一种声控控车系统及其方法与流程

1.本发明涉及电子设备技术领域，具体涉及一种声控控车系统及其方法。


背景技术：

2.近年来，随着经济的发展和社会的进步，私家车已经逐步进入家庭。随着电子技术的发展，汽车上集成的电子产品和各种功能越来越多。为了不影响驾驶者的操控，现有技术中在汽车方向盘上设置很多调节按钮以控制车载的电子产品和实现各种功能，例如调节扬声器音量、定速巡航、车载电话等。也有更为先进的汽车在车内设置麦克风来实现语音识别，从而控制车内各种电子设备以及车门的开关，但是这种方案的前提在于需要用户在车内进行使用，局限性较大，而且通常需要特定的语句才能够实现控制，需要一定的学习成本。
3.中国专利cn201610230762.x 公开了一种汽车声控系统，包括微处理模块、第一wifi通讯模块、第二wifi通讯模块、发动机控制器、语音识别模块及移动终端，第一wifi通讯模块，将第二wifi通讯模块传送来的信息发送至微处理模块；第二wifi通讯模块，将第一wifi通讯模块传送来的信息发送至发动机控制器；微处理模块，分别与第一wifi通讯模块、语音识别模块及移动终端电连接，微处理模块通过第一wifi通讯模块把语音识别模块发送过来语音指令发送至第二wifi通讯模块，第二wifi通讯模块把接收到的语音指令发送给发动机控制器进而控制发动机控制器的工作状态。其可通过语音控制发动机控制器的工作状态，不用更改原车电路系统，提高驾驶安全性和使用方便性。但是其仍然无法很好解决现有技术存在的局限性，仍就需要一定学习成本，且安全性较差，任何人都可以控制。
4.综上，亟需一种降低学习成本、可在车外使用的声控控车系统及其方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种声控控车系统及其方法。
6.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种声控控车系统包括控制盒、麦克风及移动终端；所述控制盒设于车内并与车内can总线连接，控制盒至少包括处理单元、通信单元、语音识别模块、第一定位模块及电池，所述处理单元用于处理可执行命令，所述通信单元用于控制盒与麦克风和移动终端以及can总线通信连接，所述语音识别模块用于获取语音信号并与用户设定的声纹信息和语音指令比对，采用与用户设定的声纹匹配的语音并转换成信号发送给处理单元，所述第一定位模块用于获取车辆当前位置或通过与移动终端通信连接获取车辆当前位置；所述麦克风分别设于车外侧四周和车内驾驶台中控处；所述移动终端至少包括无线通信模块、语音模块及第二定位模块，通过无线通信模块与控制盒通信连接，通过语音模块识别用户语音，通过第二定位模块获取用户当前位置，当麦克风识别到语音时，比对车辆与用户的位置，当两者不在同一设定解锁范围内时，处理单元不执行语音操作，当两者处于设定解锁范围内时，处理单元执行语音操作。
7.工作原理及有益效果：1、控制盒通过can总线与车辆通信连接，其作为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，通用性好且可靠性好；2、通过用户设定的声纹匹配方法，只能够用户设定的人进行操作，显著提高了安全性能，且进一步通过第一定位模块和第二定位模块的配合，当只有两者在设定的解锁范围内的时候，才能够进行语音操作，基本完全杜绝了别人误操作的情况发生，相比现有技术安全性能大大提高；3、而且语音指令也经过了用户设定，因此用户的学习成本更低，只需要按照自己的设定的口令控制即可，大大降低了学习成本，识别效率高，也能够设定与众不同的指令来显著提高安全性能，也无需连接互联网进行语音识别操作，识别迅速；4、控制盒通过独立电池的设置，可显著减少对车辆电瓶电能的消耗，大大减少车辆因电瓶亏电无法启动的问题发生；5、无论是车外还是车内都可以使用，局限性小，可在现有没有语音系统的车辆上直接升级，适用范围广。
8.进一步地，位于车外的所述麦克风分别设于车的前保险杠、后保险杠、左车门及右车门上。此设置，可通过类似汽车雷达的安装方式安装于上述这些部位上，或者通过粘贴绑定等方式固定。
9.进一步地，所述控制盒通过线缆与车辆点烟器电连接，通过车辆点烟器实现电池充电。由于车辆点烟器一般只有在启动时才通电，因此每次行驶的时候，控制盒上的电池都会进行充电操作，保证控制盒能够一直处于有电状态，而且控制盒不会在汽车不启动时一直使用汽车电瓶的电能，从而大大减少了汽车电瓶亏电的情况发生。
