外卖代驾用智能头盔摘要：本文介绍基于GPS导航定位、语音接单、接打等功能的智能头盔的 设计，可以在骑行过程中接打，并且实现实时查询当前佩戴头盔者的运动速 度、位置信息等，通过语音汇报与LCD显示反馈给头盔佩戴者本文智能头盔从 GPS导航定位模块获得导航反馈的数据，通过stm32微处理器数据处理进一步得 到经纬度、海拔高度、速度、等信息；佩戴头盔者输入一级二级语音指令启动语 音模块，利用GPS模块ATK-1218-BD与语音识别模块进行路线规划与识别，利用 SIM900A 进行与客户的接打的操作关键词：导航定位；语音识别；语音指令；路线规划1 引言人们生活质量的不断提高，对于外卖、代驾的需求越来越高骑手、代驾的人群也是越 来越多在骑行过程中，骑手、代驾人群安全意识是不能忽视的问题，因此头盔变成出行的 必备用品，头盔的需求也在逐渐增大现在市场上最常用的，人们最习惯使用的头盔，它主 要有成本低，保护能力强的优点，在目前市场上的外卖、代驾的头盔主要是传统的头盔，头 盔上带着公司的标识，起一个宣传与保护作用，它主要有成本低，保护能力强的优点，但也 存在便捷性差，不方便使用的缺点他们在驾驶过程中想要接听时，再利用蓝牙耳机去 接听。
而这样很不方便，大大降低了接单的效率，并且对于不熟悉的地方时需要随时打开手 机去看导航，而且经常会绕一些远路，这样不仅降低了出行的速度，而且也很不安全对于 美团、e代驾等代驾、外卖公司来说，当他们想要通过大数据去统计那个地方的人群更需要 这样的服务时，或者想要了解骑手实时的状况，存在便捷性差，不方便使用的缺点在驾驶 过程中想接听时，利用蓝牙耳机去接听降低了接单的效率，而且在安全的角度上十分 欠佳随着 GPS 技术的发展和广泛应用， GPS 导航定位设备向着集成化、便捷化的方向发展， 越来越多的嵌入式智能化设备因此产生在本文中GPS导航定位模块与语音识别模块结合 通过人为输入一级二级指令，语音提示当前佩戴头盔者具体位置，与商家的距离和对目的地 的路径规划，以及对运动速度的判断，超过规定速度启动蜂鸣器报警本文在GPS导航定位 的基础上，增添语音识别模块，当骑手表达将要达到的目的地时，语音模块会反馈目的地的 直线距离，当前经纬度，当前速度以及达到目的地的路线规划，描述骑手最佳的路线2 智能头盔工作原理及系统概述2.1 智能头盔基本工作原理图 1 系统原理框图图1 所示为本文的智能头盔的系统框图，该头盔是基于 STM32 具有定位功能、导航功能 测速功能的智能头盔。
头盔由GPS模块ATK-1218-BD、语音控制YS-LDV7模块、SIM900A无 线数据传输模块以及核心板STM32处理器构成该头盔可以通过使用者说出：“查询当前位置”、“查询当前速度”，“接听”，“挂断电 话”，"查询目的地的剩余距离”，"最佳路径导航”来使能与启动GPS模块，并且实现相对应的 人机交互的功能启动 YS-LDV7 语音模块与 GPS 导航模块后，实时的给出当前地到目的地的最优路线，以 此来实现导航、定位、测速等功能如果超过设定的安全阈值，触发蜂鸣器进行报警，以提 醒人们进行减速慢行，保证安全头盔可以在不影响骑行者正常骑行的前提下向骑行者及时 播报当前的行驶速度，距离目的地的直线距离，以及通过导航智能算法规划目的地的最优路 径的具体内容，并且在LCD上显示当前的海拔高度以及经纬度，也可通过语音模块，对提前 设置成功的关键词进行语音识别，语音识别成功后自动调动导航系统，同时可使用该系统接 听或拨打2.2 事件处理流程设计图 2 事件处理流程由图2所示，智能头盔系统首先通过一级指令对语音模块进行使能，在20s内进行二级 指令的输入若在20s内不输入二级指令，则判定为误操作语音模块失能，不进行二级指令 的输入等待，再次激活需要重新输入一级指令。
