汽車人機(jī)交互平臺(tái)及多模式操控的實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　汽車人機(jī)交互平臺(tái)及多模式操控的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　摘 要：智能化是執(zhí)行器的必然趨勢(shì)，汽車制造商對(duì)汽車升級(jí)換代和客戶不斷要求的新功能使得汽車中的執(zhí)行器不斷增多，而集成電路使得執(zhí)行器的智能化成為可能。多模式操控是基于中央微機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，包括中央微機(jī)的智能化設(shè)計(jì)、多模式操控的嵌入式軟件設(shè)計(jì)以及操控模式切換方法?？梢酝ㄟ^(guò)語(yǔ)音操控和觸摸按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的操控。 </p><p&g

2、t;　　關(guān)鍵詞：汽車；人機(jī)交互；語(yǔ)音操控；觸摸按鈕 </p><p>　　1中央微機(jī)智能化設(shè)計(jì) </p><p><b>　　1.1中央微機(jī) </b></p><p>　　中央微機(jī)是在一臺(tái)普通車載微機(jī)的基礎(chǔ)上添加一個(gè)控制器，使其具備骨干網(wǎng)通信能力。該微機(jī)采用了NS公司的GX1-300處理器，主頻300MHz， 128M內(nèi)存，軟件環(huán)境采用了嵌入式

3、Windows CE操作系統(tǒng)作為運(yùn)行平臺(tái)。經(jīng)過(guò)智能化設(shè)計(jì)后，該微機(jī)與骨干網(wǎng)和電力網(wǎng)具有標(biāo)準(zhǔn)的接插件，包括骨干網(wǎng)接插件；通過(guò)一個(gè)串行通信口與控制器進(jìn)行信息交換，進(jìn)而與車載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。該微機(jī)的人機(jī)輸入包括：a）基于麥克風(fēng)的語(yǔ)音輸入；b>觸摸屏輸入。 </p><p><b>　　1.2觸摸按鈕 </b></p><p>　　觸摸按鈕用于實(shí)際電器操作；功能按鈕用

4、于換頁(yè)顯示，不對(duì)實(shí)際電器進(jìn)行操作。按鈕具有“按下”、“彈起”兩種狀態(tài)，因此可以利用按鈕的狀態(tài)來(lái)指示電器的狀態(tài)。具有2種狀態(tài)的電器，可采用1個(gè)按鈕來(lái)指示其“關(guān)閉”和“打開(kāi)”狀態(tài)，并在不同狀態(tài)下對(duì)“單擊”操作做不同定義。在“彈起”狀態(tài)下，點(diǎn)擊可定義為打開(kāi)操作，在“按下”狀態(tài)下點(diǎn)擊可定義為關(guān)閉操作。對(duì)操作數(shù)大于2的電器，可根據(jù)實(shí)際操作習(xí)慣采用多個(gè)按鈕來(lái)進(jìn)行操作。每個(gè)操控按鈕由2幅圖片表示，分別表示按鈕“按下”和“彈兩種狀態(tài)。 </p&g

5、t;<p><b>　　1.3語(yǔ)音智能 </b></p><p>　　本課題研究選用中科模式識(shí)別的Pattek引擎，該引擎能識(shí)別漢語(yǔ)語(yǔ)音，對(duì)中等詞匯量（500詞以下）的識(shí)別效率達(dá)到90%以上，運(yùn)行時(shí)占內(nèi)存不超過(guò)820K 。語(yǔ)音詞表是語(yǔ)音識(shí)別引擎能直接識(shí)別的單詞的集合，語(yǔ)音引擎根據(jù)駕駛員聲音的錄音從引擎中挑選出最像的單詞，因此語(yǔ)音操控主要是設(shè)計(jì)語(yǔ)音詞表[1]。在語(yǔ)音操控方式中，用

6、戶將意圖表達(dá)成語(yǔ)音命令，然后由系統(tǒng)進(jìn)行意圖識(shí)別并以指令的形式傳達(dá)至被控對(duì)象，達(dá)到利用語(yǔ)音命令對(duì)電器進(jìn)行操控的目的。同時(shí)由于在車載環(huán)境下，各種聲音干擾較大，因此還要對(duì)干擾進(jìn)行處理。 </p><p>　　為了充分照顧駕駛員的說(shuō)話習(xí)慣，充分利用語(yǔ)音引擎所能承受的詞表容量，采用模糊語(yǔ)音命令對(duì)電器進(jìn)行語(yǔ)音控制。由于漢語(yǔ)中存在大量同義詞，一個(gè)電器往往存在著不同的叫法，因此語(yǔ)音命令必須包含：1）所有的電器可能用到的稱謂，屬于

7、名詞；2）操控電器可能用到的動(dòng)作詞，屬于動(dòng)詞。因此語(yǔ)音命令具有不精確性和模糊性。 </p><p><b>　　2操控模式切換 </b></p><p>　　語(yǔ)音操控、觸摸操控兩種模式之間需要進(jìn)行合理的切換。多模式操控軟件設(shè)計(jì)中央微機(jī)的軟件開(kāi)發(fā)采用嵌入式C++語(yǔ)言，并在嵌入式操作系統(tǒng)WinCE上運(yùn)行。車載微機(jī)從SCI串行口得到電器的狀態(tài)信息，更新后保存在微機(jī)內(nèi)存的電器

