CN115426512A - 一种具有多种识别控制的车载影音控制系统 - Google Patents

一种具有多种识别控制的车载影音控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于车载影音设备技术领域，具体涉及一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，包括车载影音播放系统；键盘控制单元，包括若干分布安装在车辆方向盘上的控制按钮，用于发出按压控制按钮所产生的信号至车载影音播放系统；触摸控制单元包括嵌设在汽车中控位置的触摸控制屏；语音控制单元包括安装在车辆内部不同位置的多个麦克风；手势控制单元包括安装在车辆内部的毫米波雷达模块、对手势进行识别的手势目标检测模块以及指令输出模块。利用方向盘上的按钮、车载大屏、语音识别以及手势识别的方式综合控制车载影音系统，避免了驾驶员和驾驶员的操作对车辆驾驶安全的影响。

Description

一种具有多种识别控制的车载影音控制系统
技术领域
本发明属于车载影音设备技术领域，具体涉及一种具有多种识别控制的车载影音控制系统。
背景技术
车载影音系统是为适应汽车恶劣条件而特别设计的整套影音设备。它是最早应用在汽车上的电子产品，经过50多年的发展，已经由最初的仅能提供收听广播、聆听音乐等基本功能的汽车收音机，演变成了集视听娱乐、通信导航、辅助驾驶、流动办公室等多种功能于一身的综合性多媒体车载电子影音系统，并成为汽车上一个不可或缺的组成部分。
目前车载影音系统主要依靠车载的大屏幕进行操作，但是车辆在高速运行过程中驾驶员及车上其他乘客需要对影音系统进行操作，而这些操作有可能会存在影响安全驾驶的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，克服了现有技术的不足，利用方向盘上的按钮、车载大屏、语音识别以及手势识别的方式综合控制车载影音系统，避免了驾驶员和驾驶员的操作对车辆驾驶安全的影响。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，包括
车载影音播放系统，用于接收指令，并根据指令播放视频或音频文件；
键盘控制单元，包括若干分布安装在车辆方向盘上的控制按钮，用于发出按压控制按钮所产生的信号至车载影音播放系统；
触摸控制单元包括嵌设在汽车中控位置的触摸控制屏，用于检测人手触摸控制信号并传输至车载影音播放系统；
语音控制单元包括安装在车辆内部不同位置的多个麦克风，用于接收并识别语音指令并传输至车载影音播放系统；
手势控制单元包括安装在车辆内部的毫米波雷达模块、对手势进行识别的手势目标检测模块以及指令输出模块，且指令输出模块将指令传输至车载影音播放系统。
进一步，所述毫米波雷达模块包括发射天线、接收天线、射频信号模块、混频器和模数转换器，所述射频信号模块用于产生连续调频信号，倍频后通过发射天线射出，发射信号遇到遮挡物体后反射被所述接收天线捕捉，将接收信号与发射信号进行混频后得到中频信号，通过混频器和模数转换器对获取的中频信号进行模数转换和后续信号处理。
进一步，所述手势目标检测模块的检测方法包括数据预处理、目标检测和手势目标检测三个部分；
(1)将毫米波雷达模块处理后的回波数据先按通道数、帧数、扫频脉冲数、模数转换器采样点数排列，将通道的手势回波数据取平均，通过均值归一化和背景帧差法分别抑制回波信号中的直流量和背景噪声；
(2)经过回波数据预处理后会得到帧数×扫频脉冲数大小的矩阵，对每个矩阵在快时间维做FFT后得到距离维矩阵；利用CA-CFAR算法检测距离维矩阵中每列距离谱中是否有目标；
(3)通过CA-CFAR算法通过比较获取目标数最小值，将距离维矩阵中目标数不为的列去除，根据矩阵保留列中距离谱的目标距离信息判断目标类别，若在同一个距离处始终存在目标，则该目标为静止目标，否则为手势目标。
进一步，所述距离维矩阵的模型表达式为：
Figure BDA0003795205090000031
进一步，所述指令输出模块用于将识别的手势与预设的手势规则进行匹配；将最匹配的手势规则对应的手势指令确定为用户输入的手势指令。
进一步，所述控制按钮包括用于控制车载影音播放系统启闭的电源按钮、用于控制播放音量的音量调节按钮和静音按钮，用于控制影音节目切换的节目切换按钮以及用于接打电话的蓝牙接听按钮和蓝牙挂机按钮。
进一步，所述触摸控制屏的外侧设置有多个距离传感器，且距离传感器呈两列等间距分布在触摸控制屏的两侧，用于判断触摸操作的触摸来源。
进一步，所述车载影音播放系统连接有车辆运行监测单元，用于获取车辆的运行状态。
