CN104354701B - 一种人车交互的实现方法 - Google Patents

Abstract

一种人车交互的实现方法，包括以下步骤：第一步、获取车辆状态数据；第二步、将车辆状态转换成情绪状态并检测驾驶员情绪；第三步、配置交互策略。本发明可以让汽车自己的情绪并能感知到主人的情绪，来采取不同的方式与主人进行交互，这样汽车就成为人类的伙伴，而不仅仅是一种交通工具。

Description

一种人车交互的实现方法

技术领域

本发明通过监测车辆机械状态和用户情绪，设计了一种增强汽车与车主之间交互的方法，涉及人车交互、智能汽车、智能驾驶和增强用户体验等技术领域。

背景技术

汽车在现代生活中扮演着越来越重要的角色。对于那些爱车之人来说，车辆不只是一个交通工具，更是一个投入了很多个人情感的伙伴。如今，汽车已经成为许多家庭不可或缺的一部分。尽管我们每天都会花费一些时间在车上，多数人认为车辆只是一部机器，一台旅行工具，从不把车当成朋友看待。驾驶期间车与人之间交互非常的简单，例如当你小心的倒车时，单调的警报声。警报系统提供的信息非常的简单、单调、迟钝。他不能给驾驶员传递更丰富的信息，驾驶员需要根据经验来判断情况。这样并不能做到人性化而且缺少兴致和乐趣。

你是否曾想过，如果你的车能像朋友一样在路上与你交流，那会是什么样的状况？如果车辆能根据主人的情绪与其通过人类语言进行交流，这会使得主人觉得非常亲切与亲近。例如，当主人生气了，车辆可以意识到这一点并讲一个笑话来使主人放松。

另一方面，车辆也可以有他们自己的情绪并且表达他们的情绪。例如，当汽车油表到达了一个相对较低的值时，他会用正常语气提醒主人为他补充燃料：“主人，请帮我补充燃料。”，但如果汽车的油量到达了最小值时，他会使用一种焦虑的语气来提醒主人：“主人，快帮帮我！尽快帮我补充燃料！我快饿死了！”

通过本发明的人车交互方法，车辆会变得可爱、聪明、人性化，这正契合了智能汽车的发展方向。

如果车辆可以告诉你路上周边的情况，告诉你附近的奇闻轶事，当红明星或政界的丑闻，你烦闷的旅程将会变得十分有趣。所以汽车拟人用户界面可以提升驾驶经验并使枯燥乏味的生活变得有趣。

为了测量和评估车辆的情绪，本发明监视和测量车辆的各种机械部件的运行状况，例如残油的量，以及制动状态。然后根据转换机制将这些状态转换成汽车的相应的情绪并播放录音。例如，当燃油表上油量只有一半时，汽车会用比较平缓的语调提醒主人：主人，让我振奋起来吧。当他触及红线时，汽车会焦虑的提醒主人：主人，主人，我快饿死了，请给我补充燃料！

另一方面，我们在同一时间通过多传感器监测驾驶员的情绪，根据人类和车辆双方情绪的人车交互策略，调用或合成相应的声音开始交流或者响应通过语音识别系统识别出来的驾驶员的命令。

发明内容

汽车在人们的现代生活中扮演着重要的角色，如果汽车有他自己的情绪并能感知到主人的情绪，他会变得可爱、有趣、体贴，成为人类的伙伴，而不仅仅是一种交通工具。本发明提出了一种人车交互的实现方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种人车交互的实现方法，包括以下步骤：

第一步获取车辆机械状态数据

这一步是获取一组可以用于表达车辆情绪的车辆机械状态，车辆机械状态被记录成一个特性，特性的元素包括油量、发动机转速、轮胎压力和其他多维信息；车辆机械状态特征的定义为

F_h＝{F_h1，F_h2，F_h3...F_hn}

其中，n是特征的维度；考虑到不同的特征元素对车辆机械状态的影响不同，采用不同的权值来量化不同元素的影响，其总和为1.

$a=\left\{a_i\right|{\mathrm{\Σ}}_1^n{a}_i=1\};$

第二步将车辆机械状态转换成情绪状态并检测驾驶员情绪

子步骤1：将监测到的车辆机械状态转换成汽车情绪状态

该步骤根据当前驾驶操作时机械零件的健康状况计算出安全系数，并根据情绪映射机制将该系数转换成汽车的情绪状态。安全系数计算公式如下：

$C_s=\underset{1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_i{F}_{hi}$

C_s即为安全系数；

设定多个阈值来划分安全系数的等级，进而根据安全系数的等级来判断汽车的情绪状态；

子步骤2：检测驾驶员情绪

本步骤来监测驾驶员在不同时刻的情绪变化；

第三步配置交互策略

利用汽车情绪和驾驶员情绪的值来计算配置情绪；计算配置情绪的函数定义如下：

Mc＝(w1Mv+w2Md)*δ

Mc是配置情绪，Mv是汽车的情绪，Md是驾驶员的情绪，w1和w2分别是汽车情绪和驾驶员情绪的权重，δ是一个可以将Mc的值转换为配置策略情绪的调节函数；调节函数同时也需要考虑到驾驶员性格的影响；

