一種基于語音識別的車輛控制系統及其控制方法與流程

本發明屬于自動化
技術領域：
，特別涉及一種基于語音識別的車輛控制系統及其控制方法。
背景技術：
：目前國內外車載語音控制系統的開發已經有所發展。當前國內自主研發機構主要致力于車載導航系統的開發。如科大訊飛推出的新一代車載語音導航系統“智語星”，其語音識別依然依賴于網絡終端。國外對于語音識別系統的研究也沒有全面地到應用到所有本地電器的控制或汽車車身運動操控上，且目前的車載語音控制系統僅在中高端車型中有所應用，例如福特福克斯的車載多媒體通訊娛樂系統，可以通過語音口令音樂播放，撥打電話，發送短信等，還有待與進一步的普及。但是這些系統的局限性還較大，具體表現為車輛導航系統對駕駛員操控依賴程度過高，對本地電器的智能控制僅限于部分多媒體電器的操控，對車輛運動控制的整體的智能化程度不夠高。技術實現要素：為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種基于語音識別的車輛控制系統及其控制方法，使駕駛員可以通過語音指令實現車輛的運動操控以及本地電器控制。本發明采用的技術方案是：一種基于語音識別的車輛控制系統，其特征在于，包括啟動開關、主控模塊、語音獲取模塊、語音識別模塊、存儲模塊、語音提示模塊及云端信息獲取模塊，所述存儲模塊包括車輛行駛狀態存儲區和語音識別關鍵詞詞庫；所述語音獲取模塊包括麥克風、喉震式麥克風，所述喉震式麥克風可在嘈雜環境時較準確地設別出語音信號；所述語音識別模塊、存儲模塊、語音提示模塊、云端信息獲取模塊分別與主控模塊相連，所述語音識別模塊還與語音獲取模塊相連；所述語音獲取模塊采集語音信號傳輸給語音識別模塊，所述語音識別模塊將處理后的信息傳輸給主控模塊；所述語音提示模塊、存儲模塊、云端信息獲取模塊與主控模塊之間均為雙向通信；所述云端信息獲取模塊為車載導航儀，用于獲取云端導航信息與云端天氣情況。上述方案中，所述主控模塊還可與移動端平臺雙向通信，實現在移動端平臺操作車輛控制系統。一種基于語音識別的車輛控制方法，包括如下步驟：S1，啟動開關開啟車輛控制系統；S2，麥克風獲取空氣傳播的語音信號、喉震式麥克風獲取使用者喉嚨振動信號，并將獲取的語音信號及喉嚨振動信號傳輸給語音識別模塊；S3，語音識別模塊對獲取的語音信號及喉嚨振動信號同時進行設別，選擇與語音識別關鍵詞詞庫吻合度較高的信號作為有效控制信號，并傳輸給主控模塊；S4，主控模塊依據識別的語音信號對車輛進行控制；S5，由主控模塊控制語音提示模塊，將車輛控制執行情況反饋給駕駛員。進一步，所述S2中麥克風獲取空氣傳播的語音信號、喉震式麥克風獲取使用者喉嚨振動信號均采用一級口令模式，一級口令在語音獲取模塊中驗證正確之后的口令為有效口令；一級口令驗證正確之后，若駕駛員發出語音指令，麥克風與喉震式麥克風同時對語音指令進行采集。進一步，所述一級口令分為導航目的地口令與語音控制口令兩種。進一步，所述S4具體為：主控模塊對識別的語音信號進行判斷，若該識別的語音信號與車輛行駛狀態存儲區中存儲的當前車輛行駛狀態存在邏輯互鎖關系則判定為無效指令，若無邏輯互鎖關系則判定為有效指令；若有效指令為車輛行駛指令時，則車輛控制系統綜合云端導航信息、云端天氣情況確定車輛的行駛轉動角度、行駛速度，控制車輛行駛；若有效指令為行駛目的地指令時，則車輛控制系統利用云端導航信息、云端天氣情況合理安排車輛的行駛路線、行駛速度，并根據駕駛員后續指令實時修改行駛路線與速度；若有效指令為呼叫求助信號時，由移動端平臺發出指令撥打預設電話求助，電話接通之后自動播報車輛當前位置信息、行駛信息與駕駛員對車輛的控制情況。