10.一种声控控车系统控制方法，应用上述的一种声控控车系统，还包括以下控制步骤：s100、实时采集语音信号；s200、识别采集到的语音数据与设定的唤醒语音比对，其中唤醒语音包括用户设定的声纹信息和语音指令；s300、若匹配，则唤醒处理单元和第一定位模块，若不匹配，则提示用户重新命令；s400、获取车辆当前位置和用户当前位置；s500、比对车辆与用户的位置；s600、若车辆与用户在同一设定解锁范围内，通过所述处理单元分析语音数据形成可执行指令，若车辆与用户不在同一设定解锁范围内，则发送消息给移动终端；s700、将可执行指令输出给车辆行车电脑，通过车辆行车电脑执行对应操作。
11.通过上述步骤，可提供安全性能好，学习成本低，操作方便且局限性小的声控控车体验，且处理单元正常情况处于休眠状态，可显著减少电能消耗。
12.进一步地，所述语音指令包括第一级指令和第二级指令，所述第一级指令包括用户设定的唤醒词和直接指令，所述唤醒词用于唤醒处理单元，所述直接指令用于唤醒处理单元并经过比对匹配成功后直接将可执行命令发送给车辆行车电脑，所述第二级指令为可执行命令，需要经过唤醒词唤醒处理单元后再说出第二级指令进行操作。此设置，可通过最高级别的直接指令直接完成某些常用操作，无需每次都先说唤醒词再将第二级指令进行操作，显著提高了使用便利程度，且将其他不重要的指令设于第二级指令，主要是防止指令一
多导致指令重复等情况发生，防止误操作。
13.进一步地，设定解锁范围生成步骤包括：s610、通过第一定位模块获取车辆定位；s620、按照车辆定位为中心形成半径为r的解锁范围；s630、将车辆定位和解锁范围数据发送给移动终端。
14.此步骤，可快速生成解锁范围，从而直接显示在移动终端上，其中半径r可以用户自行设定。
15.进一步地，所述直接指令包括开车门操作、开后备箱操作、启动引擎操作及开灯操作。上述这些步骤为最常用的几种操作，将其添加到直接指令中，可显著提升便利程度。
16.进一步地，所述控制盒至少设有省电模式，处于省电模式时，关闭所有麦克风和第一定位装置，当接收到移动终端的语音指令后直接执行该指令并发送给车辆行车电脑。此设置，可极大地提高控制盒的续航能力，尤其是在长时间不车辆时。
17.进一步地，所述控制盒内还设有语音学习模块，通过不断采集用户语音学习分析提高语音识别率。此设置，可不断地采集用户日常语音命令，通过学习来不断提高语音的识别率，主要通过用户第一次语音命令失败后，第二或第三次成功了，则记录前几次的语音，从而不断地学习提高识别率。
18.进一步地，所述省电模式通过手动触发和自动触发实现，手动触发通过用户设定触发，自动触发通过长时间无操作触发。此设置，手动模式通过用户在移动终端上设置开启，自动触发则通过长时间无响应触发，无响应时间可设为12小时或几天更久，这个间隔时间也是可以通过用户自行设定的。
附图说明
19.图1是本发明的框架结构示意图；图2是控制盒的框架示意图；图3是本发明控制方法的流程图；图4是本发明解锁范围的生成流程示意图。
20.图中，1、控制盒；2、麦克风；3、移动终端；4、处理单元；5、通信单元；6、语音识别模块；7、第一定位模块；8、电池；9、车辆。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
23.如图1
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2所示，本声控控车系统包括控制盒1、麦克风2及移动终端3，其中控制盒1的壳体为常见的铝合金或耐高温塑料制成，麦克风2为常见的微型mic，移动终端3为常见的手机等，通过在手机上安装app，实现各种功能操作，因此也可以通过手机上的app通过点击对应按钮的形式完成与语音指令一样的操作。