进一步，所述车载影音播放系统包括信号获取模块、映射关系建立模块、信号调用模块，所述信号获取模块分别与键盘控制单元、触摸控制单元、语音控制单元和手势控制单元电性连接，且信号获取模块的输出端与映射关系建立模块电性连接，所述映射关系建立模块用于根据信号获取模块接收的信号与影音播放系统的播放控制信号的映射关系，所述映射关系建立模块的输出端与信号调用模块电性连接，所述信号调用模块根据对应的映射关系调用对应的播放控制信号，执行指令。
本发明与现有技术相比较，具有以下有益效果：
1、本发明通过方向盘上的按钮、车载大屏、语音识别以及手势识别的方式综合控制车载影音系统，避免了驾驶员和驾驶员的操作对车辆驾驶安全的影响。
2、本发明通过毫米波雷达模块配合CA-CFAR算法对操作手势进行识别，识别速度快、识别的准确度高，且其功耗低，降低系统的消耗。
附图说明
图1为一种具有多种识别控制的车载影音控制系统的原理结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，包括以下部分：
车载影音播放系统，用于接收指令，并根据指令播放视频或音频文件；车载影音播放系统包括信号获取模块、映射关系建立模块、信号调用模块，信号获取模块分别与键盘控制单元、触摸控制单元、语音控制单元和手势控制单元电性连接，且信号获取模块的输出端与映射关系建立模块电性连接，映射关系建立模块用于根据信号获取模块接收的信号与影音播放系统的播放控制信号的映射关系，映射关系建立模块的输出端与信号调用模块电性连接，信号调用模块根据对应的映射关系调用对应的播放控制信号，执行指令。
键盘控制单元，包括若干分布安装在车辆方向盘上的控制按钮，用于发出按压控制按钮所产生的信号至车载影音播放系统；控制按钮包括用于控制车载影音播放系统启闭的电源按钮、用于控制播放音量的音量调节按钮和静音按钮，用于控制影音节目切换的节目切换按钮以及用于接打电话的蓝牙接听按钮和蓝牙挂机按钮。
驾驶员在车辆行驶过程中通过方向盘上的控制按钮来控制影音系统的开启、音量调节、节目切换以及蓝牙电话的接通和挂断。
触摸控制单元包括嵌设在汽车中控位置的触摸控制屏，用于检测人手触摸控制信号并传输至车载影音播放系统；触摸控制屏的外侧设置有多个距离传感器，且距离传感器呈两列等间距分布在触摸控制屏的两侧，用于判断触摸操作的触摸来源。
在车辆行驶过程中驾驶人或者坐在副驾驶的乘客通过触摸在触摸控制屏上的对应位置，从而控制影音系统；通过两侧的距离传感器对触摸操控者进行判断，确定操作者是驾驶员还是副驾驶的乘客。
车载影音播放系统连接有车辆运行监测单元，用于获取车辆的运行状态；车辆的运行状态包括车辆位置以及车辆速度。
为了车辆驾驶安全，在车辆运行监测单元监测到车辆在行驶过程中并且其车辆速度超过60km/h时，系统会禁止来自驾驶位的触摸操作控制，同时执行副驾驶位的触摸操作控制。
语音控制单元包括安装在车辆内部不同位置的多个麦克风，用于接收并识别语音指令并传输至车载影音播放系统；通过不同位置的麦克风可以清晰的获取来自车内不同位置的人员发出的语音指令。
手势控制单元包括安装在车辆内部的毫米波雷达模块、对手势进行识别的手势目标检测模块以及指令输出模块，且指令输出模块将指令传输至车载影音播放系统。
毫米波雷达模块包括发射天线、接收天线、射频信号模块、混频器和模数转换器，射频信号模块用于产生连续调频信号，倍频后通过发射天线射出，发射信号遇到遮挡物体后反射被接收天线捕捉，将接收信号与发射信号进行混频后得到中频信号，通过混频器和模数转换器对获取的中频信号进行模数转换和后续信号处理。
手势目标检测模块的检测方法包括数据预处理、目标检测和手势目标检测三个部分；
(1)将毫米波雷达模块处理后的回波数据先按通道数、帧数、扫频脉冲数、模数转换器采样点数排列，将通道的手势回波数据取平均，通过均值归一化和背景帧差法分别抑制回波信号中的直流量和背景噪声；
(2)经过回波数据预处理后会得到帧数×扫频脉冲数大小的矩阵，对每个矩阵在快时间维做FFT后得到距离维矩阵；利用CA-CFAR算法检测距离维矩阵中每列距离谱中是否有目标；
(3)通过CA-CFAR算法通过比较获取目标数最小值，将距离维矩阵中目标数不为的列去除，根据矩阵保留列中距离谱的目标距离信息判断目标类别，若在同一个距离处始终存在目标，则该目标为静止目标，否则为手势目标。
距离维矩阵的模型表达式为：
Figure BDA0003795205090000071
指令输出模块用于将识别的手势与预设的手势规则进行匹配；将最匹配的手势规则对应的手势指令确定为用户输入的手势指令。
针对后排的乘客，方向盘以及触摸控制屏都是无法接触到的，而语音控制方式在车内人员较多或者影音系统声音较大时存在干扰控制的情况；因此本发明在上述三种控制方法的基础上针对后排采用手势识别控制方法对影音系统进行控制。