進一步，所述車輛控制系統安排車輛行駛速度的過程為：由云端信息獲取模塊獲取當前道路的最高車速與最低車速并傳輸給主控模塊，利用加權公式得出車輛控制系統當前期望速度，將當前期望速度與道路的最高車速、最低車速進行對比，獲得控制車速。進一步，所述加權公式為Vα＝(-α÷90°)×10和Vi＝V0+Vα+A+B+C+D，其中Vα為轉彎角加權速度，α為轉彎角角度，Vi為車輛控制系統當前期望速，V0為車輛控制系統行駛基礎速度，A、B、C、D為天氣情況的加權系數。本發明的有益效果：本發明可以幫助駕駛員實現語音指令控制車輛行駛；其中喉震式麥克風與普通麥克風同時采集信號可以讓系統在嘈雜環境下依舊保持良好對的識別精度；一級指令可以防止語音指令的誤識別，增加系統的安全性；語音指令內部邏輯互鎖可以減少駕駛員的錯誤指令帶來的危險；結合云端信息的控制系統使得系統對于車輛的控制更加合理而有效。附圖說明圖1為基于語音識別的車輛控制系統的結構示意圖；圖2為車輛語音控制方法的流程圖；圖3為車輛控制系統執行前進/后退指令控制方法流程圖；圖4為車輛控制系統執行左轉/右轉指令控制方法流程圖。具體實施方式以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述，但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。如圖1所示，一種基于語音識別的車輛控制系統，包括啟動開關、主控模塊(STM32系列)、語音獲取模塊、語音識別模塊(LD3320為核心的語音識別芯片)、存儲模塊(SD卡)、語音提示模塊(喇叭)及云端信息獲取模塊，存儲模塊包括車輛行駛狀態存儲區和語音識別關鍵詞詞庫；語音獲取模塊包括麥克風、喉震式麥克風，喉震式麥克風可在嘈雜環境時較準確地設別出語音信號；啟動開關用于啟動車輛控制系統，主控模塊用于控制車輛運動、車載電器的使用、編輯控制車輛不同行駛狀態之間的互鎖關系，語音獲取模塊用于車輛控制系統啟動后實時獲取語音指令，語音識別模塊用于對語音特征提取、關鍵詞識別、語音識別關鍵詞比對以及結果判定，存儲模塊用于存儲當前車輛行駛狀態及所需的語音指令關鍵詞庫，云端信息獲取模塊用于獲取云端導航信息與云端天氣情況，語音識別關鍵詞庫包括車輛行駛及使用中常用語音指令并可以根據用戶實際使用情況進行編輯添加；語音識別模塊、存儲模塊、語音提示模塊、云端信息獲取模塊分別與主控模塊相連，語音識別模塊還與語音獲取模塊相連；語音獲取模塊采集語音信號傳輸給語音識別模塊，語音識別模塊將處理后的信息傳輸給主控模塊；語音提示模塊、存儲模塊、云端信息獲取模塊與主控模塊之間均為雙向通信；云端信息獲取模塊為車載導航儀；主控模塊還可與移動端平臺雙向通信，實現在移動端平臺操作車輛控制系統。一種基于語音識別的車輛控制系統的工作過程為：啟動開關開啟車輛控制系統，麥克風獲取空氣傳播的語音信號、喉震式麥克風獲取使用者喉嚨振動信號，并將其傳給語音識別模塊；語音識別模塊對獲取的語音信號及喉嚨振動信號同時進行設別，選擇與語音識別關鍵詞詞庫吻合度較高的信號作為有效控制信號，傳輸給主控模塊；主控模塊根據獲得的有效控制信號綜合當前車輛行駛邏輯互鎖，并調用車輛行駛狀態存儲區存儲的當前車輛行駛狀態和云端信息獲取模塊獲取的導航信息、天氣情況綜合規劃車輛的行駛轉動角度、行駛速度、行駛路徑等參數，通過CAN總線對車輛行駛與本地電器進行控制并通過語音提示模塊將控制情況反饋給駕駛員。