浅谈长途驾驶场景下智能语音的应用

黄冰梅　李宗谱　潘涛

摘 要：随着智能座舱的普及，汽车上也开始大量使用智能语音，一个典型的应用场景就是长途驾驶。驾驶员疲劳、超速、驾驶姿势不规范是长途驾驶时发生交通事故的重要原因，而智能语音可以根据驾驶员指令播放多媒体、切换不同情感的播报音色、主动提醒等方式为驾驶员带来轻松、愉悦的驾驶体验，从而减轻驾驶员的负荷，提升行车安全。本文主要阐述了智能语音技术在降低长途驾驶事故发生率方面的应用。

关键词：长途驾驶 智能语音 应用

The Application of Intelligent Voice in Long-distance Driving

Huang Bingmei，Li Zongpu，Pan Tao

Abstract：Intelligent voice has been widely used in cars with the popularity of intelligent cockpit which typical application scenario is long-distance driving. Driver fatigue， speeding and irregular driving posture are important causes of traffic accidents during long-distance driving. Intelligent voice can play multimedia according to the driver's instructions， switch the sound of different emotions， and actively remind drivers to bring relaxed and pleasant driving experience so as to reduce the driver's load and improve driving safety. This paper mainly describes the application of intelligent voice technology in reducing the incidence of long-distance driving accidents.

Key words：long-distance driving， intelligent voice， application

随着社会经济的高速发展，汽车已经成为当今社会运行的必备工具。驾驶员在长途驾驶过程中容易出现疲劳驾驶、超速、姿势不规范等问题，从而引发交通事故。长途驾驶场景下的驾驶员状态不容忽视，而当前的智能语音主要应用于车况监控，没有发挥出智能语音的人机交互效果[1]，急需开发出能实时洞察并规范驾驶员驾驶行为、更加人性化的智能语音。基于此本文介绍了在长途驾驶场景下，应用智能语音对驾驶员的疲劳驾驶、超速、姿势不规范等行为进行监控并主动播报提醒以纠正其驾驶行为；并且依据驾驶员疲劳情况操控空调进行面部吹风或者制冷来增强驾驶员的精力集中度，进而提高行车安全性。此外，智能语音不仅能够根据驾驶员指令播放多媒体、实施导航、接听电话，还可以根据驾驶员需求切换不同情感的音色与之交流，从而减轻驾驶员的负荷，带给驾驶员人机交互的轻松与愉悦。希望本文内容对今后长途驾驶场景下智能语音应用有借鉴作用。

1 汽车智能语音技术概述

智能语音技术是实现人机语言的通信，其被广泛应用于人工智能产品中，典型的智能语音交互系统如图1。

随着智能座舱的普及，智能语音与汽车的融合是汽车智能化发展的一个重要方向。将智能语音应用到汽车上等同于给汽车装上了嘴巴，为驾驶员带来了更优质的交互体验。一方面智能语音可以向驾驶员传递各类提示信息，从而保障驾驶员安全行车。另一方面驾驶员可以向智能语音下发指令，智能语音系统通过对指令进行意图解析，从而有效执行驾驶员的指令。以是否需要车端与云端进行实时数据交互分类，车载智能语音分为离线语音与在线语音。离线语音无需联网，不需要与云端进行实时数据交互，语义的识别解析、对话管理、语音文本以及音频合成在本地；在线语音需联网，需要与云端进行实时数据交互，语义的识别解析、对话管理、语音文本以及音频合成在云端。由于车载语音系统的本地资源库里存储的字、词有限，离线语音的语义识别、解析能力以及执行力较在线语音差。为了用户拥有更好的交互体验，市面上大部分的车载智能语音采用离在线融合方案，以增强语音的理解能力与运行的效率。在智能语音的应用中要充分考虑用户的听觉、视觉感知，只有真正把握用户的心理需求，并精准揣摩其意图，才可以增强整体的交互体验效果[2]。

2 长途驾驶场景下智能语音的被动性应用

2.1 降低长途驾驶的负荷

由国家统计局发布的《中华人民共和国2022年国民经济和社会发展统计公报》指出：2022年道路交通事故万车死亡人数高达1.46人。长途驾驶场景下，驾驶员更易身心疲惫，从而引发交通事故。智能语音系统的设定，能够降低长期驾驶所带来的综合性身体负荷[3]。智能语音具有感知与认知功能，在感知文本信息的基础上增强其认知能力，从而能够轻松的理解人类的指令，并在一定的范围内实施人机交互。

