CN106608232A - 带有语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统 - Google Patents

Abstract

带有语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统。本发明是种通过汽车在线诊断接口(OBD)获取汽车状态数据计算后对驾驶行为进行语音提醒的辅助驾驶方案。含中央处理单元及几种模块(语音输入信号处理、语音输出信号处理、OBD协议处理、数据无线传输、OBD总线信号转换、电源管理，数据存储管理)、在线诊断接口接插装置、功率匹配及天线、存储、麦克风和扬声器。原理：中央处理单元经对在线诊断接口的数据进行处理，分析判断状态信息后得到辅助提醒信息，经语音输出信号处理模块及扬声器及时通知司机；司机也可经麦克风及语音输入信号处理模块请求中央处理单元获取信息数据；系统可将必要的信息存储，可经无线传输接口或换存储介质获取所需数据；电源管理模块对汽车诊断接口的电源处理后进行供电。

Description

带有语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统

技术领域：

本发明涉及一种汽车辅助驾驶语音提示系统。通过汽车在线诊断接口（OBD）获取汽车各状态数据，经过数据分析判断，最终给出辅助驾驶的语音提示。

背景技术：

随着人们生产、生活水平的不断提高，汽车已逐渐成为人们出行主要的交通工具。但是，各种大大小小的交通事故也紧随其后，给人们的财产及生命安全带来了极大的损害。交通事故发生的主要原因可以归结为：一方面驾驶行为不规范，诸如：急刹车，急转弯，转弯不及时减速，变道不及时使用灯光等等。另一方面汽车本身的故障隐患，诸如：安全气囊检测故障，胎压监测故障，刹车片失效故障，灯光故障，雨刷器故障等等。

另外不良的驾驶习惯，也会导致车辆的额外损伤，可能会使车辆的有效使用年限缩短，引起财产的变相损失。诸如：冷车启动，未按时保养，水温过高，防冻液不足，未及时换档等等。

目前传统的汽车仪表盘并不能及时的、完整的显示所有可能的故障，更不能及时的、实时的对不规范的驾驶行为进行有效的提醒。如果有一种系统方案可以对不良驾驶行为及车辆潜在隐患进行及时的、实时的、甚至提前预警的提醒，可以有效的降低交通事故风险，减少不必要的车辆财产损失。

汽车系统内有大量的监控汽车各种行为和组件状况的传感器，绝大部分传感器数据都可以以合适的方式通过汽车在线诊断接口获取。通过读取各种传感器的数据，并通过一定的算法融合后可以对汽车车况及行驶姿态进行判断，通过专家系统对不良车况及驾驶行为进行评判后，可以给驾驶员给出预警提醒。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统。能够通过汽车诊断接口获取必要的数据，对车辆本身车况及行驶姿态进行及时的、实时的监测，并通过一系列算法计算后，判断有无车辆车况风险或行驶行为风险的指导意见；如果有，则通过语音提醒的形式，及时的传达给驾驶员，以便驾驶员可以做出相应的对策。

本发明为解决技术背景中描述的问题，所采用的技术方案实现：

一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，包括中央处理单元、语音输入信号处理模块、语音输出信号处理模块、OBD协议处理模块、数据无线传输模块、OBD总线信号转换模块、电源管理模块，数据存储管理模块，以及汽车在线诊断接口（OBD）接插装置、功率匹配及天线装置、存储装置、麦克风装置和扬声器装置。

各模块主要连接关系如图1所示：以中央处理单元为中心，语音输入信号处理模块，语音输出信号处理模块，OBD协议处理模块，数据无线传输模块，数据存储管理模块与之呈星形连接关系；语音输入信号处理模块与麦克风装置呈串行连接关系；语音输出信号处理模块与扬声器装置呈串行连接关系；OBD协议处理模块、OBD总线信号转换模块及汽车在线诊断（OBD）接插装置呈串行连接关系；数据无线传输模块与功率匹配及天线装置呈串行连接关系；输出存储管理模块与存储装置呈串行连接关系；电源管理模块与汽车在线诊断接口接插装置呈串行关系，并与OBD总线信号转换模块呈并行关系，电源管理模块为系统其他所有模块提供合适的电源。

所述的一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其特征在于：系统可以通过汽车在线诊断（OBD）接口接插装置与汽车在线诊断接口相连接，并通过该接口，获取汽车内部控制总线上所有OBD协议允许访问的表征汽车车况和行驶姿态的数据。

进一步地，其特征在于：系统内中央处理单元中内置了一套专家系统分析程序，可以对一组或者多组车况或汽车行驶姿态数据进行单独或者联合分析、计算，最终判断是否存在不良车况，或者不良的行驶姿态；并最终判断是否有必要向驾驶员发出提醒信息。

