CN114906022A - 一种基于声控的汽车座椅调节系统及其调节方法 - Google Patents

一种基于声控的汽车座椅调节系统及其调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于声控的汽车座椅调节系统及其调节方法，属于汽车座椅技术领域，汽车座椅调节系统包括声音模块、控制器和座椅调节机构，控制器分别与声音模块和座椅调节机构相连；声音模块适于在语音模式下采集并识别用户的语音生成座椅调节语音指令；控制器适于根据声音模块反馈的座椅调节语音指令生成座椅调节执行信号；座椅调节机构适于根据座椅调节执行信号对座椅进行调节直到用户发出调节停止指令；控制器还适于采用基于用户的历史座椅调节数据自学习得到的控制策略控制座椅调节机构对座椅进行反向补偿调节。本发明能够实现对座椅的自动纠正调节，避免多次调节仍然不满意的现象，达到了省时省力和自动化的效果。

Description

一种基于声控的汽车座椅调节系统及其调节方法
技术领域
本发明涉及一种基于声控的汽车座椅调节系统及其调节方法，属于汽车座椅技术领域。
背景技术
目前，随着汽车行业的迅速发展，汽车已经不仅仅是一种代步工具，人们在乘坐汽车时越来越注重汽车的舒适性。汽车出行时，对于汽车座椅的舒适度要求极高。特别地，对于驾驶员来说，汽车座椅位置尤为重要，对于舒适度高的汽车座椅，能够提高汽车驾驶安全性。
在现有技术中，对汽车座椅的调节还停留在驾驶员或乘客手动搬动汽车座椅来实现汽车座椅位置、高度、靠背倾斜度等的调节。目前，大多数汽车都对应多个驾驶员，并且，不同身高、体型的驾驶员，对汽车座椅的位置、高低等要求是不一致的。为了达到最佳驾驶位置，驾驶员在上车时，往往会首先调节汽车座椅位置。浪费时间，无法满足当前智能汽车的需求，尽管部分座椅有主驾驶记忆功能，但局限性太高，同样需要手动调节以及记忆存档有限。并且长时间驾车时，由于车内空间有限，且驾驶员需要时刻保持特定驾驶姿势，导致驾驶员臀部、脚部以及后背在长时间固定坐姿后极易出现不适感，导致车主驾驶途中欲手动调节座椅，切换坐姿，然而驾驶途中调节手动座椅极易分散车主注意力，发生突发状况时难以及时采取应对措施，极大提高了驾驶危险性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于声控的汽车座椅调节系统，它能够实现对座椅的自动纠正调节，避免多次调节仍然不满意的现象，达到了省时省力和自动化的效果。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于声控的汽车座椅调节系统，它包括声音模块、控制器和座椅调节机构，所述控制器分别与所述声音模块和座椅调节机构相连；其中，所述声音模块适于在语音模式下采集并识别用户的语音生成座椅调节语音指令；所述控制器适于根据所述声音模块反馈的所述座椅调节语音指令生成座椅调节执行信号；所述座椅调节机构适于根据所述座椅调节执行信号对座椅进行调节直到用户发出调节停止指令；所述控制器还适于在座椅自动纠正调节模式开启情况下，当用户发出调节停止指令后采用基于用户的历史座椅调节数据自学习得到的控制策略控制座椅调节机构对座椅进行反向补偿调节。
进一步，所述控制器基于用户的历史座椅调节数据自学习得到控制策略的步骤如 下： 在座椅自动纠正调节模式关闭的情况下，用户通过多次调节后满意以完成单个自由度 的座椅调节，获得用户以下历史座椅调节数据：n次单个自由度座椅调节下首次调节座椅对 应的首次调节度
Figure 93555DEST_PATH_IMAGE001
、首次调节座椅对应的车速
Figure 828293DEST_PATH_IMAGE002
、对应车速下的座椅调节 速度
Figure 437129DEST_PATH_IMAGE003
和最终调节座椅对应的最终调节度
Figure 610621DEST_PATH_IMAGE004
；
通过公式（1）分别得到每一组的纠正量程
Figure 558986DEST_PATH_IMAGE005
；
通过公式（2）分别得到每一组的纠正反应时间
Figure 526942DEST_PATH_IMAGE006
；
通过公式（3）得到相应座椅调节对应的历史平均纠正反应时间
Figure 557827DEST_PATH_IMAGE007
；
通过公式（4）得到相应座椅调节对应的纠正量程
Figure 269431DEST_PATH_IMAGE008
；其中，
Figure 72302DEST_PATH_IMAGE009
公式（1）；