24.具体地，所述控制盒1设于车内并与车内can总线连接，控制盒1至少包括处理单元4、通信单元5、语音识别模块6、第一定位模块7及电池8，所述处理单元4用于处理可执行命令，所述通信单元5用于控制盒1与麦克风2和移动终端3以及can总线通信连接，所述语音识别模块6用于获取语音信号并与用户设定的声纹信息和语音指令比对，采用与用户设定的声纹匹配的语音并转换成信号发送给处理单元4，所述第一定位模块7用于获取车辆9当前位置或通过与移动终端3通信连接获取车辆9当前位置，其中处理单元4为常见的arm处理器，其集成于arm主板上，运行linux操作系统，通信单元5为常见的wifi模块和蓝牙模块及zigbee模块，可实现与手机等移动终端3快速且长达十米距离甚至更长距离的通信，第一定位模块7为常见的gps或北斗定位模块，电池8为常见的锂电池8。其中控制盒1内的其余元器件，还包括散热风扇或散热块等，用于保证控制盒1的正常运行，控制盒1一般放置在方向盘下方的护板内侧。
25.具体地，所述麦克风2分别设于车外侧四周和车内驾驶台中控处，位于车外的所述麦克风2分别设于车的前保险杠、后保险杠、左车门及右车门上。此设置，可通过类似汽车雷达的打孔安装方式安装于上述这些部位上，或者通过粘贴绑定等方式固定，车内麦克风2可直接集成在控制盒1上，也可以直接放置在车内的某些缝隙内，麦克风2通过蓝牙或zigbee模块与控制盒1通信连接，也可以通过导线走线的形式与控制盒1连接。
26.具体地，所述移动终端3至少包括无线通信模块、语音模块及第二定位模块，通过无线通信模块与控制盒1通信连接，通过语音模块识别用户语音，通过第二定位模块获取用户当前位置，当麦克风2识别到语音时，比对车辆9与用户的位置，当两者不在同一设定解锁范围内时，处理单元4不执行语音操作，当两者处于设定解锁范围内时，处理单元4执行语音操作。其中，无线通信模块至少是包括常见的wifi、蓝牙及4g/5g，语音模块为常见的麦克风2，第二定位模块为常见的北斗和gps等定位，在本实施例中，移动终端3就是常见的手机，因此不再对其结构进行额外赘述，其中比对车辆9与用户的位置在控制盒1的处理器中完成。
27.在本实施例中，为了提高解锁范围的精度，可在移动终端3与控制盒1通信连接上时，判定移动终端3位于解锁范围内内，因为一般的近距离通信技术的距离都是10米左右，这距离正好也是语音操作的大致距离，太远需要更大的音量。
28.为了进一步地提高控制盒1的续航，控制盒1通过线缆与车辆9点烟器电连接，通过车辆9点烟器实现电池8充电。由于车辆9点烟器一般只有在启动时才通电，因此每次行驶的时候，控制盒1上的电池8都会进行充电操作，保证控制盒1能够一直处于有电状态，而且控制盒1不会在汽车不启动时一直使用汽车电瓶的电能，从而大大减少了汽车电瓶亏电的情况发生。
29.请参阅图3，一种声控控车系统控制方法，应用上述的一种声控控车系统，还包括以下控制步骤：s100、通过车身上的麦克风2实时采集语音信号，这部分信号可以是暂时存储在控制盒1的存储器中；
s200、识别采集到的语音数据与设定的唤醒语音比对，其中唤醒语音包括用户设定的声纹信息和语音指令，所述语音指令包括第一级指令和第二级指令，如第二级指令“小x，小x，开门”，所述第一级指令包括用户设定的唤醒词和直接指令，如唤醒词“小x，小x”，直接命令“开门”，所述唤醒词用于唤醒处理单元4，所述直接指令用于唤醒处理单元4并经过比对匹配成功后直接将可执行命令发送给车辆9行车电脑，所述第二级指令为可执行命令，需要经过唤醒词唤醒处理单元4后再说出第二级指令进行操作。此设置，可通过最高级别的直接指令直接完成某些常用操作，无需每次都先说唤醒词再将第二级指令进行操作，显著提高了使用便利程度，且将其他不重要的指令设于第二级指令，主要是防止指令一多导致指令重复等情况发生，防止误操作。因此通过用户自行设定，可让用户自行选择觉得可行的唤醒词，显著提高用户的使用意愿。
30.在本实施例中，声纹信息就是学习了用户语音特征的信息，通过将语音转换成电讯号的强度、波长、频率、节奏变化，即可作为一种加密手段，因为每个人的声纹都是不一样的，因此此设置，可显著提高安全性能。
31.在本实施例中，所述直接指令包括开车门操作、开后备箱操作、启动引擎操作及开灯操作。上述这些步骤为最常用的几种操作，将其添加到直接指令中，可显著提升便利程度。