进一步地，其特征在于：如果中央处理单元判断出有必要向驾驶员发出提醒信息，中央处理单元会通过控制语音输出信号处理模块，输出相应的信号；该信号经过系统中的扬声器装置发出声音，达到及时提醒驾驶员的目的。

进一步地，其特征在于：在以上描述系统功能集合的基础上，本系统还可以具备由麦克风装置及语音输入信号处理模块组成的特定语音识别功能；驾驶员（或车内人员）通过特定的语句可以向系统输入特定的命令指示，语音经过麦克风进入语音输入信号处理模块，语音输入信号处理模块对输入的语音分析、解析后得到特定的命令要求；由中央处理单元判断如何响应命令。

进一步地，其特点在于：在以上描述系统功能集合的基础上，本系统还可以具备由功率匹配及天线装置及无线数据传输模块组成的无线数据传输功能；通过无线数据传输功能，可以向系统发送特定指令，由中央处理单元做出相应响应；进一步地，其特点在于，本系统也可以将中央处理器判断产生的提醒信息通过无线数据传输功能传输到其他终端；进一步地，其特点在于，本系统可以将从汽车在线诊断接口获取的数据直接通过无线数据传输功能传输到其他终端；进一步地，其特点在于，本系统可以将中央处理器处理数据的过程和记录信息，通过无线数据传输功能传输到其它终端；进一步地，在特点在于，本系统可以将存储装置中存储的数据通过无线数据传输功能传输到其他终端。

进一步地，其特点在于：在以上描述系统功能集合的基础上，本系统还可以具备由存储装置及数据存储管理模块组成的数据存储功能；数据存储功能可以将输入系统的原始数据信息，或者中央处理单元处理过程和记录信息，或者中央处理单元处理完毕后做出判断的结果信息，通过数据存储管理模块储存在存储装置（介质）中。

附图说明：

图1为本发明完整的系统组成框图

图2为本发明最简功能模式实现的组成框图

图3为本发明带语音交互功能模式实现的组成框图

图4为本发明带无线互联功能模式实现的组成框图

图5为本发明带存储功能模式实现的组成框图

具体实施：

本发明所述的一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，在实际应用中，几种具体实施方式举例如下。

1. 一种最简功能模式实现

一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其最简功能模式具体实现方式如图2所示。系统包含一个汽车在线诊断接口接插装置（13），具体讲为符合OBD接口规范的接插件“公头”，可以与汽车上对应的“母头”良好连接。通过接插装置将汽车上电源信号、地信号、以及数据通信总线信号引入系统。其中，电源、地信号送与电源管理模块（8），一般情况下汽车OBD接口输出的电源为12V，经过电源管理模块处理后，为系统上其它模块提供电源；数据通信总线信号，一般情况下为符合CAN总线协议的差分信号对CANL、CANH，送与OBD总线信号转换模块（7），经过OBD总线信号转换模块处理后，输出普通CMOS逻辑电平信号，送与OBD协议处理模块（4）；OBD协议处理模块负责将解析OBD协议，获取汽车车况或者行驶姿态的有效数据，并将数据送予中央处理单元（1）；中央处理单元内置了专家系统算法，通过对单组或者多组数据进行计算、对比、综合分析后，判断出汽车车况或者驾驶行为是否存在不良隐患，并及时通过语音输出处理模块（3）及扬声器装置（10）输出提醒信息。

例如，一种典型应用下，从OBD接口直接获取或者经过中央处理单元专家系统分析可以得到的数据有：车速、发动机转速、加速度，加速距离、刹车减速、刹车距离，转弯速度、转弯半径、变道速度、灯光操作、换挡时刻速度；水温、胎压、安全气囊状况、制动及油门状况、尾气排放情况（三元催化剂情况）；车门、车窗状态、安全带状态、雷达探测状态，等等。系统如果监测到急刹车、急转弯、急变道，水温、胎压、安全气囊状态有异常，等不良驾驶行为或者不良车况，会及时发出语音提醒。

2. 一种语音交互功能模式实现

一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其语音交互功能模式具体实现方式如图3所示。系统在最简功能模式实现方式的基础上加入了语音输出处理模块（2）及麦克风装置（9）。此实现方案在最简功能模式实现方案的基础上增加了语音指令交换功能。驾驶员通过发出固定词语音指令，比如“胎压”，使系统即可读取“胎压”数据，并通过语音提醒功能告知驾驶员。驾驶员也可以发出固定词语音指令，比如“关闭语音提醒”，来控制系统的设置参数。