作為一個可選工作平臺-移動端平臺可以與主控模塊雙向通信，實現在移動端平臺操作車輛控制系統。一種基于語音識別的車輛控制方法，如圖2所示，包括步驟：S1，啟動開關開啟車輛控制系統。S2，麥克風獲取空氣傳播的語音信號、喉震式麥克風獲取使用者喉嚨振動信號，并將獲取的語音信號及喉嚨振動信號傳輸給語音識別模塊；麥克風獲取空氣傳播的語音信號、喉震式麥克風獲取使用者喉嚨振動信號均采用一級口令(導航目的地口令與語音控制口令)模式，一級口令在語音獲取模塊中驗證正確之后的口令為有效口令；一級口令驗證正確之后，若駕駛員發出語音指令，麥克風與喉震式麥克風同時對語音指令進行采集。S3，語音識別模塊對獲取的語音信號及喉嚨振動信號同時進行設別，選擇與語音識別關鍵詞詞庫吻合度較高的信號作為有效控制信號，并傳輸給主控模塊。S4，主控模塊依據識別的語音信號對車輛進行控制；主控模塊對識別的語音信號進行判斷，若該識別的語音信號與車輛行駛狀態存儲區中存儲的當前車輛行駛狀態存在邏輯互鎖關系則判定為無效指令，若無邏輯互鎖關系則判定為有效指令；若有效指令為車輛行駛指令時，則車輛控制系統綜合云端導航信息、云端天氣情況確定車輛的行駛轉動角度、行駛速度，控制車輛行駛；若有效指令為行駛目的地指令時，則車輛控制系統利用云端導航信息、云端天氣情況合理安排車輛的行駛路線、行駛速度，并根據駕駛員后續指令實時修改行駛路線與速度；若有效指令為呼叫求助信號時，由移動端平臺發出指令撥打預設電話求助，電話接通之后自動播報車輛當前位置信息、行駛信息與駕駛員對車輛的控制情況。車輛控制系統執行前進與后退指令時，系統會調用導航信息，判斷是否允許作出后退指令，再根據當前道路最高時速與最低時速限制車輛車速變化范圍，并根據云端導航信息模塊獲取的當前天氣環境(如雨天、雪天、結冰、正常路況等)、路面潮濕程度確定車輛行駛速度并根據駕駛員后續加速或者減速指令進行相應調整；如圖3所示。車輛控制系統執行左轉與右轉轉向指令時，系統根據導航信息確定當前道路狀況，判斷是否允許作出該指令，再根據道路方向確定車輛的轉向角度，轉向角度可根據駕駛員后續指令進行動態調整，最后根據當前道路限速、車輛所處天氣環境對車輛轉向速度進行確定；如圖4所示。車輛控制系統安排車輛行駛速度的過程如下：由云端信息獲取模塊獲取當前道路的最低車速V1與最高車速V2，若道路無最低車速要求則V1＝0，并設置汽車正常行駛最低車速為V3＝20km/h；由云端信息獲取模塊獲取當前行駛路面信息與天氣信息，不同天氣狀況對應的加權系數如表1所示；表1路面天氣情況加權系數天氣情況是否雨天加權系數A＝-5加權系數A＝0雪天加權系數B＝-5加權系數B＝0結冰加權系數C＝-10加權系數C＝0濃霧加權系數D＝-5加權系數D＝0利用云端信息獲取模塊獲取轉彎角角度α，根據加權公式(1)得到轉彎角加權速度Vα；Vα＝(-α÷90°)×10(1)設置車輛控制系統行駛基礎速度為V0，利用加權公式(2)得到車輛控制系統當前期望速度Vi；Vi＝V0+Vα+A+B+C+D(2)將Vi與V1、V2、V3比較，若max(V1,V3)≤Vi≤V2，則控制車輛行駛車速V＝Vi；若V＜max(V1,V3)，則控制車輛行駛車速V＝max(V1,V3)；若Vi＞V2則車速V＝V2。S5，由主控模塊控制語音提示模塊，將車輛控制執行情況反饋給駕駛員。以上對本發明所提供的一種基于語音識別的汽車控制系統及其控制方法進行了詳細介紹，本發明應用了具體個例對本發明的原理和實施方式進行了闡述，所要說明的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3