Figure 211160DEST_PATH_IMAGE010
公式（2）；
Figure 732271DEST_PATH_IMAGE011
公式（3）；
Figure 981987DEST_PATH_IMAGE012
公式（4）；
控制参数
Figure 904943DEST_PATH_IMAGE013
为大于0的常数，n、
Figure 214702DEST_PATH_IMAGE013
根据调整精度人为设定，
Figure 285426DEST_PATH_IMAGE014
为当前车速下的座椅 调节速度。
进一步，所述控制器控制座椅调节机构对座椅进行反向补偿调节具体为：控制座 椅调节机构对座椅沿原调节路径反向补偿调节，反向补偿调节量程值为纠正量程
Figure 276516DEST_PATH_IMAGE008
。
进一步，所述座椅调节速度与当前车速成反比关系，车速越快，座椅调节速度越慢。
进一步，所述控制器对座椅调节的调节度进行限制，其限制程度
Figure 116296DEST_PATH_IMAGE015
与用户身高
Figure 534639DEST_PATH_IMAGE016
、 用户体重
Figure 827080DEST_PATH_IMAGE017
、声控调节座椅时的车速
Figure 684177DEST_PATH_IMAGE018
有关，关联函数关系式为公式（5）；其中，
Figure 316147DEST_PATH_IMAGE019
公式（5）；
Figure 967708DEST_PATH_IMAGE020
为调节系数，大于0的常数。
进一步，所述声音模块还适于在用户说出预设关键词后接收到关键词语音并提取用户声音特征数据；所述控制器还适于比对提取的用户声音特征数据和已预设并存储的用户声音样本数据，根据比对结果控制启动语言模式。
进一步，基于声控的汽车座椅调节系统还包括人脸识别模块；其中，所述人脸识别模块适于在解锁车辆后采集用户人脸数据；所述控制器还适于匹配采集的用户人脸数据和已预设并存储的用户人脸样本数据，匹配成功则控制座椅调节机构依据与用户人脸样本数据关联的座椅默认调整信息对座椅调节。
进一步，基于声控的汽车座椅调节系统还包括存储模块；其中，所述存储模块与所述控制器相连，所述存储模块适于存储不同用户的特征数据；所述用户的特征数据至少包括历史座椅调节数据。
本发明还提供了一种基于声控的汽车座椅调节系统的调节方法，方法的步骤中包括：用户通过预设关键词呼出语音模式，语音模式下声音模块采集并识别用户的语音生成座椅调节语音指令；控制器根据声音模块反馈的座椅调节语音指令生成座椅调节执行信号，座椅调节机构根据座椅调节执行信号对座椅进行调节直到用户发出调节停止指令；在座椅自动纠正调节模式开启情况下，当用户发出调节停止指令后控制器采用基于用户的历史座椅调节数据自学习得到的控制策略控制座椅调节机构对座椅进行反向补偿调节。
进一步，用户通过预设关键词呼出语音模式具体包括：用户说出预设关键词，声音模块接收到关键词语音并提取用户声音特征数据；控制器比对提取的用户声音特征数据和已预设并存储的用户声音样本数据，根据比对结果控制启动语言模式。
采用了上述技术方案后，本发明通过控制器学习得到每位用户的平均延时，即历史平均纠正反应时间，并结合调节时的座椅调节速度，确定超出满意调节度的纠正量程，并自动分析计算该量程值后，对座椅进行反向调节，实现纠正作用，达到了省时省力和智能化的目的。
附图说明
图1为本发明的基于声控的汽车座椅调节系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，一种基于声控的汽车座椅调节系统，它包括声音模块1、控制器2和座椅调节机构3，控制器2分别与声音模块1和座椅调节机构3相连；其中，声音模块1适于在语音模式下采集并识别用户的语音生成座椅调节语音指令；控制器2适于根据声音模块1反馈的座椅调节语音指令生成座椅调节执行信号；座椅调节机构3适于根据座椅调节执行信号对座椅进行调节直到用户发出调节停止指令；控制器2还适于在座椅自动纠正调节模式开启情况下，当用户发出调节停止指令后采用基于用户的历史座椅调节数据自学习得到的控制策略控制座椅调节机构3对座椅进行反向补偿调节。
在本实施例中，控制器2基于用户的历史座椅调节数据自学习得到控制策略的步骤如下：
在座椅自动纠正调节模式关闭的情况下，用户通过多次调节后满意以完成单个自 由度的座椅调节，获得用户以下历史座椅调节数据：n次单个自由度座椅调节下首次调节座 椅对应的首次调节度
Figure 950708DEST_PATH_IMAGE001