8、工作狀態(tài)變量中，利用時(shí)間中斷程序，使得觸摸屏按鍵狀態(tài)與電器工作狀態(tài)同步，并向界面輸出；微機(jī)面板按鍵用于頁(yè)面控制，觸摸屏按鈕則分為電器控制和翻頁(yè)操作，如果是電器控制，則發(fā)送控制指令，否則就切換頁(yè)面[2]；語(yǔ)音輸入得到語(yǔ)音命令，根據(jù)電器語(yǔ)音命令模糊集，通過(guò)直接命令匹配的方法直接得到駕駛員意圖，如果是電器控制則利用命令匹配輸出控制指令，否則就進(jìn)行翻頁(yè)控制。由于語(yǔ)音操控和觸摸操控在同一個(gè)嵌入式WinCE程序下完成，語(yǔ)音命令的識(shí)別結(jié)果可以用等效的

9、觸摸按鈕操作來(lái)表示，因此語(yǔ)音操控指令與觸摸操控指令預(yù)先合并，利用觸摸按鈕狀態(tài)來(lái)指示。 </p><p>　　3多模式操控軟件設(shè)計(jì) </p><p>　　網(wǎng)關(guān)主要功能是實(shí)現(xiàn)兩種不同協(xié)議數(shù)據(jù)幀的透明轉(zhuǎn)換與傳輸。RS 一232協(xié)議數(shù)據(jù)幀是以單字節(jié)為一個(gè)報(bào)文，而CAN協(xié)議數(shù)據(jù)幀是以多字節(jié)（2一13字節(jié)）為一個(gè)報(bào)文，其中標(biāo)準(zhǔn)幀由2個(gè)字節(jié)的仲裁域和控制域，擴(kuò)展幀為5個(gè)字節(jié)，每幀包含0-8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)域

10、。因此，要實(shí)現(xiàn)二者數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，需要對(duì)報(bào)文進(jìn)行重新拆分與組合。若要實(shí)現(xiàn)RS一232總線到CAN的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與發(fā)送，首先根據(jù)網(wǎng)關(guān)UART端口所接收第一個(gè)字節(jié)來(lái)判斷需接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，并按照CAN數(shù)據(jù)幀格式依次接收存儲(chǔ)到RS一232接收緩存區(qū)；然后調(diào)用協(xié)議轉(zhuǎn)換函數(shù)，協(xié)議轉(zhuǎn)換函數(shù)根據(jù)接收緩存區(qū)的第二個(gè)字節(jié)來(lái)確定數(shù)據(jù)幀的格式與類型，根據(jù)所發(fā)數(shù)據(jù)幀類型的不同選擇對(duì)應(yīng)控制域[3]，來(lái)確定所發(fā)數(shù)據(jù)域內(nèi)字節(jié)長(zhǎng)度；調(diào)用CAN發(fā)送函數(shù)將RS一232接收緩存

11、區(qū)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)載人CAN控制器發(fā)送郵箱；最后，置發(fā)送請(qǐng)求使能位將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到CAN總線上，總線上的其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)ID標(biāo)識(shí)來(lái)判斷是否接收，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制功能。 </p><p>　　同理，若要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀從CAN到RS一232發(fā)送，只需對(duì)上述過(guò)程反向進(jìn)行即可。當(dāng)CAN總線有數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)，通過(guò)CAN中斷接收函數(shù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到CAN控制器接收郵箱；然后調(diào)取相應(yīng)轉(zhuǎn)換函數(shù)依次將接收郵箱CAN數(shù)據(jù)幀拆分為單字節(jié)，通過(guò)RS一232端口發(fā)送

12、；最后，人機(jī)交互系統(tǒng)可將接收數(shù)據(jù)整合，在顯示界面窗口顯示。 </p><p>　　4多模式操控實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 </p><p>　　根據(jù)多模式操控的設(shè)計(jì)方法，建立了多模式操控實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于驗(yàn)證語(yǔ)音操控與觸摸操控[4]。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)能很好的識(shí)別出該詞表中的語(yǔ)音命令，并判別駕駛員的意圖，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)語(yǔ)音控制遠(yuǎn)近光燈、示廓燈及霧燈的開(kāi)啟和關(guān)閉，后視鏡的上下左右調(diào)節(jié)以及車窗升降的控制功能。分別邀請(qǐng)了

13、4位測(cè)試者對(duì)該實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。 </p><p>　　測(cè)試表明，采用了語(yǔ)音命令和抗干擾設(shè)計(jì)后，電器控制的準(zhǔn)確率很高，誤操作率較小。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]張?jiān)?基于ARM和WinCE的電臺(tái)可視化人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：〔學(xué)位論文〕.長(zhǎng)沙：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.

14、</p><p>　　[2]David J Perreault， Khurram Afridi， Iftikhar A Khan. Automotive applications of power electronics. Power Electronics Handbook， 2007：635一659. </p><p>　　[3]高海波，洪文學(xué)，崔建新等.基于多元圖結(jié)構(gòu)子模式表示的模式