基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車功能服務(wù)的推薦系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程碩

（長城汽車股份有限公司）

當(dāng)前，隨著汽車網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，車輛的配置功能越來越多，服務(wù)資源也越來越豐富，在滿足人們出行需求的同時(shí)，也提供了更多的舒適性、娛樂性與便利性選擇。然而，汽車服務(wù)功能的增多，會(huì)給駕駛員帶來一些困擾或使車輛駕駛增加一定的風(fēng)險(xiǎn)，例如用戶對(duì)功能配置的學(xué)習(xí)和使用的時(shí)間成本增加，以及行車過程中的非駕駛類操作導(dǎo)致駕駛安全性下降等。基于以上背景，文章設(shè)計(jì)了基于實(shí)時(shí)場景分析和不同場景下對(duì)用戶需求預(yù)判的推薦系統(tǒng)，以提升車輛智能化與用戶駕乘體驗(yàn)，確保駕駛便利性、安全性[1]。

1 系統(tǒng)框架

本推薦系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由車移動(dòng)終端、汽車遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)（TSP）、大數(shù)據(jù)云平臺(tái)3 部分組成，系統(tǒng)框架，如圖1 所示。

圖1 推薦系統(tǒng)框架圖

1.1 車移動(dòng)終端

車移動(dòng)終端主要包括車載多媒體主機(jī)（HU）、車載無線通訊終端（TBOX）、車身控制模塊（BCM）及其他與車輛功能服務(wù)相關(guān)的電子控制單元（ECU）。TBOX 按照TSP 平臺(tái)配置的采集信號(hào)文件，將全球定位系統(tǒng)（GPS）數(shù)據(jù)、心跳包數(shù)據(jù)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）數(shù)據(jù)發(fā)送至TSP 服務(wù)端，接收來自TSP 平臺(tái)下發(fā)的推送編碼指令，并將編碼傳遞至HU 端；HU 的本地存儲(chǔ)單元根據(jù)編碼序號(hào)判斷當(dāng)前的推送服務(wù)，并將相關(guān)服務(wù)以語音合成技術(shù)（TTS）、信息（Message）、人機(jī)交互（HMI）或系統(tǒng)彈窗（Popup）的形式進(jìn)行主動(dòng)人機(jī)交互，根據(jù)用戶判斷結(jié)果或直接發(fā)送執(zhí)行請(qǐng)求至BCM模塊，BCM模塊根據(jù)請(qǐng)求執(zhí)行相應(yīng)命令。此外，用戶交互及動(dòng)作執(zhí)行結(jié)果也將通過TBOX 上傳至TSP 平臺(tái)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)。

1.2 TSP 平臺(tái)

TSP 平臺(tái)主要用于下發(fā)配置信號(hào)文件至TBOX，并將TBOX 上傳的大數(shù)據(jù)，以及用戶賬號(hào)信息發(fā)送至大數(shù)據(jù)平臺(tái)。同時(shí)，將大數(shù)據(jù)平臺(tái)計(jì)算的結(jié)果與車輛關(guān)聯(lián)的功能服務(wù)進(jìn)行匹配，并將匹配的功能服務(wù)以編碼指令形式下發(fā)至TBOX，從而實(shí)現(xiàn)功能服務(wù)推薦。

1.3 大數(shù)據(jù)平臺(tái)

大數(shù)據(jù)平臺(tái)接收TSP 同步的車輛數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分析、數(shù)據(jù)建模等數(shù)據(jù)處理任務(wù)，判斷車輛及駕駛員當(dāng)前所處場景，并建立基于不同賬號(hào)（ID）的用戶畫像，包括功能使用偏好、習(xí)慣等，如音樂收聽類型。最終將計(jì)算結(jié)果輸出至TSP 平臺(tái)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)，如圖2 所示，主要包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與標(biāo)準(zhǔn)化、大數(shù)據(jù)建模分析、功能服務(wù)資源匹配、交互與執(zhí)行5 部分[2]。

圖2 推薦系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)獲取

車輛啟動(dòng)后，在通訊模塊TBOX 向TSP 平臺(tái)發(fā)送登錄請(qǐng)求，二者建立基于4G 網(wǎng)絡(luò)的無線通訊連接，與此同時(shí)，TSP 向TBOX 下發(fā)配置文件，其中包括TBOX需采集上傳的信號(hào)類型及頻率等參數(shù)。

用戶在駕駛、使用車輛時(shí)，車內(nèi)各ECU 工作產(chǎn)生的信號(hào)，通過CAN 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互、傳遞，同時(shí)，TBOX 與網(wǎng)關(guān)連接，實(shí)時(shí)獲取、解析車輛信號(hào)，并根據(jù)TBOX 與TSP 通信協(xié)議將數(shù)據(jù)加密，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通訊方式向TSP 服務(wù)器發(fā)送，TSP 服務(wù)器解密后即獲得車輛實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)以及用戶操作、使用數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與標(biāo)準(zhǔn)化

