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一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

智能座艙實(shí)訓臺是一款融合了物聯(lián)網(wǎng)控制、車(chē)載網(wǎng)絡(luò )CAN總線(xiàn)、人工智能開(kāi)發(fā)、開(kāi)源應用開(kāi)發(fā)、Qt應用軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)驗平臺，能夠滿(mǎn)足智能網(wǎng)聯(lián)專(zhuān)業(yè)智能座艙課程、物聯(lián)網(wǎng)控制與嵌入式操作系統課程、人工智能應用課程的實(shí)驗實(shí)訓的要求。
平臺包含中控計算平臺系統、車(chē)機及其顯示器、視覺(jué)傳感器、麥克風(fēng)陣列、音響設備、座艙艙體（含座椅、雨刮、車(chē)窗、方向盤(pán)、剎車(chē)踏板、加速踏板）、超聲波雷達、毫米波雷達等硬件，結合中控軟件系統、車(chē)機軟件、座椅控制程序，實(shí)現手勢識別、人臉識別、語(yǔ)音交互、駕駛員疲勞駕駛檢測、座椅遠程調節、雨刮車(chē)窗控制、車(chē)載傳感器監測、車(chē)機應用娛樂(lè )等功能。

二、產(chǎn)品組成

產(chǎn)品包括智能座艙實(shí)訓臺體和智能座椅艙體兩部分。
實(shí)訓臺體主要安裝了中控計算平臺、車(chē)機控制器、顯示器、視覺(jué)傳感器、麥克風(fēng)陣列、揚聲器及音響、超聲波雷達及其四個(gè)探頭、毫米波雷達、激光雷達、以及網(wǎng)絡(luò )組建設施。布局如圖所示。
艙體，安裝了單臺主駕駛座椅、雨刮及電機、車(chē)窗及電機、方向盤(pán)、剎車(chē)踏板、加速踏板和座艙線(xiàn)控制器，通過(guò)座艙線(xiàn)控制器，接入到系統的CAN總線(xiàn)中，支持使用CAN分析工具測試艙體設備。

三、產(chǎn)品功能

1、座椅設施控制功能
可通過(guò)軟件控制座椅向前移動(dòng)任意距離、向后移動(dòng)任意距離、向上移動(dòng)、向下移動(dòng)、回歸零點(diǎn)；可以控制雨刮器擦拭擋風(fēng)玻璃；控制車(chē)窗器驅動(dòng)車(chē)窗升降。
2、人臉識別功能
軟件和視覺(jué)傳感器配合，能夠實(shí)現人臉檢測、人臉?shù)浫?、人臉識別調節座椅。
3、手勢識別座艙控制功能
軟件支持手勢交互功能，通過(guò)人工智能算法，能夠識別手部的關(guān)鍵點(diǎn)信息；軟件支持不少于4種的手勢識別；并根據手勢識別的結果，控制車(chē)載氛圍燈開(kāi)、關(guān)、調節座椅前移或后移。
4、語(yǔ)音識別座艙控制功能
軟件支持語(yǔ)音交互控制功能，開(kāi)啟語(yǔ)音識別后，可識別到用戶(hù)的語(yǔ)音指令，根據用戶(hù)指令發(fā)送命令，控制座艙氛圍燈開(kāi)關(guān)、座艙風(fēng)扇開(kāi)關(guān)、座椅移動(dòng)方式。
5、駕駛員疲勞檢測功能
軟件支持駕駛員疲勞或注意力不集中的狀態(tài)檢測，采用pytorch框架，真實(shí)場(chǎng)景拍攝的駕駛員數據，支持正常駕駛、打呵欠、低頭、打電話(huà)至少四種不同狀態(tài)的檢測。當出現疲勞或不集中狀態(tài)時(shí)，軟件語(yǔ)音提醒駕駛員休息。
6、汽車(chē)周身環(huán)境感知功能
軟件可以探測并可視化超聲波四路探頭前方障礙物的距離；可以設置毫米波雷達參數，對前方障礙物信息進(jìn)行篩選顯示；采用ROS操作系統，和可視化機器人系統開(kāi)源工具RViz，可視化顯示激光雷達四周的動(dòng)態(tài)信息。

