進(jìn)行更換部件進(jìn)而清除故障碼或直接清除故障碼，消除故障燈提示。傳統(tǒng)的汽車故障燈檢測(cè)需要使用故障診斷儀進(jìn)行檢測(cè)，查出車輛電子控制系統(tǒng)中的故障。傳統(tǒng)的故障燈消除方法如圖2所示。

3 汽車故障燈新型消除方式

近年來(lái)，人工智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域取得了顯著的成果，其中認(rèn)知大模型作為一種先進(jìn)的人工智能技術(shù)，已經(jīng)在自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺等領(lǐng)域取得了重要突破[12-13]。認(rèn)知大模型通過(guò)模擬人類大腦的認(rèn)知過(guò)程，具有較強(qiáng)的理解和推理能力，可以有效地處理復(fù)雜的問題[14-15]。因此，將認(rèn)知大模型應(yīng)用于汽車故障燈提示系統(tǒng)的研究具有重要的理論和實(shí)踐意義。

在汽車安全性能領(lǐng)域，認(rèn)知大模型可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車的各種運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的分析，可以準(zhǔn)確地判斷出汽車是否存在故障，并給出相應(yīng)的解決建議。

同時(shí)，隨著信息化、智能化映射到各個(gè)領(lǐng)域，汽車智能化同步迅速發(fā)展，汽車中控屏（即車載信息娛樂系統(tǒng)）在現(xiàn)代汽車中扮演著越來(lái)越重要的角色，中控屏已經(jīng)從一個(gè)單純的娛樂和輔助工具轉(zhuǎn)變?yōu)檐囕v的核心部分。原本只是用來(lái)顯示儀表盤信息的屏幕，現(xiàn)在已經(jīng)可以集成導(dǎo)航、音樂播放、電話接聽等多種功能，為駕駛員和乘客提供了許多便利服務(wù)。

而在汽車出現(xiàn)故障后，提示的故障燈不僅在儀表盤上顯示，同時(shí)在中控屏上準(zhǔn)確識(shí)別、顯示標(biāo)識(shí)，并給顯示故障說(shuō)明和解決方案，將產(chǎn)生新的探討和研究方向。

為解決傳統(tǒng)的故障燈消除方式的漏洞，借助人工智能技術(shù)，將儀表盤故障燈顯示與汽車中控屏相結(jié)合，在汽車故障診斷系統(tǒng)和汽車中控屏中導(dǎo)入認(rèn)知大模型，構(gòu)建新型的故障燈消除方式。實(shí)現(xiàn)智能化故障燈消除方式，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行探討和研究：

a.自動(dòng)識(shí)別汽車故障燈信號(hào)。建立故障燈說(shuō)明信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將故障燈圖解說(shuō)明書、基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、安全等級(jí)劃分，以及對(duì)應(yīng)參數(shù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，并通過(guò)訓(xùn)練認(rèn)知大模型，使其能夠自動(dòng)識(shí)別汽車儀表盤上的故障燈信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

b.分析故障原因。認(rèn)知大模型根據(jù)當(dāng)前故障結(jié)果，結(jié)合歷史故障數(shù)據(jù)和車輛運(yùn)行狀態(tài)，分析出故障的可能原因，為駕駛員提供更詳細(xì)的故障信息。

c.提供解決方案。根據(jù)故障原因，認(rèn)知大模型可以為駕駛員提供相應(yīng)的全面的解決方案，如建議駕駛員停車檢查、聯(lián)系維修人員等。

d.預(yù)測(cè)潛在故障。通過(guò)對(duì)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)知大模型可以預(yù)測(cè)出車輛可能出現(xiàn)的潛在故障，提醒駕駛員提前進(jìn)行維修保養(yǎng)。

e.個(gè)性化服務(wù)。認(rèn)知大模型可以根據(jù)駕駛員的駕駛習(xí)慣和車輛使用情況，為駕駛員提供個(gè)性化的故障診斷和維修建議。

為了實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化的汽車故障燈新型消除方法，需要完成大量的基礎(chǔ)工作，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行展開研究工作：

a.數(shù)據(jù)收集：收集大量的汽車故障數(shù)據(jù)，包括故障燈信號(hào)、車輛運(yùn)行狀態(tài)、歷史故障記錄等，用于訓(xùn)練和優(yōu)化認(rèn)知大模型。

b.模型訓(xùn)練：利用收集到的數(shù)據(jù)，訓(xùn)練認(rèn)知大模型，使其能夠準(zhǔn)確識(shí)別汽車故障燈信號(hào)、分析故障原因、提供解決方案等。

c.系統(tǒng)集成：將訓(xùn)練好的認(rèn)知大模型集成到汽車故障診斷系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能診斷。

d.系統(tǒng)測(cè)試與優(yōu)化：對(duì)集成好的系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，評(píng)估其性能和準(zhǔn)確性，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

