车载语音控制系统自动化验证设计实现

车载语音控制系统自动化验证设计实现车载语音控制系统自动化验证设计实现 2019/12/04 车载语音控制系统作为汽车智能化的重要表现，已经成为智能汽车的标准配置之一。传统车载语音控制系统主要通过测试工程师手动测试，语音控制系统识别率、覆盖面等维度无法准确验证。为满足功能验证需求，提出一种基于语音仿真和机器视觉的车载语音控制系统自动化验证方案，通过搭建语音控制系统通用自动化测试环境，有效提高了测试效率和测试覆盖度，同时通用自动化测试序列可应用于多个车型的语音控制系统验证，大幅降低了时间成本和人力成本。关键词：车载语音；语音仿真；机器视觉；自动化测试1前言随着汽车电子智能化、网联化的迅猛发展，车载电子电气系统功能越来越复杂，语音控制系统作为关键技术之一，对用户体验和驾驶安全具有重要影响1。搭载语音控制系统，不仅提高了车载智能化体验性和娱乐性，还可以在驾驶过程中实现对车辆的便捷控制2-3。为满足用户需求，当前国内市场主流车型大部分均已配备车载语音控制系统3。目前，红旗全系车型也将语音控制系统作为标准配置之一。为实现对红旗系列车型车载语音控制系统的高效功能验证，本文提出一种基于语音仿真和机器视觉的车载语音控制系统自动化验证方案，利用语音仿真和机器视觉技术可实现语音指令仿真输入和测试结果的自动回采，通过编制自动化测试序列，可以实现对车载语音控制系统自动化测试和重复性测试，可有效提升测试效率，提高测试覆盖度，对缩短产品周期和降低开发成本有重要意义。2测试内容梳理车载语音控制系统支持中文语音输入，语音唤醒后，系统采用对话式交互方式，当输入语音指令后，如车载语音控制系统识别失败或成功时，系统提供相应语音结果反馈、HMI提示及总线信号反馈4-6。车载语音控制系统处理流程如图1所示。车载语音控制系统从功能层面上分为IVI系统控制功能和车辆控制功能，通过梳理语音功能，为编写测试用例及自动化测试序列提供依据。2.1IVI系统控制功能IVI系统控制功能主要包括语音系统对IVI系统功能的识别控制，主要包括唤醒、通讯、导航、多媒体、系统设置、网联应用功能的语音控制。IVI系统控制功能列表如表1所示。2.2车辆控制功能车辆控制功能主要是指语音系统对车身、空调功能的语音控制。车辆控制功能列表如表2所示。根据表2中各模块功能定义，提取各项子功能语义直意和语义垂类语音指令5，生成IVI系统控制功能测试用例和标准语音指令库。3测试环境搭建结合车载语音控制系统工作特性，利用语音模拟输入模块、音频和图像采集模块、处理结果分析模块，实现对车载语音控制系统的全自动闭环测试，测试流程如图2所示。语音模拟输入模块仿真输入语音指令，利用信号采集模块对车载语音控制系统处理结果进行采集，并由上位机分析软件对处理结果进行分析判断。3.1语音模拟输入模块测试环境配置NIPXI-4461模拟音频信号发生和采集板卡，结合上位机音频仿真软件和功率放大器仿真语音指令输入，PXI-4461具有如下特性6：（1）动态范围118dB；（2）采样率可达204.8kS/s；（3）输出频率可达92kHz。通过分析车载语音控制系统功能模块，编辑标准语音输入文档，并生成标准语音指令库，上位机软件NITestStand直接调用标准指令库中的语音指令，经HIL仿真设备输出至音频发生和采集板卡音频发生通道和功放，实现对人类语音控制指令的仿真，图3所示为语音仿真输入模块示意图。3.2反馈信号采集模块为满足测试需求，利用音频、图像和总线采集模块采集车载语音控制系统声音提示反馈、HMI反馈以及车辆总线信号反馈信息。该模块包括音频采集组件、图像采集组件、高速CAN通信板卡，图4所示为反馈信号采集模块示意图。为避免环境噪音和光线对测试质量产生干扰，反馈信号采集模块集成在屏蔽暗箱内。图像采集组件包括工业摄像机和图像采集板卡PXIe-1435，音频采集组件由声学测量麦克风、NIPXI-4461模拟音频信号发生和采集板卡组成，CAN通信板卡采用双通道高速CAN通信板卡PXI-8512/2。模块组件关键特征参数见表3。3.3上位机分析处理模块反馈信号采集模块将采集到的音频信号、图像信号和CAN总线信号回传至上位机，由上位机分析处理软件分析CAN总线响应逻辑和音频幅频信号的波形曲线、信噪比、失真度、频响特征7，并将采集到的图像信息与标准图像进行比对，判断车载语音控制系统对语音指令的响应是否满足要求。上位机自动化测试序列如图5所示。4测试结果分析以红旗某车型车载语音控制系统测试为例，根据测试需求可分别进行系统全功能测试和语音指令重复性测试，系统全功能测试针对标准语音库中的语音指令进行逐一测试，可对系统进行功能缺陷检查；语音指令重复性测试可针对某条语音指令进行多次重复测试，计算系统识别率。全功能测试用例及执行结果见表4。语音指令重复性测试以语音指令“播放音乐”和“暂停播放”为例，单例语音指令重复测试300次，测试结果见表5。5结束语车载语音控制系统验证环境具有较高通用性，适用于红旗全系车载语音控制系统的功能验证，同一自动化测试序列可应用于系统多轮次重复测试，且全自动化验证环境可实现24小时不间断测试，并自动出具过程文件及测试报告，人力成本和时间成本大幅降低。利用该验证环境可以在研发阶段检验车载语音控制系统各功能模块缺陷项和识别率，有利于研发人员进行针对性改进，保证了车载信息娱乐系统产品质量。参考文献4朱敏慧.语音技术加速网联汽车个性化J.汽车与配件,2015(50):38.7邱程,梁子龙,李凯,等.基于分层抽样的车载离线语音识别实车测试方法C.2016中国汽车工程学会年会论文集,2016.8李斌,尚超.基于PXI-4461和LabVIEW的水声信号采集系统设计J.舰船电子工程,2013,33(01):131-133.9张勇,张溯,王旭东,等.基于时频域特征的场景音频研究J.吉林大学学报(信息科学版),2018,36(03):81-86.