接着，语音模块通过关键词的提取，提取出 骑手所表达的二级指令关键词，其中包括：查询当前位置、查询当前速度、查询目的地的剩 余距离、最佳路径导航、接听、挂断通信子系统对应的SIM900A与GPS导航模块 进行使能、初始化，由主控微处理器STM32F1进行数据处理后，进行数据的回传，将数据传 输到LCD显示和语音汇报系统，其中LCD显示模块由骑手手动进行观测查看，语音汇报系统 自动对数据进行汇报，依照智能头盔的数据处理与显示，进一步启动执行机构蜂鸣器，对超 过阈值的速度进行蜂鸣器的警报，以便提醒骑手，保证安全该头盔可以通过语音输入目的地，从而触发GPS导航模块，实时的给出当前地到目的地 的最优路线，以此来实现导航、定位的功能；本智能头盔通过触发GPS模块后，通过北斗卫星GPS模块自带的GPS定位测速度算法进 行速度数据处理，如果超过设定的安全阈值，触发蜂鸣器进行报警，以提醒人们进行减速慢 行，保证安全；语言控制及播报模块：语音控制主要包括主控制器和语音识别两个模块头盔可以在不 影响骑行者正常骑行的前提下向骑行者及时播报当前的行驶速度，距离目的地的直线距离， 以及通过导航智能算法规划目的地的最优路径的具体内容，并且在LCD上显示当前的海拔高 度以及经纬度，也可通过语音模块，对提前设置成功的关键词进行语音识别，语音识别成功 后自动调动导航系统，同时可使用该系统接听或拨打。
语音控制模块采用语音播报及控制，使用者通过说出：“查询当前位置”、 “查询当前速 度”， “接听”， “挂断”， “查询目的地的剩余距离”， “最佳路径导航”来使能与启动 GPS 模块，并且实现相对应的人机交互的功能3 智能头盔核心模块3.1 STM32 微处理器模块STM32主控芯片：STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门 设计的ARM Cortex-M3内核时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品，内置 32K到128K的闪存，时钟频率72MHz时，从闪存执行代码，STM32功耗36mA，是32位市 场上功耗最低的产品，相当于0.5mA/MHz芯片功能强大，3种低功耗模式：休眠，停止， 待机模式为RTC和备份寄存器供电的VBAT具备串行调试（SWD）和JTAG接口具备12 通道DMA控制器支持的外设：定时器，ADC, DAC, SPI, IIC和UART2个12位的us级 的A/D转换器（16通道），2通道12位D/A转换器，最多高达112个的快速I/O端口，最 多多达11个定时器,最多多达13个通信接口,完全满足系统需求3.2 语音模块功能概述根据识别的对象不同，语音识别任务大体可分为3 类，即孤立词识别，关键词识别和连 续语音识别。
其中，孤立词识别 的任务是识别事先已知的孤立的词，如“开机”、“关机”等； 连续语音识别的任务则是识别任意的连续语音，如一个句子或一段话；连续语音流中的关键 词检测针对的是连续语音，但它并不识别全部文字，而只是检测已知的若干关键词在何处出 现，如在一段话中检测 “计算机”、“世界”这两个词我们通过语音识别模块识别到关键词后 将信息传给STM32单片机，之后在进行接单的处理结合蓝牙耳机，也可实现利用头盔去接 听图3所示具体识别原理框图图 3 语音识别模块处理信息框图图3所示，语音识别模块处理信息框图首先对输入的语音流进行频谱分析，提取关键 的频谱分析后特征这时启动微处理器MCU,对目标关键词与设定的关键词进行匹配操作， 在程序中已经设置好关键词的拼音串，在语音识别器中进行识别结果与动态编辑识别列表的 匹配，通过匹配结果来驱动执行机构进行后续的操作智能头盔采用嵌入式语音控制器，嵌入式语音的控制器主控制器使用STC10L08XE芯片， 语音识别模块使用LD3320芯片LD3320芯片采用的是串口通信，采用语音识别ASR技术［1］ 当执行者发出命令时，通过一级指令对语音芯片的使能⑷，在20s内进行二级指令的输入， 提取到关键词后，将信息传给STM32单片机，之后在进行接单的处理。