四、軟件資源

1、座艙CAN控制軟件：采用嵌入式處理器和C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，驅動(dòng)PWM外設接口輸出脈沖調制信號驅動(dòng)座椅的前后方向轉動(dòng)電機、或上下方向轉動(dòng)電機，并實(shí)時(shí)檢測限位變化，控制電機及時(shí)停止；驅動(dòng)車(chē)窗總成電機正反轉，實(shí)現車(chē)窗上升或下降；驅動(dòng)繼電器吸合或斷開(kāi)控制雨刮器的的往復擺動(dòng)；實(shí)時(shí)讀取方向盤(pán)、剎車(chē)踏板、加速踏板的模擬量傳感器信號，輸出方向盤(pán)轉角、踏板深度數據；控制器具有CAN總線(xiàn)接口，支持CAN總線(xiàn)通信協(xié)議，與其他CAN總線(xiàn)設備通信。
2、座椅上位機控制軟件：采用PyQt進(jìn)行GUI上位機軟件開(kāi)發(fā)，具備TCP/IP通信程序，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與座艙CAN控制器進(jìn)行通信，基于CAN總線(xiàn)協(xié)議，向座艙CAN控制器發(fā)送命令，控制座椅、車(chē)窗、雨刮相應動(dòng)作，實(shí)時(shí)讀取CAN控制器的數據幀，顯示方向盤(pán)、剎車(chē)踏板、加速踏板的變化數據。
3、服務(wù)器數據處理軟件：使用ROS框架作為MQTT客戶(hù)端節點(diǎn)和TCP Server節點(diǎn)相互通信的中間層。MQTT客戶(hù)端訂閱控制類(lèi)主題消息（如控制座椅、控制車(chē)窗、控制雨刮），轉發(fā)給ROS層對應的訂閱話(huà)題，通過(guò)ROS消息隊列機制存儲和轉發(fā)。TCP Server節點(diǎn)的ROS層訂閱后經(jīng)格式轉換，解析處理，就可以通過(guò)TCP Server發(fā)送給硬件TCP客戶(hù)端進(jìn)行座椅、車(chē)窗、雨刮等設備的控制。同理，TCP Server節點(diǎn)接收到硬件TCP客戶(hù)端CAN數據協(xié)議，經(jīng)過(guò)處理，再傳輸給MQTT節點(diǎn)，由MQTT節點(diǎn)發(fā)布。此時(shí)車(chē)機MQTT客戶(hù)端訂閱消息后就可以顯示座椅位置、方向盤(pán)狀態(tài)、踏板深度等座艙傳感器數據。
4、智能座艙人機交互應用軟件：基于中控系統安裝的Anaconda及虛擬環(huán)境、CUDA、CUDNN、PyCharm、PyQt等開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)了基于Mediapipe 的手勢識別、基于MTCNN的人臉檢測和Facnet的人臉識別，基于Keras和Tensorflow深度學(xué)習框架的司機疲勞檢測，基于第三方庫的語(yǔ)音識別控制座艙設施等一系列智能人機交互軟件。
5、智能座艙應用軟件：基于Openharmony4.0操作系統，采用DevEco Studio IDE和ArkTs語(yǔ)言進(jìn)行應用軟件開(kāi)發(fā)。軟件內置MQTT應用協(xié)議，具有發(fā)布訂閱消息的機制，可以訂閱溫濕度、光線(xiàn)、空氣質(zhì)量等車(chē)載環(huán)境信息、座艙線(xiàn)控狀態(tài)（如方向盤(pán)轉向、剎車(chē)踏板深度、加速踏板深度；也可以發(fā)布命令，控制車(chē)載氛圍燈、車(chē)載風(fēng)扇，控制座椅調節、車(chē)窗升降、雨刮啟停；內嵌第三方語(yǔ)音識別庫，可以語(yǔ)音識別控制風(fēng)扇、氛圍燈、車(chē)窗、雨刮；內嵌視頻播放器功能軟件。

五、產(chǎn)品清單

六、課程實(shí)驗