TSP 平臺(tái)對(duì)接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，記錄數(shù)據(jù)上傳信息，再次加密后同步至大數(shù)據(jù)平臺(tái)，大數(shù)據(jù)平臺(tái)將接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析，隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗治理工作，剔除空數(shù)據(jù)、無效數(shù)據(jù)等異常數(shù)據(jù)后，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理與存儲(chǔ)。

2.3 大數(shù)據(jù)建模分析

根據(jù)時(shí)效性要求，大數(shù)據(jù)分析模型可分為實(shí)時(shí)模型與離線模型2 種，實(shí)時(shí)模型主要針對(duì)工況、環(huán)境及故障等實(shí)時(shí)場景或需求的分析，離線模型主要針對(duì)用戶畫像、基于用戶賬號(hào)ID 的習(xí)慣特征等用戶標(biāo)簽類別的分析[3]。具體搭建過程主要有以下3 部分。

2.3.1 構(gòu)建場景特征，生成數(shù)據(jù)集

不同場景定義，在車輛數(shù)據(jù)中會(huì)有一定的差異，通過分析具體的業(yè)務(wù)場景，并結(jié)合獲取的數(shù)據(jù)情況，構(gòu)建并計(jì)算出用于不同場景分析的特征變量，并生成數(shù)據(jù)集。

2.3.2 特征工程

對(duì)數(shù)據(jù)集中的特征變量進(jìn)行證據(jù)權(quán)重（WOE）、信息價(jià)值（IV）、多重共線性等分析，新構(gòu)建特征或者找出影響分類關(guān)鍵變量，用于后續(xù)對(duì)模型的訓(xùn)練。

2.3.3 模型訓(xùn)練

通過以上步驟中得到的含有標(biāo)簽的數(shù)據(jù)集，將此數(shù)據(jù)集按照比例劃分成訓(xùn)練集和測試集。使用訓(xùn)練集對(duì)邏輯回歸模型進(jìn)行訓(xùn)練，用測試集驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。

2.4 功能服務(wù)資源匹配

推薦系統(tǒng)資源匹配原則主要為：相似場景下同一資源具有相似的匹配度、相似人群下同一資源具有相似的匹配度、相似資源對(duì)于同一用戶具有相似的匹配度，以及不同用戶對(duì)于功能服務(wù)的使用偏好或習(xí)慣，從而實(shí)現(xiàn)場景與資源匹配、用戶群與資源匹配、資源與用戶匹配[4]。本設(shè)計(jì)方案中所述功能服務(wù)資源包括：車輛自身功能配置資源（如空調(diào)、座椅設(shè)置）、內(nèi)容資源（如新聞、音樂）、服務(wù)資源（如洗車、停車）、定制信息（如故障處置引導(dǎo)、熱門活動(dòng)）等。

大數(shù)據(jù)平臺(tái)將數(shù)據(jù)模型計(jì)算的結(jié)果回傳至TSP 平臺(tái)。TSP 平臺(tái)根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是否符合服務(wù)推送條件，如符合條件，則根據(jù)大數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果與車輛相關(guān)的功能服務(wù)進(jìn)行匹配，并生成特定推薦編碼指令下發(fā)至車移動(dòng)終端。

2.5 交互與執(zhí)行

推薦系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析、判斷用戶及車輛所處場景，并基于功能服務(wù)資源的匹配，通過車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)向車輛TBOX 通信模塊輸出推薦指令，TBOX 將TSP 平臺(tái)下發(fā)的推薦編碼指令進(jìn)行解析，并將指令內(nèi)容分發(fā)至HU或其他關(guān)聯(lián)ECU 執(zhí)行模塊，與此同時(shí)，HU 以HMI、TTS、消息提示等形式主動(dòng)提示并向用戶進(jìn)行主動(dòng)推薦交互，并根據(jù)用戶反饋情況，調(diào)用推薦的功能服務(wù)資源或終止本次推薦[5]，如圖3 所示。

圖3 HMI 交互示例

此外，TBOX 將繼續(xù)收集用戶對(duì)于推薦消息的接收情況并回傳系統(tǒng)，系統(tǒng)可據(jù)此調(diào)整推薦資源的推薦策略與優(yōu)先級(jí)以優(yōu)化推薦體驗(yàn)。

3 結(jié)論

文章綜合利用車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、主動(dòng)交互等技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種個(gè)性化、場景化的智能網(wǎng)聯(lián)汽車功能服務(wù)推薦系統(tǒng)。系統(tǒng)支持采集車輛終端的用戶行為、后端服務(wù)器日志、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及第三方等多方數(shù)據(jù)源，進(jìn)一步分析車輛駕乘場景與用戶使用偏好，并將豐富多樣的車輛配置、功能服務(wù)以場景化、個(gè)性化方式進(jìn)行關(guān)聯(lián)，最終以多模聯(lián)動(dòng)的形式進(jìn)行主動(dòng)推薦與交互。該系統(tǒng)的應(yīng)用為用戶提供了高效的功能服務(wù)使用方式，降低了用戶對(duì)于車輛功能服務(wù)的學(xué)習(xí)、使用成本，對(duì)提升車輛智能化水平、駕乘體驗(yàn)與駕駛安全性，具有重要意義。