、首次调节座椅对应的车速
Figure 345917DEST_PATH_IMAGE002
、对应车速下的座椅 调节速度
Figure 894710DEST_PATH_IMAGE021
和最终调节座椅对应的最终调节度
Figure 940943DEST_PATH_IMAGE004
；
通过公式（1）分别得到每一组的纠正量程
Figure 207976DEST_PATH_IMAGE005
；
通过公式（2）分别得到每一组的纠正反应时间
Figure 344559DEST_PATH_IMAGE006
；
通过公式（3）得到相应座椅调节对应的历史平均纠正反应时间
Figure 747859DEST_PATH_IMAGE007
；
通过公式（4）得到相应座椅调节对应的纠正量程
Figure 6802DEST_PATH_IMAGE008
；其中，
Figure 964393DEST_PATH_IMAGE009
公式（1）；
Figure 701405DEST_PATH_IMAGE010
公式（2）；
Figure 896894DEST_PATH_IMAGE022
公式（3）；
Figure 326739DEST_PATH_IMAGE023
公式（4）；
控制参数
Figure 240468DEST_PATH_IMAGE013
为大于0的常数，n、
Figure 250012DEST_PATH_IMAGE013
根据调整精度人为设定，
Figure 362325DEST_PATH_IMAGE014
为当前车速下的座椅 调节速度。
在本实施例中，单个自由度座椅调节指的是座椅前后调节、座椅上下调节，座椅靠背俯仰调节中的一个自由度方向的调节，当然，其还可以包括座椅头枕自由度上的调节；另外，座椅调节机构3中包括座椅前后调节组件、座椅上下调节组件、座椅气囊调节组件、座椅靠背俯仰调节组件、座椅头枕调节组件等。
具体地，在本实施例中，控制器2控制座椅调节机构3对座椅进行反向补偿调节具 体为：控制座椅调节机构3对座椅沿原调节路径反向补偿调节，反向补偿调节量程值为纠正 量程
Figure 431912DEST_PATH_IMAGE008
。
在车辆行驶过程中，因长时间固定坐姿造成不适时，需要调整座椅切换坐姿时，往往用户呼出非目性的调节，并不断感受座椅调节过程，直至出现满意时再次发出调节停止信号，但因上述过程中会出现人为感受延迟、反应延迟以及语音执行命令延迟，造成座椅真正停止时已经超出人为满意的调节度，且不同驾驶人员的延迟时间均不同，通过学习得到每位驾驶人员的平均延时，即历史平均纠正反应时间，并结合调节时的调节速度，确定超出满意调节度的量程，并自动分析计算该量程值后，反向调节，实现纠正作用，达到了省时省力和智能化的目的。
具体地，座椅调节速度与当前车速成反比关系，车速越快，座椅调节速度越慢。对座椅进行调节过程中，座椅调节速度与当前车速成反比，反比系数为大于0的常数k，k为调节控制参数，当前车速越快，座椅调节速度越慢，反之座椅调节速度越快；避免车辆高速行驶过程中，因座椅调节速度过快导致用户出现短暂性的不适应性而影响其对车辆驾驶，同时适当减缓座椅调节速度能有效提高汽车座椅调节系统纠正的精确度，而在低速行驶车况下，较快的座椅调节速度可以有效减少用户对车辆座椅声控的过程，避免发生分心驾驶的可能。
具体地，控制器2对座椅调节的调节度进行限制，其限制程度
Figure 629675DEST_PATH_IMAGE015
与用户身高
Figure 177331DEST_PATH_IMAGE016
（单位 为米）、用户体重
Figure 409729DEST_PATH_IMAGE017
（单位为千克）、声控调节座椅时的车速
Figure 384639DEST_PATH_IMAGE018
（单位为米/秒）有关，关联函数 关系式为公式（5）；其中，
Figure 66768DEST_PATH_IMAGE019
公式（5）；
Figure 683694DEST_PATH_IMAGE020
为调节系数，并为大于0的常数。
当用户越高，越重时，限制程度越低，当车速越快时，限制程度越高；进而避免车辆在高速行驶过程中，座椅调节度过大导致出现座椅躺平等状况而严重影响驾驶安全。
具体地，如图1所示，基于声控的汽车座椅调节系统还包括存储模块5；其中，存储模块5与控制器2相连，存储模块5适于存储不同用户的特征数据；用户的特征数据至少包括历史座椅调节数据。
在本实施例中，存储模块5中可以尺寸不同用户的数据账户，将相应用户的特征信息设于相应的数据账户中，用户的特征信息包括但不限于用户的身高、体重、用户人脸样本数据、用户声音样本数据、与用户人脸样本数据关联的座椅默认调整信息以及历史座椅调节数据等。