32.s300、若匹配，则唤醒处理单元4和第一定位模块7，若不匹配，则提示用户重新命令，麦克风2上或者控制盒1上内置专门的语音识别下，通过语音识别芯片来识别语音并进行s200步骤，专用的语音识别芯片可显著提升语音识别效率和准确率，且功耗相比处理器更低，处理器在正常情况下是处于休眠状态，只有在获取到正确的语音命令后，才会被唤醒进行命令转换操作，将其发送给车辆9的行车电脑等；s400、通过第一定位模块7和第二定位模块获取车辆9当前位置和用户当前位置；s500、通过处理器比对车辆9与用户的位置，处理器比对的时候，只需要扫描移动终端3是否在解锁区域内即可；s600、若车辆9与用户在同一设定解锁范围内，通过所述处理单元4分析语音数据形成可执行指令，若车辆9与用户不在同一设定解锁范围内，则发送消息给移动终端3；s700、将可执行指令输出给车辆9行车电脑，通过车辆9行车电脑执行对应操作。
33.请参阅图4，在本实施例中，设定解锁范围生成步骤包括：s610、通过第一定位模块7获取车辆9定位；s620、按照车辆9定位为中心形成半径为r的解锁范围；s630、将车辆9定位和解锁范围数据发送给移动终端3。
34.此步骤，可快速生成解锁范围，从而直接显示在移动终端3上，其中半径r可以用户自行设定，半径r最佳距离为10m。
35.优选地，所述控制盒1至少设有省电模式，处于省电模式时，关闭所有麦克风2和第一定位装置，当接收到移动终端3的语音指令后直接执行该指令并发送给车辆9行车电脑。此设置，可极大地提高控制盒1的续航能力，尤其是在长时间不车辆9时。
36.优选地，所述省电模式通过手动触发和自动触发实现，手动触发通过用户设定触发，自动触发通过长时间无操作触发。此设置，手动模式通过用户在移动终端3上设置开启，自动触发则通过长时间无响应触发，无响应时间可设为12小时或几天更久，这个间隔时间
也是可以通过用户自行设定的。
37.在一种较佳实施例中，所述控制盒1内还设有语音学习模块，通过不断采集用户语音学习分析提高语音识别率。此设置，可不断地采集用户日常语音命令，通过学习来不断提高语音的识别率，主要通过用户第一次语音命令失败后，第二或第三次成功了，则记录前几次的语音，从而不断地学习提高识别率。
38.用于实现本方案实施例方法的服务器的计算机系统包括中央处理单元cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(ram)中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。 cpu、rom以及ram 通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
39.以下部件连接至i/o接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至i/o接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。
40.特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
41.需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd
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rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
42.附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个
用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
43.描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的模块也可以设置在处理器中。
44.作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备执行以下方法所对应过的流程步骤。
45.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
46.尽管本文较多地使用了控制盒1、麦克风2、移动终端3、处理单元4、通信单元5、语音识别模块6、第一定位模块7、电池8、车辆9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
47.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。