在长途驾驶中，驾驶员有时需要接听电话，在智能语音系统与手机系统有效连接的前提下，驾驶员仅需下发语音指令就可以轻松接听电话。此外，驾驶员还可以下发如打开空调、播放音乐、打开导航等语音指令来满足行车需求。无论是接听电话还是倾听音乐，手动模式都会降低驾驶的安全性，而语音交互的方式不仅能让驾驶员不分心就可以完成想要的操作，还能让驾驶员感受到智能語音的贴心陪伴，为其带来别样的情绪体验，降低疲惫情绪的持续发酵，从而减轻驾驶员的身体负荷。

2.2 增强人机交互的体验感

随着智能语音的普及，设计者更加注重用户的情绪体验，良好的交互体验性也是产品设计的关键所在。智能语音系统的应用，必须能让用户在使用过程中感受到便捷与轻松，能够帮助用户更好的掌握产品使用方法，以防用户使用产品过程中陷入迷茫无助的状态[3]。此外，设计过程中还要保证语音产品的功能延伸性，以用户为中心，具有良好的理解能力，并且能够及时反馈信息给用户。

例如，“嘿，我们怎样才能快速到达某地，你能给我个建议吗？”这样的交互表达不需要驾驶员手动输入，也不需要驾驶员自我思考，而是在人性化的语音交流过程中表达出自己的真实想法。这种交互方式不仅营造了轻松愉悦的氛围，还能为驾驶员规划最优的导航路线。在方便驾驶的同时给予语音上的声音安抚，增强了体验效果。比如，“嘿，我想喝杯摩卡。”智能语音会自动判断驾驶员想喝咖啡，从而规划最近的咖啡店并给出行驶路线。再如，“有点困，我想吹点冷风。”智能语音会依據驾驶员的疲惫情况来调节空调温度，通过空调制冷来增强驾驶员的开车集中度。当驾驶员说“好无聊啊”，智能语音会与之进行简单的聊天互动，实现与其同行，轻松自在的交互体验感。随着智能语音技术的更新迭代，智能语音的功能也更强大、更完善，人们对其的需求已不在局限于用户下发语音指令后，智能语音才去响应执行相应操作。人们对智能语音的需求已转变为适配各类行车场景，特别是长途驾驶场景下其能实时监测驾驶员驾驶状态识别行车风险，主动提示驾驶员驾驶风险、更加拟人的智能语音。

3 长途驾驶场景下智能语音的主动应用

3.1 防疲劳驾驶语音面部监控与提醒

智能语音系统由面部监控装置、车载电脑以及语音播报模块组成。当车辆启动后，智能语音系统中的面部监控装置会同时启动，在长途驾驶的过程中其会采集驾驶员面部与眼部特征信息，如头部运动、面部动态、眼部虹膜信息等[4]。车载电脑里的模型会对采集到的驾驶员信息进行分析处理，从而判断驾驶员是否处于疲劳状态（图2）。

这种人脸图像处理的智能语音系统增强了对疲劳判断的精准性，如果采集到的驾驶员特征向量超过模型里设定的阈值，那么说明驾驶员已经处于疲劳状态，则需要通过智能语音进行提醒。另外，针对不同的行车场景，智能语音会进行危险等级分类，从而发出不同的播报内容与报警声音。比如驾驶员已经处于疲惫状态且行车需要变道时，智能语音会发出警报声并语音提醒驾驶员实施变道，以增强行车的安全性。如果长途行车临近有服务区，那么智能语音会提醒驾驶员进入服务区休息并播报下一个服务区的里程以及耗时。

在智能语音系统中还会设置唤醒提示装置，当驾驶员处于深度疲劳状态时，该装置会发出：“您当前已处于深度疲劳驾驶状态，为了您的行车安全请就近停车休息”的语音提示，且会通过面部吹风或者空调制冷的方式让驾驶员保持清醒状态。随着人们越来越重视行车安全，相信在未来的汽车辅助系统设计中，基于面部监控与语音唤醒装置融合设计的智能语音将会占有一席之地。