第四步开始人车交互

在配置情绪确定后，汽车根据驾驶员的情绪来进行人车交互。

本发明在第二步检测检测驾驶员情绪通过采用常见的表情识别来检测。

本发明在第二步检测检测驾驶员情绪通过在人体内、外、周围集成传感器节点来监控人体内神经递质，即三个单胺神经递质5-羟色胺,多巴胺和去甲肾上腺素来计算驾驶员的情绪状态。

本发明可以让汽车自己的情绪并能感知到主人的情绪，来采取不同的方式与主人进行交互，这样汽车就成为人类的伙伴，而不仅仅是一种交通工具。

附图说明

图1为本发明总体架构示意图；

图2为神经递质与基本情绪之间的关系示意图；

图3为神经递质与基本情绪之间的对应关系表。

具体实施方式

图1介绍了这个方案的总体框架。这个方案由四部分组成，第一步，我们获取车辆机械状态数据；第二步，系统把汽车的状况转换成情绪的状况，并在同一时间通过传感器检测主人的情绪；第三步，系统创建基于汽车和人双方情绪的交互策略；第四步，系统开始人车交互交流或者相应驾驶员对应的命令。

图2和图3介绍了神经递质与基本情绪之间的关系。人体验到何种情绪与人体里面神经递质的类型和数量有关。神经递质除了影响情绪以外，还在大脑和身体不同部位之间传递信息。。

神经递质有许多类型，大体上可以归为“刺激”或“抑制”两种类型，它们能与特定受体成对匹配并产生某种情绪。兴奋性神经递质刺激大脑并导致更加活跃(但不一定都是积极情绪)。例如肾上腺素就是很好的一种兴奋性神经递质，它经常与活泼开朗的性格和心跳加快有关。另一种刺激性神经递质是多巴胺，是在人参与吃，运动或约会等喜欢的活动时释放出来的。除了情绪以外，记忆、学习和注意力也受这些神经递质的影响。

一种人车交互的实现方法详细步骤：

第一步 获取车辆机械状态数据

这个方案的第一步，是获取一组可以用于表达车辆情绪的车辆机械状态，系统总是监视车辆机械状况,收集机械部件的健康状况和现状的安全系数，这可以被记录成一个特性，特性的元素包括油量、发动机转速、轮胎压力和其他多维信息。车辆机械状态检测主要包含以下方面：检测机油、机滤；皮带张力和状况、点火、前束、电瓶情况、制冷系统管路和接头、前制动片、前制动盘及卡钳、各种油液、轮胎压力及状况(包括备胎)、灯光及装置、各功能开关、门拉手及各部件清洁；轮胎换位、ABS系统操纵装置、油漆损伤及车身状况；检测驾驶情况(噪音、稳定性、仪表工作状况)、发动机冷却液、蒸发排放控制系统、后制动片、盘及卡钳、空气滤清器、燃油滤清器、火花塞、自动波箱油、手动制器圆筒和衬筒、手动制器操纵装置、悬挂部件、排气系统及状况、怠速及怠速排放CO值、转向横拉杆球头、转向机及防尘套、助力转向功能、管路和接头、气门间隙、油箱输油管及接头、制动管路、输送管路及ABS系统。车辆机械状态特征的定义为

F_h＝{F_h1，F_h2，F_h3...F_hn}

其中，n是特征的维度。考虑到不同的特征元素对车辆机械状态的影响不同，采用不同的权值来量化不同元素的影响，其总和为1.

$a=\left\{a_i\right|{\mathrm{\Σ}}_1^n{a}_i=1\}$

第二步 将车辆机械状态转换成情绪状态并检测驾驶员情绪

子步骤1：将监测到的车辆机械状态转换成汽车情绪状态

该步骤根据当前驾驶操作时机械零件的健康状况计算出安全系数，并根据情绪映射机制将该系数转换成汽车的情绪状态。安全系数计算公式如下：

$C_s=\underset{1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_i{F}_{hi}$

C_s即为安全系数；

我们计算当前操作状态的安全系数，在这一步中，我们设定多个阈值来划分安全系数的等级，我们根据安全系数为用户提供预警信息以及建议。

一级：安全等级第一级

如果安全系数较低，如0.2，那意味着车辆的状况很糟糕，驾驶者必须立刻解决这个问题，所以车辆情绪应该非常焦急。例如，当行驶速度非常快且轮胎气压低导致轮胎磨损非常严重的情况发生时，这十分危险，所以车辆情绪必须非常焦急。

