帶有語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統的製作方法
2023-05-29 12:17:36 1
本發明涉及一種汽車輔助駕駛語音提示系統。通過汽車在線診斷接口（OBD）獲取汽車各狀態數據，經過數據分析判斷，最終給出輔助駕駛的語音提示。
背景技術：
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隨著人們生產、生活水平的不斷提高，汽車已逐漸成為人們出行主要的交通工具。但是，各種大大小小的交通事故也緊隨其後，給人們的財產及生命安全帶來了極大的損害。交通事故發生的主要原因可以歸結為：一方面駕駛行為不規範，諸如：急剎車，急轉彎，轉彎不及時減速，變道不及時使用燈光等等。另一方面汽車本身的故障隱患，諸如：安全氣囊檢測故障，胎壓監測故障，剎車片失效故障，燈光故障，雨刷器故障等等。
另外不良的駕駛習慣，也會導致車輛的額外損傷，可能會使車輛的有效使用年限縮短，引起財產的變相損失。諸如：冷車啟動，未按時保養，水溫過高，防凍液不足，未及時換檔等等。
目前傳統的汽車儀錶盤並不能及時的、完整的顯示所有可能的故障，更不能及時的、實時的對不規範的駕駛行為進行有效的提醒。如果有一種系統方案可以對不良駕駛行為及車輛潛在隱患進行及時的、實時的、甚至提前預警的提醒，可以有效的降低交通事故風險，減少不必要的車輛財產損失。
汽車系統內有大量的監控汽車各種行為和組件狀況的傳感器，絕大部分傳感器數據都可以以合適的方式通過汽車在線診斷接口獲取。通過讀取各種傳感器的數據，並通過一定的算法融合後可以對汽車車況及行駛姿態進行判斷，通過專家系統對不良車況及駕駛行為進行評判後，可以給駕駛員給出預警提醒。
技術實現要素：
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本發明的目的在於提供一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統。能夠通過汽車診斷接口獲取必要的數據，對車輛本身車況及行駛姿態進行及時的、實時的監測，並通過一系列算法計算後，判斷有無車輛車況風險或行駛行為風險的指導意見；如果有，則通過語音提醒的形式，及時的傳達給駕駛員，以便駕駛員可以做出相應的對策。
本發明為解決技術背景中描述的問題，所採用的技術方案實現：
一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，包括中央處理單元、語音輸入信號處理模塊、語音輸出信號處理模塊、OBD協議處理模塊、數據無線傳輸模塊、OBD總線信號轉換模塊、電源管理模塊，數據存儲管理模塊，以及汽車在線診斷接口（OBD）接插裝置、功率匹配及天線裝置、存儲裝置、麥克風裝置和揚聲器裝置。
各模塊主要連接關係如圖1所示：以中央處理單元為中心，語音輸入信號處理模塊，語音輸出信號處理模塊，OBD協議處理模塊，數據無線傳輸模塊，數據存儲管理模塊與之呈星形連接關係；語音輸入信號處理模塊與麥克風裝置呈串行連接關係；語音輸出信號處理模塊與揚聲器裝置呈串行連接關係；OBD協議處理模塊、OBD總線信號轉換模塊及汽車在線診斷（OBD）接插裝置呈串行連接關係；數據無線傳輸模塊與功率匹配及天線裝置呈串行連接關係；輸出存儲管理模塊與存儲裝置呈串行連接關係；電源管理模塊與汽車在線診斷接口接插裝置呈串行關係，並與OBD總線信號轉換模塊呈並行關係，電源管理模塊為系統其他所有模塊提供合適的電源。
所述的一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，其特徵在於：系統可以通過汽車在線診斷（OBD）接口接插裝置與汽車在線診斷接口相連接，並通過該接口，獲取汽車內部控制總線上所有OBD協議允許訪問的表徵汽車車況和行駛姿態的數據。
進一步地，其特徵在於：系統內中央處理單元中內置了一套專家系統分析程序，可以對一組或者多組車況或汽車行駛姿態數據進行單獨或者聯合分析、計算，最終判斷是否存在不良車況，或者不良的行駛姿態；並最終判斷是否有必要向駕駛員發出提醒信息。
進一步地，其特徵在於：如果中央處理單元判斷出有必要向駕駛員發出提醒信息，中央處理單元會通過控制語音輸出信號處理模塊，輸出相應的信號；該信號經過系統中的揚聲器裝置發出聲音，達到及時提醒駕駛員的目的。
進一步地，其特徵在於：在以上描述系統功能集合的基礎上，本系統還可以具備由麥克風裝置及語音輸入信號處理模塊組成的特定語音識別功能；駕駛員（或車內人員）通過特定的語句可以向系統輸入特定的命令指示，語音經過麥克風進入語音輸入信號處理模塊，語音輸入信號處理模塊對輸入的語音分析、解析後得到特定的命令要求；由中央處理單元判斷如何響應命令。
進一步地，其特點在於：在以上描述系統功能集合的基礎上，本系統還可以具備由功率匹配及天線裝置及無線數據傳輸模塊組成的無線數據傳輸功能；通過無線數據傳輸功能，可以向系統發送特定指令，由中央處理單元做出相應響應；進一步地，其特點在於，本系統也可以將中央處理器判斷產生的提醒信息通過無線數據傳輸功能傳輸到其他終端；進一步地，其特點在於，本系統可以將從汽車在線診斷接口獲取的數據直接通過無線數據傳輸功能傳輸到其他終端；進一步地，其特點在於，本系統可以將中央處理器處理數據的過程和記錄信息，通過無線數據傳輸功能傳輸到其它終端；進一步地，在特點在於，本系統可以將存儲裝置中存儲的數據通過無線數據傳輸功能傳輸到其他終端。