3.2 长途驾驶超速语音检测与提醒

长途驾驶场景下超速是引发交通事故的原因之一，研究发现通过智能语音的人性化提醒，可以矫正驾驶员的超速习惯，降低事故发生率[5]。防超速限速流程图如图3所示，其中，车辆状态模块监控汽车的行驶状态信号（车速、制动压力、加速度、车辆位置、方向盘转角）；驾驶输入模块采集驾驶员加速踏板信号和制动踏板信号；环境监测模块采集道路上车头时距信号与交通堵塞信号。智能巡航辅助系统（ACC）将上述三个模块采集的信号传递至超速辨识模块的中央处理器进行处理分析，将国家限速设为阈值（例如高速公路限速120km/h），基于阈值将超速划分为三个等级。针对不同的超速等级有不同的限速策略以及对应的语音提醒与危险指示灯报警，提醒驾驶员已超速并帮助驾驶员降至安全速度，以保证其行车安全。

3.3 长途驾驶姿势不规范监测与提醒

长途驾驶场景下驾驶员长时间保持开车动作，导致姿体僵硬，容易出现不规范的驾驶姿势，从而引发交通事故[6]。例如，紧急情况下因为腿部肌肉僵硬导致的制动时间长；再如，驾驶员在行车过程中使用手机导致行车过程把握方向盘不及时，从而引起不必要的交通事故。研究发现通过智能语音系统对驾驶员姿势进行监测以及语音提醒，可以规范驾驶员的驾驶姿势，使其形成良好的驾驶习惯，进而降低交通事故发生率[7]。

智能语音系统由检测模块（热释电红外传感器、红外对管传感器、压力监测传感器）、控制器以及语音播报模块（语音播报器与扬声器）组成。其中，热释电红外传感器用于检测车内是否有驾驶员；红外对管传感器用于检测驾驶员头颈位置是否规范；压力检测传感器用于检测驾驶员手脚位置是否规范；控制器用于分析处理检测模块收集到的数据并将处理结果发送给语音播报模块进行语音播报提醒。不同身体部位对应的播报内容见表1。

为了满足不同群体对于智能语音播报的需求，同时增强语音播报的趣味性。纠正驾驶员姿势的语音播报方式有理性语音播报与感性语音播报，驾驶员可依据自身的喜好来选择语音播报方式。在长途驾驶场景下运用不同情感的播报方式，不仅能够增强个体在其情绪、心理上的接纳能力，还能满足其驾驶过程中的心理与情感需求。

4 结语

随着智能化的高速发展，智能语音已经渗透到日常生活以及各行各业中，汽车行业也不例外。将智能语音应用到汽车上等同于给汽车装上了嘴巴，为驾驶员带来了更优质、更安全的驾驶体验。特别是在长途驾驶场景下，通过智能语音的应用，不仅可以对疲劳驾驶进行及时提醒，还能够对超速行为、驾驶员不良姿势进行有效的提醒与纠正，进而降低事故发生率。在未来，除了继续深挖长途驾驶场景下智能语音的应用，还需考虑如何存储与保护采集到的用户信息以及完善保护用户隐私的法律法规。

参考文献：

[1]贾辉，张昆，顾鹏飞. 风险驾驶行为下语音预警的语速和音量研究[J]. 机电产品开发与创新，2022，35（02）：157-160+164.

[2]张毅. 把风门语音提醒装置运用到防疲劳驾驶上[J]. 班组天地，2021，（06）：52-53.

[3]任智群. 智能语音交互在驾驶过程中的应用[J]. 数码设计，2017，6（08）：13-14.

[4]金谷香，张宏伟. 基于防疲劳驾驶下的智能语音播报系统[J]. 电子世界，2018，（06）：157-158.

[5]牛世峰，袁伟，李海琴，付锐，郭应时，王琳. 语音信息对驾驶人超速行为干预效果研究[J]. 交通运输系统工程与信息， 2016，16（05）：79-84.

[6]张关祥，李素臣. 驾驶姿势不正确原因浅析[J].汽车运用，2008，（11）：37.

[7]王骏琦，朱嘉林，程进，姚宇军，李光东，刘宝宇，周子肖，常创创，王继阳，邹小平.司机规范驾驶语音提示系统[J].传感器世界，2020，26（01）：13-16.