二级：安全等级第二级

如果安全系数正常(例如，它的值小于0.5)，那意味着机械零件的健康状况并不好，所以驾驶员必须对这个情况引起重视，因而车辆情绪应该是比较担忧。

三级：安全等级第三级

如果安全系数比较高(例如，它的值在范围0.5～0.8之间)，那意味着机械零件的健康状况很好，所以车辆情绪应该变得平稳。

四级：安全等级第四级

如果安全系数特别高(例如，它的值大于0.8)，那意味着机械零件的健康状况非常好，所以车辆情绪应该非常高兴。

子步骤2：检测驾驶员情绪

本步骤通过监测驾驶员的情绪，来确定汽车应该输出的情绪。人的情绪监测是一个很成熟的技术，本发明采用常见的表情识别，或基于体内神经递质监测的方法来监测驾驶员的情绪。本发明并不局限于这两类方法来监测驾驶员的情绪，其他类似的方法也可以采用。

例如,我们可以测量的三个单胺神经递质5-羟色胺,多巴胺和去甲肾上腺素来计算用户的情绪状态。随着人类生物传感器的快速发展，我们可以在人体内、外、周围集成低功率、小型化和智能化的传感器节点来监控这些神经递质，就像无线体域网(WBNS)以及HRS-I。

第三步 配置交互策略

基于常识,人类在人车交互过程中占据了主导地位,因此,系统应该配置的交互策略应考虑到驾驶员的情绪状况。也就是说，如果驾驶员很生气，不管汽车情绪的情况是怎样的，汽车都应该以平和的语气与人交流。系统选择汽车情绪的策略如表1所示。

表1：情绪选择策略

我们还可以以更精确的方式来配置交互策略，也就是说，利用汽车情绪和驾驶员情绪的值来计算配置情绪。计算配置情绪的函数定义如下：

Mc＝(w1Mv+w2Md)*δ

Mc是配置情绪，Mv是汽车的情绪，Md是驾驶员的情绪，w1和w2分别是汽车情绪和驾驶员情绪的权重，δ是一个可以将Mc的值转换为配置策略情绪的调节函数。调节函数同时也可以考虑到驾驶员性格的影响。例如，驾驶员的性格很和善，汽车在交谈中使用的语调也会更为活跃灵动。

第四步 开始人车交互

在配置情绪确定后，系统调用或合成相应的声音开始交谈，或者响应通过复杂的语音识别系统识别出来的驾驶员的命令。本发明中汽车采用现有成熟的自然语言处理技术分析车主的情绪。根据车辆心情的不同的状态值许多对话可以预置在系统中，交谈的开始可以分为两种情况：主动和被动。在第一种情况下，汽车提醒他的主人要求主人做出相应的操作，或者汽车感知驾驶员的情绪并积极地回复主人。在这种情况下，交谈可以根据不同的情景预置。在另一种情况下，驾驶员请求执行一个命令,汽车需要理清或确认主人的意图,它可以被动的开始对话。

Claims (3)

1.一种人车交互的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步获取车辆机械状态数据

这一步是获取一组能够用于表达车辆情绪的车辆机械状态，车辆机械状态被记录成一个特征向量，该向量的特征元素包括油量、发动机转速、轮胎压力和其他多维信息；车辆机械状态特征的定义为：

F_h＝{F_h1，F_h2，F_h3...F_hn}；

其中，n是特征的维度；考虑到不同的特征元素对车辆机械状态的影响不同，采用不同的权值来量化不同元素的影响，其总和为1；

$a=\left\{a_i\right|{\mathrm{\Σ}}_1^n{a}_i-1\};$

第二步将车辆机械状态转换成情绪状态并检测驾驶员情绪

子步骤1：将监测到的车辆机械状态转换成汽车情绪状态

该步骤根据当前驾驶操作时机械零件的健康状况计算出安全系数，并根据情绪映射机制将该系数转换成汽车的情绪状态；安全系数的计算公式如下：

$C_s=\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{F}_{ht}$

C_s即为安全系数；

设定多个阈值来划分安全系数的等级，进而根据安全系数的等级来判断汽车的情绪状态；

子步骤2：检测驾驶员情绪

本步骤来监测驾驶员在不同时刻的情绪变化，来确定汽车应该输出的情绪；

第三步配置交互策略

利用汽车情绪和驾驶员情绪的值来计算配置情绪；计算配置情绪的函数定义如下：

Mc＝(w1Mv+w2Md)*δ

Mc是配置情绪，Mv是汽车的情绪，Md是驾驶员的情绪，w1和w2分别是汽车情绪和驾驶员情绪的权重，δ是一个对配置情绪Mc的值进行调节的调节函数；调节函数同时也需要考虑到驾驶员性格的影响；

第四步开始人车交互

在配置情绪确定后，汽车根据驾驶员的情绪来进行人车交互。

2.根据权利要求1所述的一种人车交互的实现方法，其特征在于，在第二步检测驾驶员情绪通过采用表情识别方法来检测。

3.根据权利要求1所述的一种人车交互的实现方法，其特征在于，在第二步检测驾驶员情绪通过在人体内、外、周围集成传感器节点来监控人体内神经递质，即三个单胺神经递质5-羟色胺,多巴胺和去甲肾上腺素来计算驾驶员的情绪状态。