具体地，在本实施例中，声音模块1还适于在用户说出预设关键词后接收到关键词语音并提取用户声音特征数据；控制器2还适于比对提取的用户声音特征数据和已预设并存储的用户声音样本数据，根据比对结果控制启动语言模式。
在本实施例中，用户声音特征数据和用户声音样本数据包括多个特征，特征可以但不限于音调数据、音色数据和预设关键词数据；该用户说出预设关键词时，声音模块1接收到关键词语音，提取用户声音特征数据，在控制器2中，分别匹配对比语音音调的高低和声音震动形态，与用户声音样本数据吻合时则匹配成功，语音模式启动，反之匹配失败，语音模式不启动。
具体地，如图1所示，基于声控的汽车座椅调节系统还可以包括人脸识别模块4；其中，人脸识别模块4适于在解锁车辆后采集用户人脸数据；控制器2还适于匹配采集的用户人脸数据和已预设并存储的用户人脸样本数据，匹配成功则控制座椅调节机构3依据与用户人脸样本数据关联的座椅默认调整信息对座椅调节。
具体地，用户对应的用户人脸样本数据可以录入本汽车座椅调节系统中，并储存在存储模块5下的对应的数据账户内，当用户解锁车辆打开车门后，人脸识别模块4扫描识别当前用户面部得到用户人脸数据，控制器2将采集到的用户人脸数据匹配存储在存储模块5中的用户人脸样本数据，匹配成功后，控制器2控制座椅调节机构3依据与用户人脸样本数据关联的座椅默认调整信息对座椅调节，使得用户上车后，汽车座椅调节系统就按其最佳座椅调节度为其调节，无需手动操作省时省力，且不受存档限制，如有新驾驶员，只需在汽车座椅调节系统下新建并录入用户对应的特征信息即可。
实施例二
本发明还提供了一种实施例一中的基于声控的汽车座椅调节系统的调节方法，方法的步骤中包括：用户通过预设关键词呼出语音模式，语音模式下声音模块1采集并识别用户的语音生成座椅调节语音指令；控制器2根据声音模块1反馈的座椅调节语音指令生成座椅调节执行信号，座椅调节机构3根据座椅调节执行信号对座椅进行调节直到用户发出调节停止指令；在座椅自动纠正调节模式开启情况下，当用户发出调节停止指令后控制器2采用基于用户的历史座椅调节数据自学习得到的控制策略控制座椅调节机构3对座椅进行反向补偿调节。
进一步，用户通过预设关键词呼出语音模式具体包括：用户说出预设关键词，声音模块1接收到关键词语音并提取用户声音特征数据；控制器2比对提取的用户声音特征数据和已预设并存储的用户声音样本数据，根据比对结果控制启动语言模式。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，它包括声音模块（1）、控制器（2）和座椅调节机构（3），所述控制器（2）分别与所述声音模块（1）和座椅调节机构（3）相连；其中，所述声音模块（1）适于在语音模式下采集并识别用户的语音生成座椅调节语音指令；
所述控制器（2）适于根据所述声音模块反馈的所述座椅调节语音指令生成座椅调节执行信号；所述座椅调节机构（3）适于根据所述座椅调节执行信号对座椅进行调节直到用户发出调节停止指令；所述控制器（2）还适于在座椅自动纠正调节模式开启情况下，当用户发出调节停止指令后采用基于用户的历史座椅调节数据自学习得到的控制策略控制座椅调节机构（3）对座椅进行反向补偿调节。
2.根据权利要求1所述的基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，所述控制器（2） 基于用户的历史座椅调节数据自学习得到控制策略的步骤如下：在座椅自动纠正调节模式 关闭的情况下，用户通过多次调节后满意以完成单个自由度的座椅调节，获得用户以下历 史座椅调节数据：n次单个自由度座椅调节下首次调节座椅对应的首次调节度
Figure 418331DEST_PATH_IMAGE001
、 首次调节座椅对应的车速
Figure 335472DEST_PATH_IMAGE002
、对应车速下的座椅调节速度
Figure 115209DEST_PATH_IMAGE003
和最终调节 座椅对应的最终调节度
Figure 448101DEST_PATH_IMAGE004
；
通过公式（1）分别得到每一组的纠正量程
Figure 262474DEST_PATH_IMAGE005
；
通过公式（2）分别得到每一组的纠正反应时间
Figure 84936DEST_PATH_IMAGE006
；
通过公式（3）得到相应座椅调节对应的历史平均纠正反应时间
Figure 289652DEST_PATH_IMAGE007
；