進一步地，其特點在於：在以上描述系統功能集合的基礎上，本系統還可以具備由存儲裝置及數據存儲管理模塊組成的數據存儲功能；數據存儲功能可以將輸入系統的原始數據信息，或者中央處理單元處理過程和記錄信息，或者中央處理單元處理完畢後做出判斷的結果信息，通過數據存儲管理模塊儲存在存儲裝置（介質）中。
附圖說明：
圖1為本發明完整的系統組成框圖
圖2為本發明最簡功能模式實現的組成框圖
圖3為本發明帶語音交互功能模式實現的組成框圖
圖4為本發明帶無線互聯功能模式實現的組成框圖
圖5為本發明帶存儲功能模式實現的組成框圖
具體實施：
本發明所述的一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，在實際應用中，幾種具體實施方式舉例如下。
1. 一種最簡功能模式實現
一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，其最簡功能模式具體實現方式如圖2所示。系統包含一個汽車在線診斷接口接插裝置（13），具體講為符合OBD接口規範的接插件「公頭」，可以與汽車上對應的「母頭」良好連接。通過接插裝置將汽車上電源信號、地信號、以及數據通信總線信號引入系統。其中，電源、地信號送與電源管理模塊（8），一般情況下汽車OBD接口輸出的電源為12V，經過電源管理模塊處理後，為系統上其它模塊提供電源；數據通信總線信號，一般情況下為符合CAN總線協議的差分信號對CANL、CANH，送與OBD總線信號轉換模塊（7），經過OBD總線信號轉換模塊處理後，輸出普通CMOS邏輯電平信號，送與OBD協議處理模塊（4）；OBD協議處理模塊負責將解析OBD協議，獲取汽車車況或者行駛姿態的有效數據，並將數據送予中央處理單元（1）；中央處理單元內置了專家系統算法，通過對單組或者多組數據進行計算、對比、綜合分析後，判斷出汽車車況或者駕駛行為是否存在不良隱患，並及時通過語音輸出處理模塊（3）及揚聲器裝置（10）輸出提醒信息。
例如，一種典型應用下，從OBD接口直接獲取或者經過中央處理單元專家系統分析可以得到的數據有：車速、發動機轉速、加速度，加速距離、剎車減速、剎車距離，轉彎速度、轉彎半徑、變道速度、燈光操作、換擋時刻速度；水溫、胎壓、安全氣囊狀況、制動及油門狀況、尾氣排放情況（三元催化劑情況）；車門、車窗狀態、安全帶狀態、雷達探測狀態，等等。系統如果監測到急剎車、急轉彎、急變道，水溫、胎壓、安全氣囊狀態有異常，等不良駕駛行為或者不良車況，會及時發出語音提醒。
2. 一種語音交互功能模式實現
一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，其語音交互功能模式具體實現方式如圖3所示。系統在最簡功能模式實現方式的基礎上加入了語音輸出處理模塊（2）及麥克風裝置（9）。此實現方案在最簡功能模式實現方案的基礎上增加了語音指令交換功能。駕駛員通過發出固定詞語音指令，比如「胎壓」，使系統即可讀取「胎壓」數據，並通過語音提醒功能告知駕駛員。駕駛員也可以發出固定詞語音指令，比如「關閉語音提醒」，來控制系統的設置參數。
3. 一種無線互聯功能模式實現
一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，其無線互聯功能模式具體實現方式如圖4所示。系統包含汽車在線診斷接口接插裝置（13）、電源管理模塊（8）、OBD信號轉換模塊（7）、OBD協議處理模塊（4）、中央處理單元（1）及無線數據傳輸模塊（5）和功率匹配及天線裝置（11）。無線數據傳輸功能與手機，平板電腦，PC等連接。
例如，一種典型的應用下，無線數據功能具體實現為Bluetooth，通過Bluetooth接口，系統可以和帶有Bluetooth的設備，比如手機連接；在手機上安裝特定應用程式後，通過手機播報語音提醒信息，通過手機接收語音指令。
4. 一種帶存儲功能模式實現
一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，其帶存儲功功能的無線互聯模式具體實現方式如圖5所示。系統在無線互聯功能模式實現的基礎上增加了存儲管理模塊（6）及存儲裝置（12）。存儲功能主要用於存儲系統獲取的原始數據信息，系統處理這類信息過程的日誌以及系統處理完畢後產生的結果信息。
例如，一種典型的應用下，系統產生了大量的數據，通過存儲管理功能將這些數據存儲在存儲裝置，比如Micro SD卡中。在無線數據傳輸條件不良時，比如網絡不暢、受到幹擾或者傳輸速度不可接受，可以將存儲裝置（介質）移除系統，直接轉移到其他設備進行數據的使用。
綜上所述，一種帶語音提醒功能的汽車輔助駕駛系統，具備技術實現的可行性。系統實現方案結構簡單，方便安裝，只需插入汽車在線診斷接口即可，使用者可自行完成；汽車自行供電，無需使用電池；使用者可根據自身實際情況調整設置系統參數，調整語音體現的選項和頻度。系統的各種具體實現方案，對於駕校學員、實習期駕駛員、長期無意中養成不良駕駛習慣的駕駛員能起到有效的輔助駕駛作用。同時記錄的車況及行駛姿態數據，對於保險公司、交通、環保部門等有積極的意義。