手势控制单元通过毫米波雷达模块识别出现在识别区域的物体，并采用CA-CFAR算法确定该物体是否为目标，当该物体为目标时再判断其是手势目标还是静止目标，确定手势目标后通过指令输出模块将识别的手势与预设的手势进行匹配，匹配到的手势指令传输给影音控制系统，从而执行该命令，达到控制影音的目的。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：包括
车载影音播放系统，用于接收指令，并根据指令播放视频或音频文件；
键盘控制单元，包括若干分布安装在车辆方向盘上的控制按钮，用于发出按压控制按钮所产生的信号至车载影音播放系统；
触摸控制单元包括嵌设在汽车中控位置的触摸控制屏，用于检测人手触摸控制信号并传输至车载影音播放系统；
语音控制单元包括安装在车辆内部不同位置的多个麦克风，用于接收并识别语音指令并传输至车载影音播放系统；
手势控制单元包括安装在车辆内部的毫米波雷达模块、对手势进行识别的手势目标检测模块以及指令输出模块，且指令输出模块将指令传输至车载影音播放系统。
2.根据权利要求1所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述毫米波雷达模块包括发射天线、接收天线、射频信号模块、混频器和模数转换器，所述射频信号模块用于产生连续调频信号，倍频后通过发射天线射出，发射信号遇到遮挡物体后反射被所述接收天线捕捉，将接收信号与发射信号进行混频后得到中频信号，通过混频器和模数转换器对获取的中频信号进行模数转换和后续信号处理。
3.根据权利要求2所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述手势目标检测模块的检测方法包括数据预处理、目标检测和手势目标检测三个部分；
(1)将毫米波雷达模块处理后的回波数据先按通道数、帧数、扫频脉冲数、模数转换器采样点数排列，将通道的手势回波数据取平均，通过均值归一化和背景帧差法分别抑制回波信号中的直流量和背景噪声；
(2)经过回波数据预处理后会得到帧数×扫频脉冲数大小的矩阵，对每个矩阵在快时间维做FFT后得到距离维矩阵；利用CA-CFAR算法检测距离维矩阵中每列距离谱中是否有目标；
(3)通过CA-CFAR算法通过比较获取目标数最小值，将距离维矩阵中目标数不为的列去除，根据矩阵保留列中距离谱的目标距离信息判断目标类别，若在同一个距离处始终存在目标，则该目标为静止目标，否则为手势目标。
4.根据权利要求3所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述距离维矩阵的模型表达式为：
Figure FDA0003795205080000021
5.根据权利要求2所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述指令输出模块用于将识别的手势与预设的手势规则进行匹配；将最匹配的手势规则对应的手势指令确定为用户输入的手势指令。
6.根据权利要求1所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述控制按钮包括用于控制车载影音播放系统启闭的电源按钮、用于控制播放音量的音量调节按钮和静音按钮，用于控制影音节目切换的节目切换按钮以及用于接打电话的蓝牙接听按钮和蓝牙挂机按钮。
7.根据权利要求1所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述触摸控制屏的外侧设置有多个距离传感器，且距离传感器呈两列等间距分布在触摸控制屏的两侧，用于判断触摸操作的触摸来源。
8.根据权利要求7所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述车载影音播放系统连接有车辆运行监测单元，用于获取车辆的运行状态。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种具有多种识别控制的车载影音控制系统，其特征在于：所述车载影音播放系统包括信号获取模块、映射关系建立模块、信号调用模块，所述信号获取模块分别与键盘控制单元、触摸控制单元、语音控制单元和手势控制单元电性连接，且信号获取模块的输出端与映射关系建立模块电性连接，所述映射关系建立模块用于根据信号获取模块接收的信号与影音播放系统的播放控制信号的映射关系，所述映射关系建立模块的输出端与信号调用模块电性连接，所述信号调用模块根据对应的映射关系调用对应的播放控制信号，执行指令。
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