3. 一种无线互联功能模式实现

一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其无线互联功能模式具体实现方式如图4所示。系统包含汽车在线诊断接口接插装置（13）、电源管理模块（8）、OBD信号转换模块（7）、OBD协议处理模块（4）、中央处理单元（1）及无线数据传输模块（5）和功率匹配及天线装置（11）。无线数据传输功能与手机，平板电脑，PC等连接。

例如，一种典型的应用下，无线数据功能具体实现为Bluetooth，通过Bluetooth接口，系统可以和带有Bluetooth的设备，比如手机连接；在手机上安装特定应用程序后，通过手机播报语音提醒信息，通过手机接收语音指令。

4. 一种带存储功能模式实现

一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其带存储功功能的无线互联模式具体实现方式如图5所示。系统在无线互联功能模式实现的基础上增加了存储管理模块（6）及存储装置（12）。存储功能主要用于存储系统获取的原始数据信息，系统处理这类信息过程的日志以及系统处理完毕后产生的结果信息。

例如，一种典型的应用下，系统产生了大量的数据，通过存储管理功能将这些数据存储在存储装置，比如Micro SD卡中。在无线数据传输条件不良时，比如网络不畅、受到干扰或者传输速度不可接受，可以将存储装置（介质）移除系统，直接转移到其他设备进行数据的使用。

综上所述，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，具备技术实现的可行性。系统实现方案结构简单，方便安装，只需插入汽车在线诊断接口即可，使用者可自行完成；汽车自行供电，无需使用电池；使用者可根据自身实际情况调整设置系统参数，调整语音体现的选项和频度。系统的各种具体实现方案，对于驾校学员、实习期驾驶员、长期无意中养成不良驾驶习惯的驾驶员能起到有效的辅助驾驶作用。同时记录的车况及行驶姿态数据，对于保险公司、交通、环保部门等有积极的意义。

Claims (10)

1.一种带有语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，包括中央处理单元、语音输入信号处理模块、语音输出信号处理模块、OBD协议处理模块、数据无线传输模块、OBD总线信号转换模块、电源管理模块，数据存储管理模块，以及汽车在线诊断接口（OBD）接插装置、功率匹配及天线装置、存储装置、麦克风装置和扬声器装置；以中央处理单元为中心，语音输入信号处理模块，语音输出信号处理模块，OBD协议处理模块，数据无线传输模块，数据存储管理模块与之呈星形连接关系；语音输入信号处理模块与麦克风装置呈串行连接关系；语音输出信号处理模块与扬声器装置呈串行连接关系；OBD协议处理模块、OBD总线信号转换模块及汽车在线诊断（OBD）接插装置呈串行连接关系；数据无线传输模块与功率匹配及天线装置呈串行连接关系；输出存储管理模块与存储装置呈串行连接关系；电源管理模块与汽车在线诊断接口接插装置呈串行关系，并与OB D总线信号转换模块呈并行关系，电源管理模块为系统其他所有模块提供合适的电源。

2.根据权利要求1，一种带有语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其特征在于系统可以通过汽车在线诊断（OBD）接口接插装置与汽车在线诊断接口相连接，并通过该接口，获取汽车内部控制总线上所有OBD协议允许访问的表征汽车车况和行驶姿态的数据；进一步地，其特征在于：系统内中央处理单元中内置了一套专家系统分析程序，可以对一组或者多组车况或汽车行驶姿态数据进行单独或者联合分析、计算，最终判断是否存在不良车况，或者不良的行驶姿态；并最终判断是否有必要向驾驶员发出提醒信息；进一步地，其特征在于：如果中央处理单元判断出有必要向驾驶员发出提醒信息，中央处理单元会通过控制语音输出信号处理模块，输出相应的信号；该信号经过系统中的扬声器装置发出声音，达到及时提醒驾驶员的目的；进一步地，其特征在于：在以上描述系统功能集合的基础上，本系统还可以具备由麦克风装置及语音输入信号处理模块组成的特定语音识别功能；驾驶员（或车内人员）通过特定的语句可以向系统输入特定的命令指示，语音经过麦克风进入语音输入信号处理模块，语音输入信号处理模块对输入的语音分析、解析后得到特定的命令要求；由中央处理单元判断如何响应命令；进一步地，其特征在于：在以上描述系统功能集合的基础上，本系统还可以具备由功率匹配及天线装置及无线数据传输模块组成的无线数据传输功能；通过无线数据传输功能，可以向系统发送特定指令，由中央处理单元做出相应响应；进一步地，其特点在于，本系统也可以将中央处理器判断产生的提醒信息通过无线数据传输功能传输到其他终端；进一步地，其特点在于，本系统可以将从汽车在线诊断接口获取的数据直接通过无线数据传输功能传输到其他终端；进一步地，其特点在于，本系统可以将中央处理器处理数据的过程和记录信息，通过无线数据传输功能传输到其它终端；进一步地，在特点在于，本系统可以将存储装置中存储的数据通过无线数据传输功能传输到其他终端；进一步地，其特征在于：在以上描述系统功能集合的基础上，本系统还可以具备由存储装置及数据存储管理模块组成的数据存储功能；数据存储功能可以将输入系统的原始数据信息，或者中央处理单元处理过程和记录信息，或者中央处理单元处理完毕后做出判断的结果信息，通过数据存储管理模块储存在存储装置（介质）中。

