基于车联网的车载智能音箱设计

武朋

（浙江吉智新能源汽车科技有限公司）

随着车载信息娱乐系统以及通信技术的发展，车联网技术已经发展到了2.0阶段。从1.0阶段传统的在线客服服务过渡到了高度网联服务阶段，互联网在线的内容及服务，如在线音乐、电台、导航以及停车、充电等均已可在车内实现，因此，车联网的概念慢慢向网联车甚至智能网联演变。而在家居环境下，智能音箱产品更如雨后春笋般出现，丰富的娱乐功能以及良好的交互体验，得到了越来越多的用户支持及流量资源。文章将针对车载智能音箱的应用及实现进行相关的研究与设计，区别于传统车联网以及多媒体主机系统，使用智能音箱对传统汽车进行智能网络赋能，以获得家居式、无缝、智能的车载互联网体验。

1 传统车载互联网产品形态调研

传统的标准车载车联网系统主要由车载多媒体主机、车载网联终端（T-BOX）、车载网联服务平台（TSP平台）以及第三方内容服务平台四部分组成，如图1所示。

图1 传统车载智能网联架构示意图

T-BOX主要扮演汽车以及云端网关的角色，在车载端实时采集车辆以及行驶数据并上传云端服务器，同时可将云端服务器相应控制指令以及服务内容下发终端；多媒体主机在实现传统多媒体功能（如收音机、蓝牙及usb等）的基础上，扩展了上网功能，联网方式主要有“通过USB线束连接T-BOX主机共享4G网”和“T-BOX开放Wifi热点供MMI主机连接使用”2种。连接网络的多媒体主机即可提供在线服务，如在线音乐、电台、导航以及智能语音等，同时云端通过大数据处理分析做相应的场景化推送服务，主动推送车主平时喜欢听的音乐，并可根据不同ID提供千人千面化的服务[1]。

2 现有家用智能音箱形态调研

物联网（IOT）管道式产品，即为具有连接服务属性的硬件产品，对云端可以连接整个互联网资源，通过云端赋能，它具备了思考以及提供资源及服务的能力，对于终端来讲，又可互联外围产品，包括各种智能电器、家居等。作为典型的IOT管道式产品，家用智能音箱除了可以提供多样丰富的在线服务（如音乐、电台、小说、新闻等）外，其在线语音功能还对它进行了自然语义理解、打断式语音交互等智能属性赋能。家用智能音箱可以是你的智能管家，也可以是你的生活秘书，在互联网业甚至智能家居生活的未来发展中占据较为重要的位置。

目前各大互联网巨头均有推出各自的智能音箱系列产品，除了天猫精灵、小爱同学以及叮咚智能音箱外，百度的小度，腾讯的听听音箱也陆续推出。

3 车载智能音箱的设计

3.1 车载智能音箱的设计方案

目前，完整的车载信息娱乐系统终端成本组成较高，对整车成本压力较大，文章结合家居式管道产品智能音箱的功能以及应用场景，运用智能音箱配合车载通讯终端，完全可以以车载智能音箱的形态在汽车端实现云端内容资源服务，以及连接汽车与车上用户，同时可以以低成本的产品形态降低整车的成本压力。具体云端以及车载终端互联形态，如图2所示。

图2 车载智能音箱设计方案示意图

3.2 车载智能音箱硬件架构设计

车载智能音箱选用单核ARM9（依据成本的不同，可适当提升双核或更高等级芯片）作为CPU，外围搭配蓝牙模块、Wi-Fi模块实现蓝牙连接以及热点网络连接，同时外接麦克风阵列（车载可选双麦）。CPU外搭音频功放1个，可以驱动2个全频扬声器发声，CPU额外增设DDR（内存条）以及EMMC（非易失性存储器）使用。硬件底层再配置MCU（微处理器），统管主机开关机、休眠等逻辑，同时通过CAN连接整车网络。具体硬件架构设计，如图3所示。

图3 车载智能音箱硬件架构设计示意图

3.3 车载智能音箱软件架构设计

车载智能音箱软件的架构，如图4所示。

图4 车载智能音箱软件架构示意图

MCU主要实现整机电源管理、按键扫描及状态指示输出等，另外实现CAN网络通信及管理，在实现底层网络通信的同时，还需完成同应用系统间接口的通信，接收来自客户的语音指令，通过车载CAN网络实现车身相应功能的控制。

SOC（片上系统）内部以LINUX操作系统为核心，软件采用内核+应用软件的架构，采用模块化、层次化的设计方法。模块以任务的形式表现，任务之间的调度由操作系统完成，模块与模块之间采用事件和消息交互的方式。

3.4 云端AI系统的接入

车载智能音箱要想实现智能，必须接入云端AI（智能系统），凭借云端的丰富内容、服务资源及强大的运算处理能力，可以对车载音箱终端进行赋能。内容上主要包含在线音乐、电台、有声小说、新闻等所有在线音频资源；服务上可以提供智能AI式管家服务，如陪用户聊天、记事及提醒等服务。车载终端语音功能负责被唤醒以及接收车主需求输入，通过网络反馈云端AI，云端AI处理后再反馈车载智能音箱；云端AI可选择国内各大具备丰富资源及处理能力的互联网云，如阿里云、腾讯云等，另外，也可借助语音云平台，自主整合第三方内容资源服务。此种形式对于资源服务选择更灵活，但是车厂需具备一定的云端服务整合资源及能力[2]。

3.5 车载智能音箱功能设计

本设计方案结合家居式智能音箱的娱乐功能以及车载多媒体系统的控车功能，在人机交互、娱乐、车身控制以及智能家居4个方面进行了功能设计，具体功能清单，如表1所示。

表1 车载智能音箱功能清单

4 结论

在互联网行业，一款产品如果被定义为管道式产品，在成本及利润上肯定会有一番激烈的行业竞争。车载智能蓝牙音箱作为典型的管道式产品，在终端可互联车辆，获取车辆行驶及状态信息，还可在一定程度上控制车辆，在云端可获取丰富的内容及服务资源，还可实现人机交互，获取需求及行为信息。相较于传统的信息娱乐多媒体系统，它是一种优势明显的低成本技术方案，但是在功能方面又可以满足绝大部分的车内娱乐、操作以及交互需求，配合了现在家居式智能音箱使用场景，因此，车载智能音箱在智能汽车应用上肯定会占据一定地位及市场。