通過(guò)認(rèn)知大模型的導(dǎo)入，結(jié)合汽車故障診斷系統(tǒng)和中控屏系統(tǒng)的升級(jí)，故障燈消除的方式將進(jìn)入全新的發(fā)展局面。不僅能夠優(yōu)化傳統(tǒng)的故障燈消除流程，同時(shí)其專用的故障檢測(cè)儀已不再是必需品。新型的故障燈消除方式將由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行故障燈檢測(cè)，自動(dòng)分析故障原因，生成解決方案，駕駛員根據(jù)具體的方案內(nèi)容判斷處理故障的緊急性，最終通過(guò)維修或自動(dòng)消除故障燈。新型的故障燈消除方法如圖3所示。

4 傳統(tǒng)消除方法與新型消除方法對(duì)比

傳統(tǒng)的汽車故障燈消除方式主要是通過(guò)駕駛員手動(dòng)操作或到專業(yè)的汽車維修店進(jìn)行處理。例如，當(dāng)故障燈亮起時(shí)，駕駛員需要查閱車輛手冊(cè)，了解故障燈的具體含義，然后根據(jù)手冊(cè)上的指導(dǎo)進(jìn)行相應(yīng)的處理，如檢查車輛的油量、胎壓等。如果故障是由小問題引起的，駕駛員可能需要等待一段時(shí)間，讓系統(tǒng)自動(dòng)修復(fù)；如果故障無(wú)法自動(dòng)修復(fù)，駕駛員則需要將車輛送到專業(yè)的汽車維修店進(jìn)行檢查和修理。

然而，這種傳統(tǒng)的消除方式存在以下問題：

a.對(duì)于一些不懂車或者不熟悉車輛系統(tǒng)的駕駛員來(lái)說(shuō)，理解和處理故障燈可能會(huì)比較困難。

b.即使故障燈是因小問題引起的，駕駛員也需要等待一段時(shí)間才能消除，這個(gè)現(xiàn)象和過(guò)程可能會(huì)給駕駛員帶來(lái)不必要的壓力和困擾。

c.如果故障無(wú)法自動(dòng)修復(fù)，駕駛員需要將車輛送到專業(yè)的汽車維修店進(jìn)行檢查和修理，不僅需要花費(fèi)時(shí)間和金錢，而且可能會(huì)影響駕駛員的正常出行。

相比之下，基于認(rèn)知大模型的汽車故障燈有以下消除方式具有明顯的優(yōu)勢(shì)：

a.該方法利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練了一個(gè)能夠理解和解析故障燈含義的認(rèn)知大模型，可以自動(dòng)識(shí)別和處理各種類型的故障燈。

b.該方法可以根據(jù)駕駛員的個(gè)人習(xí)慣和需求，提供個(gè)性化的故障燈消除服務(wù)，大大提高了消除故障燈的效率和便利性。

c.由于該方法是通過(guò)車載電子控制系統(tǒng)執(zhí)行控制指令來(lái)消除故障燈的，因此不會(huì)對(duì)車輛的正常運(yùn)行造成影響。

與傳統(tǒng)的故障燈提示及解決方式相比，基于認(rèn)知大模型的故障燈提示及解決方式具有更高的準(zhǔn)確率和更好的用戶體驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷進(jìn)步，更多的人工智能技術(shù)應(yīng)用到汽車領(lǐng)域，汽車故障診斷系統(tǒng)也在不斷地完善和發(fā)展?；谡J(rèn)知大模型的汽車故障燈消除方法具有可行性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，它能為駕駛員提供更加智能化、個(gè)性化、高效化的故障診斷和維修服務(wù)，保證駕駛員的內(nèi)部安全駕駛性能，提高駕駛員的駕駛體驗(yàn)度。然而，這一領(lǐng)域的研究仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)質(zhì)量、模型泛化能力、系統(tǒng)穩(wěn)定性等，需要研究團(tuán)隊(duì)不斷努力和探索。

同時(shí)，隨著汽車科技的不斷發(fā)展，對(duì)汽車中控屏顯示故障標(biāo)識(shí)和說(shuō)明也在不斷地完善。未來(lái)的趨勢(shì)將包括更先進(jìn)的人工智能技術(shù)和更智能的用戶界面設(shè)計(jì)，以提供更好的用戶體驗(yàn)和故障診斷能力。

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作者簡(jiǎn)介：

沈瓊，女，1991年生，助教，研究方向?yàn)橹腔蹧Q策、推薦系統(tǒng)、嵌入式開發(fā)。

基金項(xiàng)目：安徽信息工程學(xué)院汽車智能軟件與系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心（23kjcxpt001）；安徽省科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于知識(shí)圖譜的機(jī)器人任務(wù)規(guī)劃研究”（2023AH052916）；安徽省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目“基于IIC的車載多聯(lián)屏通信設(shè)計(jì)方法研究”（KJ2021A1207）