3.根据权利要求2，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其特征在于：系统的具体实施形态可以根据具体使用环境有多种；其中汽车在线诊断接口接插装置、电源管理模块、OBD信号转换模块、OBD协议处理模块及中央处理单元是各种实施形态中必要的组成；语音提醒功能可以通过，语音信号输出处理模块和扬声器装置实施，也可以通过无线数据传输模块和功率匹配及天线装置实施，或者两者同时实施；语音输入信号处理模块及麦克风装置，存储管理模块及存储装置，可以根据不同的使用场合选择实施。

4.根据权利要求1，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其特征在于：系统中，电源管理模块、OBD信号转换模块、OBD协议处理模块、中央处理模块、语音输入信号处理模块、语音输出信号处理模块、无线数据传输模块及存储管理模块，可以为集成的单颗芯片方案，也可以为若干颗芯片组成的套片方案；电源管理模块，为一种电压转换电路，将汽车在线诊断接口的12V电源转换成系统中各个模块所需的电源。

5.根据权利要求1，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其特征在于：OBD信号转换模块，为一种总线电气特性转换电路，将汽车在线诊断接口的12V的差分信号对转换成普通的CMOS电平；中央处理单元为系统的核心控制部分，为一种程序可控的执行引擎，其中控制程序是可更新的。

6.根据权利要求5，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其进一步特征在于：中央处理单元按照其控制程序的流程，通过OBD协议处理模块、OBD信号转换模块，向汽车在线诊断接口发送数据请求或主动扫描指令，从而获取汽车控制系统中各个传感节点的信息；其中，可获取的信息包含但不限于：车速、发动机转速、行驶姿态（转弯、刹车、加速）、制动信号、油门信号、进气门信号、水温、胎压、安全气囊状况、灯光控制信息、尾气排放情况（三元催化剂）、车门锁止信息、车窗状态、安全带状态、雷达探测状态，等等；中央处理单元内置了专家判断系统，从汽车在线诊断接口获取一组或者多组原始数据，进行处理、分析、综合判断后，可以得到有关车况和驾驶行为的评定。

7.根据权利要求1，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其特征在于：中央处理单元根据对从汽车在线诊断接口获取的数据的处理、分析、综合判断，得到对于车况和驾驶行为的评定；中央处理单元及时地控制语音输出信号处理及扬声器装置，发出语音提醒信息；无线数据传输模块与功率匹配及天线装置，组成系统的无线传输功能，其无线传输协议可包含但不限于以下的一种或者多种模式：Wifi、Bluetooth、ZigBee。

8.根据权利要求7，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其进一步的特征在于：中央处理单元可以控制通过无线数据传输模块与功率匹配及天线装置与其他终端连接并交换数据，终端包含但不限于：智能手机、平板电脑及汽车自身中控系统；进一步的特征在于，中央处理单元可以通过无线数据传输功能与其他终端连接后，将语音提醒信息发送到与之无线连接的终端上，并利用该终端上的应用程序发出相应的语音提醒；进一步的特征在于，通过与之连接的终端可以接受语音输入信息，该终端通过其上的应用程序处理后，将语音输入信息通过无线连接方式传给本系统，本系统接收的指令后做相应的回应。

9.根据权利要求1，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其特征在于：语音输入信号处理模块与麦克风装置组成系统的直接语音接收功能，使用者直接发出特定的固定词语音，系统识别后做相应的回应；存储管理模块与存储装置组成系统的存储功能，系统从汽车诊断接口获取的原始数据、获取的外部指令及系统处理判断的过程记录信息等数据都可以保存在存储装置中；存储装置可以是但不限于是：Micro SD卡、SD卡、TF卡、USB存储盘；存储装置可以从系统中移出，用于数据转移；提醒信息的选项和频率，是可以设定的；设定方式可以是通过语音输入指令的方式，也可以是通过无线连接的终端发送的指令的方式。

10.根据权利要求9，一种带语音提醒功能的汽车辅助驾驶系统，其进一步特征在于：存储装置中的数据也可以通过无线数据传输功能以无线方式转移到其他设备。