基于云端的新能源汽车车辆语音控制系统

覃永进 陈长健 黄祖朋

摘  要：随着近几年车联网的快速发展和应用，车联网技术现在已广泛应用到汽车上。文章针对现有车联网车辆语音控制方案的缺陷，提出了基于云端的新能源汽车车辆语音控制设计方案，阐述了该方案原理及实现方式，为车联网技术及功能的快速迭代更新提供了一种新的实现方式。

关键词：新能源汽车;语音控制;云端;车联网技术;系统设计

中图分类号：U463          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）32-0097-02

Abstract： With the rapid development and application of cars in recent years， car networking technology has been widely applied to the car now. In view of the defects of the existing voice control scheme of vehicle networking， this paper puts forward a voice control design scheme of new energy vehicle based on cloud， and expounds the principle and implementation of the scheme， thus providing a new way to realize the rapid iterative updating of vehicle networking technology and functions.

Keywords： new energy vehicles; voice control; cloud terminal; car networking technology; system design

隨着互联网的快速发展，车联网技术应运而生。基于车联网技术的智能汽车已成为各大汽车厂的竞争焦点。目前，我国已成为世界汽车产销量第一大国[1]，各种智能网联黑科技和新玩法都陆续出现在了汽车上，在智能化道路上，新能源汽车以其独特的优势走在了道路的前沿。

车联网化应用最广且最受欢迎的是车辆语音控制，包括语音控制车窗、车门、空调、车灯、雨刮等等功能，为乘驾人员提供全新的、直接的、多元化的人机交互体验，解放了用户双手，提高了乘驾人员的舒适度并进一步提升了行车安全[2-3]。目前，车辆语音控制的实现方式基本是基于具有语音识别的车机端采集用户指令，实现语音识别、语义理解，车机端上CAN，通过CAN将指令传到各个执行机构，从而实现车辆语音控制[4]。该方式具有一定的局限性，不同的车型，硬件接口不同时，硬件接口需要跟随变更;另外对硬件车机端依赖大，迭代升级周期长，无法应对如今产品快速迭代、开发的节奏。

本文针对上述方式的局限性，以新能源汽车为研究对象，提出基于云端的新能源汽车车辆语音控制设计方案，该方案既可实现车内语音控制，也可以实现远程车辆语音控制;可快速响应整车开发节奏，兼容性强。

1 系统设计

1.1 系统概述

基于云端的新能源汽车车辆语音控制系统主要包含以下三个部分：车端、智能设备、云端。三个部分相互交互，以云端为核心，负责协调智能设备与车端之间的相互通信，因此该方案实现对云端要求较高，不完全依赖于车机端硬件，系统的迭代与升级大部分依靠软件升级便可实现，且系统具有OTA功能，故方案实现简单、快速，可实现快速升级迭代，兼容性强。

1.2 系统结构图

系统结构图如图1所示。车端主要负责车辆数据的采集与指令发送;智能设备可以是以下三种形式之一，即智能手机客户端APP、智能机器人、智能交互PAD，智能设备主要负责用户语音指令的采集，实现语音识别、语义理解;云端是指车联网服务平台与语音服务平台，通过语音平台实现用户指令的转化，通过车联网服务平台实时掌握车辆状态及将指令下发到车端实现车辆语音控制。

1.3 系统工作原理

本系统基于云端实现车辆的语音控制功能，所有语音指令、状态信息及控制指令通过云端实现交互与反馈。其工作原理为：

（1）语音采集。设备端具有语音采集模块，采用用户语音指令，上传至云端进行语音识别。

（2）指令处理。云端将语音控制指令处理成对应的控制指令，然后下发到车端的用户连接单位。

（3）指令下发。用户连接单位接收到控制指令之后，下发到整车CAN上。

（4）指令执行。控制指令通过CAN网络到达对应执行机构，从而实现车辆控制。

（5）结果反馈。执行机构将执行状态通过云端反馈到设备端，让用户知道语音指令是否已完成执行。

具体例子如图2所示，智能设备端采集到用户开/关车灯的语音指令，在云端处理之后下发至车端，车端执行完控制指令之后反馈执行状态到设备端，将执行状态通知给用户。

2 系统开发与实现

2.1 智能设备端的开发与实现

智能设备端包含三种形态，包括智能手机APP、智能机器人、智能交互PAD，任意一种形态都可以实现车辆语音控制功能。由于三种形态与整车直接关联少，因此可实现系统的快速迭代与开发。

（1）APP端包含移动端（iOS、Android）及后台管理及API接口三部分。iOS端采用Object-C语言进行开发，Android端采用Java语言进行开发使用volley、okhttp、butterknife等第三方库集成，后台管理采用Vue.js，ant Desgin pro框架，通过restful API的形式向API接口进行数据请求。API接口则采用Spring boot，Spring Cloud等框架技术。

（2）智能机器人和智能交互PAD端包含硬件、软件、API接口开发。主要涉及硬件选型、硬件测试、UI交互、应用开发、软件测试、数据接口匹配等。

2.2 云端开发与实现

云端包含车联网服务平台与语音服务平台。车联网服务平台统一管理车辆，需开发处理整车数据功能，管理用户账号功能，完成指令下发功能，实时掌握车辆运行情况等。语音服务平台需要开发语音识别、语义理解功能等。

2.3 车端开发与实现

为实现车辆语音控制功能，车端也需要相应的进行一定的开发。主要包括：

（1）用户连接单元：负责整车数据采集、指令下发至整车。

（2）整车控制器：实现远程控制或者语音控制时整车的上下电。

（3）车身控制器：实现车门、车窗、车灯等控制。

（4）空调控制器：实现语音或者远程控制空调功能。

3 结束语

车联网是物联网在汽车行业的应用，它能够收集汽车、行人与道路等相关信息，通过网络技术，使信息共享并相互联结，实现人、车、路的智能协同控制。综上所述，本文所提出的基于云端的新能源汽车车辆语音控制设计方案，不完全依赖于车机端的硬件，所有语音指令、状态信息及控制指令通过云端实现交互与反馈，可快速实现产品的升级与迭代。同时随着未来5G时代的到来，该方案将为车辆语音控制的发展带来全新的面貌。

参考文献：

[1]蓝玉华.我国未来汽车新能源的发展趋势研究[J].科技资讯，2015，07：236.

[2]中商产业研究院.中国智能语音行业市场发展前景研究报告（2018-2023年）[R].深圳：中商产业研究院，2018.

[3]吴腾奇.车联网发展现状分析及展望[J].汽车工业研究，2016（4）：10-15.

[4]练艺，曾晓辉.智能语音在汽车中的应用[J].无线互联科技，2018，12：23.