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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30512| Título: | Design and development of a voice assistant for automotive dashboard control |
| Título(s) alternativo(s): | Projeto e desenvolvimento de assistente de voz para controle de painel de instrumentos automotivo |
| Autor(es): | Luz, Mathias Rodrigues da |
| Orientador(es): | Santos, Max Mauro Dias |
| Palavras-chave: | Reconhecimento automático da voz Sistemas de reconhecimento de padrões Sistemas embarcados (Computadores) Segurança no trânsito Motoristas Automatic speech recognition Pattern recognition systems Embedded computer systems Traffic safety Motor vehicle drivers |
| Data do documento: | 21-Dez-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | LUZ, Mathias Rodrigues da. Design and development of a voice assistant for automotive dashboard control. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. |
| Resumo: | Para obter a carteira nacional de habilitação, os motoristas brasileiros passam por exames de aptidão física e mental, de modo a comprovar que são capacitados para operar um veículo. Entretanto, as pessoas que não estão em plenas capacidades físicas, denominadas Pessoas com Mobilidade Reduzida, não possuem a mesma liberdade para se locomover devido as suas limitações. Eles enfrentam dificuldades com a mobilidade urbana, ficando dependentes do transporte público ou por aplicativos. Outra alternativa é o uso de veículos especialmente adaptados, porém até mesmo esses veículos não suprem todas as suas necessidades. Com o advento de novas tecnologias de reconhecimento de voz e de sistemas avançados de assistência ao motorista, surgiram sistemas que permitem controlar o veículo por comandos de voz, que atuam em funções multimídia ou controle climático, por exemplo. Sendo assim, este trabalho propõe desenvolver um sistema embarcado para auxiliar o motorista na condução do veículo usando reconhecimento de fala e foca em criar um protótipo para avaliar a usabilidade do sistema por uma Prova de Conceito. O modelo V de desenvolvimento de software foi utilizado como base da metodologia para a criação de um assistente de voz capaz de reconhecer quatro comandos (seta para direita, seta para esquerda, pisca alerta e luz baixa) e controlar as respectivas funções do veículo. O reconhecimento de comandos de voz foi feito utilizando uma verificação por três etapas com a aplicação de técnicas de inteligência artificial como redes neurais e aprendizado profundo. Este trabalho também descreve a criação de um banco de dados com comandos de voz em Português Brasileiro para treinamento de modelos de reconhecimento de fala, por meio de Transferência de Aprendizado. Além de reconhecer os comandos de voz, o assistente é capaz de identificar o motorista pela voz e verificar a similaridade dos comandos com a voz do motorista. O sistema desenvolvido atendeu a todos os requisitos estabelecidos na etapa de projeto, e reconheceu corretamente 98.4% dos casos explorados, sem ruídos. Nos demais casos, nenhum comando foi reconhecido, o que é considerado melhor que o reconhecimento de outro comando, visto que isto acarretaria na atuação de uma função indesejada. Além disso, o protótipo desenvolvido foi testado em um veículo em seis situações reais de direção, com o ruído sonoro sendo monitorado. O sistema funcionou perfeitamente até uma média de 73.8 dB, que corresponde ao nível sonoro característico dentro de veículos em movimento. O tempo de processamento dos comandos de voz foi de aproximadamente 1 segundo. |
| Abstract: | To obtain a national driver’s license, Brazilian drivers undergo physical and mental aptitude tests to prove they are qualified to operate a vehicle. However, people who are not in full physical capacity, called Persons with Reduced Mobility, do not have the same freedom to move around due to their limitations. They face difficulties with urban mobility, becoming dependent on public transportation or ride-hailing apps. Another alternative is using specially adapted vehicles, but even these vehicles do not meet all their needs. With the advent of new speech recognition technologies and advanced driver assistance systems, new systems that control the vehicle by voice commands have emerged, acting on multimedia functions or climate control, for example. Thus, this work proposes to develop an embedded system to assist the driver in vehicle conduction using speech recognition and focuses on creating a prototype to evaluate the system’s usability by a Proof of Concept. The V-model of software development was used as the basis of the methodology to create a voice assistant capable of recognizing four commands (right turn signal, left turn signal, hazard warning, and headlights) and controlling the respective functions of the vehicle. The recognition of voice commands was done using a three-step verification that applied artificial intelligence techniques such as neural networks and deep learning. This work also describes the creation of a database of Brazilian Portuguese voice commands for training speech recognition models through Transfer Learning. Besides recognizing the voice commands, the assistant can identify the driver by voice and verify the similarity of the voice command with the driver’s voice. The developed system met all the requirements established in the design stage and correctly recognized 98.4% of the explored cases without noise. In the other cases, no commands were recognized, which is considered better than recognizing another command since this would result in the actuation of an undesired function. Furthermore, the developed prototype was tested in a vehicle in six real driving scenarios, with the sound noise being monitored. The system worked perfectly up to an average of 73.8 dB, which corresponds to the characteristic sound level inside moving vehicles. The processing time for the voice commands was approximately 1 second. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30512 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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