通过公式（4）得到相应座椅调节对应的纠正量程
Figure 488553DEST_PATH_IMAGE008
；其中，
Figure 157431DEST_PATH_IMAGE009
公式（1）；
Figure 88478DEST_PATH_IMAGE010
公式（2）；
Figure 842808DEST_PATH_IMAGE011
公式（3）；
Figure 579819DEST_PATH_IMAGE012
公式（4）；
控制参数
Figure 32099DEST_PATH_IMAGE013
为大于0的常数，n、
Figure 461943DEST_PATH_IMAGE013
根据调整精度人为设定，
Figure 641252DEST_PATH_IMAGE014
为当前车速下的座椅调节 速度。
3.根据权利要求2所述的基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，所述控制器（2） 控制座椅调节机构（3）对座椅进行反向补偿调节具体为：控制座椅调节机构（3）对座椅沿原 调节路径反向补偿调节，反向补偿调节量程值为纠正量程
Figure 916375DEST_PATH_IMAGE008
。
4.根据权利要求3所述的基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，所述座椅调节速度与当前车速成反比关系，车速越快，座椅调节速度越慢。
5.根据权利要求1所述的基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，所述控制器（2） 对座椅调节的调节度进行限制，其限制程度
Figure 559846DEST_PATH_IMAGE015
与用户身高
Figure 832696DEST_PATH_IMAGE016
、用户体重
Figure 561617DEST_PATH_IMAGE017
、声控调节座椅时 的车速
Figure 640432DEST_PATH_IMAGE018
有关，关联函数关系式为公式（5）；其中，
Figure 76092DEST_PATH_IMAGE019
公式（5）；
Figure 847739DEST_PATH_IMAGE020
为调节系数，大 于0的常数。
6.根据权利要求1所述的基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，所述声音模块（1）还适于在用户说出预设关键词后接收到关键词语音并提取用户声音特征数据；所述控制器（2）还适于比对提取的用户声音特征数据和已预设并存储的用户声音样本数据，根据比对结果控制启动语言模式。
7.根据权利要求1所述的基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，还包括人脸识别模块（4）；其中，所述人脸识别模块（4）适于在解锁车辆后采集用户人脸数据；所述控制器（2）还适于匹配采集的用户人脸数据和已预设并存储的用户人脸样本数据，匹配成功则控制座椅调节机构（3）依据与用户人脸样本数据关联的座椅默认调整信息对座椅调节。
8.根据权利要求1所述的基于声控的汽车座椅调节系统，其特征在于，还包括存储模块（5）；其中，所述存储模块（5）与所述控制器（2）相连，所述存储模块（5）适于存储不同用户的特征数据；所述用户的特征数据至少包括历史座椅调节数据。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述的基于声控的汽车座椅调节系统的调节方法，其特征在于，方法的步骤中包括：用户通过预设关键词呼出语音模式，语音模式下声音模块（1）采集并识别用户的语音生成座椅调节语音指令；控制器（2）根据声音模块（1）反馈的座椅调节语音指令生成座椅调节执行信号，座椅调节机构（3）根据座椅调节执行信号对座椅进行调节直到用户发出调节停止指令；在座椅自动纠正调节模式开启情况下，当用户发出调节停止指令后控制器（2）采用基于用户的历史座椅调节数据自学习得到的控制策略控制座椅调节机构（3）对座椅进行反向补偿调节。
10.根据权利要求9所述的调节方法，其特征在于，用户通过预设关键词呼出语音模式具体包括：用户说出预设关键词，声音模块（1）接收到关键词语音并提取用户声音特征数据；控制器（2）比对提取的用户声音特征数据和已预设并存储的用户声音样本数据，根据比对结果控制启动语言模式。
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