把头盔嵌入的无线数 据传输模块SIM900A与GPS导航定位模块的结果进行语义分析［3］，最终反馈至语音模块进行 语音汇报、驱动执行机构本模块是非特定语音识别模块，即对任何人的声音都可以进行识别和判断，内部的匹配 原理以无声调的拼音进行匹配识别，同时会选择一组最接近当前语音的关键词进行输出在本智能头盔的设计中采用口令模式，即我们给模块起了一个名字，每次只有喊他的名 字后才能进行和他对话，在起名字时需要注意以下 2点： 3-6个字；发音平时不常听到3.3 GPS 定位模块ATK-NEO-6M-V12是一款高性能GPS定位模块实际电路图如图3所示模块自带高性能 无源陶瓷天线，并自带可充电后备电池（以支持温启动或热启动，后备电池在主电源断电后， 可以维持半小时左右的GPS接收数据保存）图6无线通讯传输电路图3.5 LCD 显示模块开启 LCD 后，可以不仅仅通过语音模块汇报此时的位置信息、速度信息、最优规划路径 信息等，也可在LCD上打印此类信息，以便骑手在不同时刻的观测在智能头盔中驱动了一 个 LED 指示灯，用来指示智能头盔的状态，模块自带了的状态指示灯该引脚连接在模组PPS端口，该端口的输出特性可以通过程序设置。
常亮，表示模块已开始工作，但还未实现 定位闪烁（100ms灭，900ms亮），表示模块已经定位成功这样，通过PPS指示灯，我们 就可以很方便的判断模块的当前状态，方便对智能头盔的检测与使用图 7 LCD 实际显示界面3.6 蜂鸣器报警模块针对于蜂鸣器报警系统，我们采用有源蜂鸣器有源蜂鸣器内含振荡源，通过stm32微 处理器进行推挽模式输出高电平即可驱动，进行指示报警的操作而无源蜂鸣器由于内部不 含有振荡源，需要一定频率的方波进行驱动本智能头盔设计的模块较多，初始化、数据处 理的时间较长进而导致驱动无源蜂鸣器频率较低，音调较低通过stm32控制蜂鸣器的管 脚，进一步驱动有源蜂鸣器，选取二极管4148 并联在有源蜂鸣器两端，起到保护作用，防 止反向电动势烧毁处理器和三极管4 结论该智能头盔保证了预防撞击的前提下，增加了嵌入式的微处理器以及外围GPS导航、 GPRS无线数据传输通信、语音识别的模块，stm32实现了设备数据的采集、传输、处理和远 程监控测试结果表明，系统反应灵敏、实时性好、精度高，能远程监控设备的运行集成 增加了一些实用的保证外卖骑手的接单效率、人身安全的新型功能，如导航、骑手的速度信 息、目的地距离、定位、拨打的功能。
通过GPS定位与智能算法分析，可以给骑手最佳的路线，骑手可以在行驶过程中通过语 音去接听或者给客户和商家打并且通过语音反馈的方式进行汇报，对关键词提取 从而执行下一步的执行机构的操作，主要实现对当前位置提取、对当前速度测量、接打 等操作1） 接听：当上有来电显示时，可以通过头盔直接去语音接听，不需要在 用或者蓝牙耳机按键去接听2） 显示动能：在LCD上可以实时的显示当前的佩戴头盔者的速度信息并且对于每一个 模块的功能是否能正常实现3） 语音提醒：当骑手所处位置周围有订单信息时，会提醒骑手当骑手在接到订单之 后，会自动将订单最佳路线的目的地与现在的地点输入，之后即可进入语音导航，不用时刻 去看导航地图4） GPS的导航设计，可以定位目前的经纬度，目前的速度（分辨率为＜米＞级别）5 智能头盔未来展望在物联网的时代，未来我们希望将智能头盔与APP进行互联，一部支持3G以上网 络的即可，在上安装与头盔匹配的app后，就可以实现与头盔的交互每当周边有 订单信息时，APP就将订单信息发送给头盔，之后经过语音模块或者显示模块展现给使 用者当使用者语音接受了订单。