基于驾驶行为习惯的智能驾驶人机交互系统

陈林　曲延羽　刘宇凡　黄祖朋　周翔

摘 要：近年来，智能驾驶技术在汽车驾驶场景中得到了广泛应用。为此，本文介绍了基于驾驶员驾驶行为习惯的主动式智能驾驶人机交互系统，阐述了该系统的原理及实现方式。通过主动式的交互方式，让车辆控制变得更加智能。

关键词：智能驾驶 人机交互 车辆控制 驾驶行为

The Human Machine Interface of Intelligent Driving System based on Driving Behavior Habits

Chen Lin Qu Yanyu Liu Yufan Huang Zupeng Zhou Xiang

Abstract：In recent years， intelligent driving technology has been widely used in car driving scenarios. This paper introduces the active intelligent driving human-machine interface system based on the driver's driving behavior habits and expounds the principle and implementation of the system. Through active interface， the vehicle control becomes more intelligent.

Key words：intelligent driving， human-machine interface， vehicle control， driving behavior

1 引言

近年來，智能驾驶技术在汽车驾驶场景中得到了广泛应用，智能驾驶过程中的人机交互方式逐渐进入大众视野，成为了新科技领域的热点之一。语音交互是人机交互的前沿技术之一，车载语音技术的应用也在不断深化，功能变得日益丰富[1]。

本文介绍了基于驾驶员驾驶行为习惯的主动式智能驾驶人机交互系统，系统通过对驾驶员的驾驶行为进行分析，并结合导航信息获取用户使用智能驾驶功能的习惯和其地理环境特征，当车辆再次进入相应的场景区域时，语音交互系统可主动提示用户开启相关的智能驾驶功能。通过主动式的交互方式可以让车辆的控制变得更加智能，让智能驾驶功能从被动开启变为主动推荐，从而给用户更加优良的场景体验。

2 系统设计

2.1 系统概述

基于驾驶行为习惯的智能驾驶人机交互系统主要由用户驾驶行为习惯分析模块、导航模块、语音控制模块、环境感知传感器、智能驾驶控制器和车辆线控系统组成。系统通过分析驾驶行为与导航特征数据，进行主动式的智能驾驶功能体验推荐，从而实现从被动开启到主动引导，使智能驾驶功能更具有实用性、更富有个性化。

2.2 系统架构

主动式智能驾驶人机交互系统的系统架构如图1所示。导航模块为人机交互系统提供车辆位置信息、路况信息;用户驾驶行为习惯分析模块用来记录用户使用智能驾驶功能的习惯，当车辆行驶到用户习惯使用功能的区域时，语音控制模块将主动提醒用户可选择是否开启智能驾驶功能;智能驾驶控制器可根据语音控制模块获取的用户反馈开启智能驾驶功能;而环境感知传感器实时监测车辆周围环境并将信息提供给智能驾驶控制器;智能驾驶控制器则集合环境与车辆控制信息，将车辆规划信息发送给车辆线控系统，以此实现车辆控制。

2.3 系统工作原理

本系统基于用户驾驶行为习惯分析进行主动式的交互提醒与功能开启，工作原理如下：

（1）用户驾驶行为习惯分析。根据用户驾车的行驶轨迹和路况状态信息，结合用户开启智能驾驶功能的状态，分析用户在某一区域使用智能驾驶功能的习惯，记录下用户的使用习惯标签。

（2）主动交互。根据记录的用户使用习惯标签，当用户行驶到某标签的区域时，通过语音控制模块主动提示用户是否需要开启智能驾驶系统。通过与用户进行语音交流获取用户的控制意图。

（3）智能驾驶控制。智能驾驶控制器根据语音控制模块识别获取用户的控制意图，结合环境感知传感器、车辆线控系统的状态对车辆进行控制，实现智能驾驶功能，减轻用户驾驶负担、提高驾驶安全性。

具体示例如图2所示：

3 系统开发与功能实现

3.1 导航模块开发与实现

导航模块开发涉及硬件、软件及接口的开发。主要涉及车辆位置检测与输出、交通状态信息（比如：拥堵）检测与输出、道路特征信息（比如：快速路）检测与输出功能，为用户驾驶行为习惯分析模块提供依据。

3.2 用户驾驶行为习惯分析模块开发与实现

用户驾驶行为习惯分析模块是智能驾驶人机交互系统的重要组成部分。模块处理器根据用户使用智能驾驶功能的状态及导航模块提供的车辆位置信息，记录分析用户习惯使用智能驾驶功能的场景区域和常用智能驾驶功能类别。

3.3 语音控制模块开发与实现

语音控制模块包含语音发送模块、语音接收模块、语义解析模块和智能驾驶功能控制模块。通过和用户的语音对话进行针对性的语义解析，实时接收用户反馈，实现开启或关闭智能驾驶功能及其他与智能驾驶场景相关的用户意图。

3.4 环境感知传感器开发与实现

环境感知传感器用于车辆周围环境感知，实现车道线、交通参与者、交通标志、环境天气等检测。主要包括：

（1）智能驾驶摄像头：实现图像信息获取，将视频图像传输给智能驾驶控制器。

（2）毫米波雷达：通过毫米波的发射和接收，将点云数据拟合为目标，并将目标特征传输给智能驾驶控制器。

（3）超声波雷达：实现近距离障碍物检测，将目标信息传输给智能驾驶控制器。

（4）激光雷达：通过不可见激光束的发射和接收，探测环境状态，实现交通参与目标的检测。

3.5 智能驾驶控制器开发与实现

智能驾驶控制器包含硬件、软件、接口开发，主要涉及硬件选型、硬件设计、硬件测试、软件集成、功能测试、交互设计、接口匹配等;是实智能驾驶的“人工大脑”，是实现车辆智能驾驶的重要一环。

3.6 车辆线控系统开发与实现

车辆线控系统是根据智能驾驶控制器指令实现车辆前进、转向等动作的关键部分，车辆线控系统包含硬件、软件、接口开发等，主要有：

（1）整车控制器：实现车辆加速与动力控制。

（2）线控制动系统：实现车辆制动与减速控制。

（3）线控转向系统：实现车辆方向控制。

（4）車身控制器：实现车辆灯光、雨刮等控制。

4 结语

随着社会科技的快速发展，智能驾驶逐渐成为汽车行业的标配，“智能”汽车越来越懂用户、越来越赋予用户个性化。本文提出的基于用户驾驶行为的主动式智能驾驶人机交互系统实现了智能驾驶功能的语音控制及主动推荐功能，提升了用户驾驶的体验感，呈现给用户个性化的功能应用，给予了用户安全的辅助驾驶。随着大数据分析的到来，千人千面的智能驾驶将得到深入研究和逐步实现，基于用户驾驶行为的智能驾驶系统控制也将在汽车行业逐渐得到广泛应用。

基金项目：柳州市科技创新能力与条件建设科技重大专项（2019AG10202）。

参考文献：

[1]李育贤，李玓，臧金环.车载语音交互技术发展现状及趋势展望[J].智能网联汽车，2019（06）：84-89.

[2]覃永进，陈长健，黄祖朋.基于云端的新能源汽车车辆语音控制系统[J].科技创新与应用，2020（32）：97-98.

[3]张诗墨，暴宏志，杜才贞.自动驾驶工况下汽车虚拟人人机交互探索[J].汽车电器，2019（06）：11-13.

[4]赵伟杰. 基于智能网联汽车高级辅助驾驶系统技术的分析[A]. 四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会.四川省第十四届汽车学术年会论文集[C].四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会：四川省汽车工程学会，2020：4.