深析新能源汽车车载语音交互控制技术专利（国内专利篇）

“10月22日，许家印在恒大集团复工复产专题会上透露，恒大在10年里完成由房地产向新能源汽车的产业转型。

这意味着，未来恒大将形成新能源汽车为主、房地产为辅的产业格局。

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车载语音交互控制技术

导语：

随着中国汽车工业的快速发展和汽车保有量的增加，带动了汽车电子设备的蓬勃发展，越来越多的车载嵌入式设备被添加到汽车中，这些设备在提高驾车舒适度和汽车性能的同时，也增加了汽车驾驶操控的复杂度。

由于车载环境的限制，在驾车时通过一般的视图界面来操作车载设备各项功能是比较复杂和危险的，将语音交互技术融入到汽车中，可以很好的解决上述问题，所以车联网技术应运而生。

车联网化应用最广且最受欢迎的是车辆语音控制，包括语音控制车窗、车门、空调、车灯、雨刮等等功能，为乘驾人员提供全新的、直接的、多元化的人机交互体验，解放用户双手，提高了乘驾人员的舒适度并进一步提升了行车安全 。

目前，车辆语音控制的实现方式基本是基于具有语音识别的车机端采集用户指令，实现语音识别、语义理解、语音合成，通过车机端上的CAN将指令传到各个执行机构，从而实现车辆语音控制，也能使得人们在汽车上安全、方便、快捷地娱乐、休闲和工作。

“将车载设备与语音技术结合也成为了国内外各车载厂商普遍关注的增加产品亮点与竞争力的一个重要途径。

使用语音操控汽车设备，使驾驶员从复杂的车载设备人工操作中解脱出来，是未来汽车发展的必然趋势。

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车载语音交互控制技术原理

语音交互的关键技术包括语音识别、语义理解、语音合成三方面。

▷ 语音识别技术

将人类的声音信号，即自然语言，转化为相应的文本或指令。

已有的研究普遍认为，语音识别分为两个过程：一是语音识别系统的“学习”或者叫“训练”，对预先收集好的大量语音进行信号处理和知识挖掘，建立识别单元的声学模型以及进行文法分析的语言模型，也就是建立一个语音识别模板库；二是“识别”，需要选择一种能够满足要求的识别方法，即按照选取的准则和测度，将输入语音信号的相应特征参数与参考模板库中的模型进行对比，通过判决得出识别结果。

▷ 语义理解技术

将接收的文本或指令进行处理，将自然语言转化为机器可以理解的语言，从而理解用户的意图。

语义理解技术大致包含三个层面：词法分析、句法分析、语义分析。具体来说需要解决自动分词、词性标注、词义消歧、短语结构分析、单复句结构分析、文本分类等问题，最终达成理解人类语言中的因果、逻辑和推理等关系，进而执行语言中包含的指令。

语义理解的方法一般包括两种：一是基于规则的方法，二是基于统计的方法。这两种方法都要依赖于文本数据，挖掘文本中相关的知识，进行文本语义理解。不同之处在于基于规则的方法挖掘的是关联规则，而基于统计的方法挖掘的是统计特征。

为了让机器合成出高度清晰度和高自然度的连续语音，真正具有实用意义语音合成技术主要使用了两种语音合成的方法：波形拼接法和参数合成法。

1-波形拼接法

先将合成的基本单元存储到语音库中，在合成时根据文本合成的要求，从语音库中读取基本单元，通过对波形的拼接和处理，最终合成所需要的语音。

2-参数合成法

一种比较复杂的方法。首先需要录制大量用来训练的声音，这些声音涵盖了人发音过程中所有的读音，先对语音信号进行预处理，提取语音的声学参数，再对自然语言的声学特征参数进行建模，整合成一个完整的音库。只要正确控制参数，这个模型就能灵活的合成出各种语句。

对于车载设备等嵌入式应用，主要采用参数合成方法。在保证合成语音清晰流畅的同时，充分降低合成系统的存储消耗，以满足嵌入式设备上的资源受限环境。

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车载语音交互控制技术

应用现状

从《智车科技》李育贤、李玓和臧金环的《车载语音交互技术发展现状及趋势展望》中可知，在当前的乘用车市场中，语音交互技术的车型装备率和款型装备率分别达到了55.49%和41.66%。

分级别来看，中型车和中大型车以豪华品牌为主，车型和款型数量相对较少，语音交互系统大多为标配，因此，中型车和中大型车装备率方面有较大优势。

但进一步梳理各级别车型语音交互技术的装备情况可看出，小型车和紧凑级车语音交互系统的款型装备率超过了三分之一，车型装备率也在50%上下，说明语音交互技术正在快速向中低端车型下探。

分系别来看，美系车的语音交互技术车型装备率最高，接近80%，德系和自主品牌也较为突出，车型装备率达到60%左右。

项目检索

检索需求描述IDEX

检索与新能源汽车车载语音交互控制技术相关的研究热点、应用领域。

检索数据库及检索年限IDEX

中外专利数据库，从2001年—2021年

检索结果INDEX

共检索相关专利411件，其中国内专利307件，国外专利104件，后续将分别对国内和国外专利情况进行分析。

筛选重点专利文献INDEX

二次检索，筛选重点研究方向专利。

#国内专利#

客观分析

01# 年度申请量 #分析

专利的申请量分析主要研究的是一个研发趋势分析。

如图1所示，从数据中可以看出2012年以前，专利申请量为0；2012-2015年之间，专利申请量相对较少，2015年之后专利的申请量基本呈现逐年上升趋势。

Δ 图1

2015年作为新能源汽车车载语音交互控制技术申请量的增长转折点，这可能与两会（全国人大、全国政协会议）时汽车行业代表、委员对新能源汽车的提案有关，各地关于新能源车新政的内容，有补贴数万元到十几万元的，有提出减免税负的，也有采取赠送专用牌照的，吸引了一大批消费者，促进了新能源汽车车载语音交互控制技术的发展。

02# 年度公开量 # 分析

发明专利申请后经18个月自动公开，在此期间申请人也可申请提前公开；实用新型和外观设计专利授权之后公开。与年度申请量相比，在时间角度，年度公开量相对有一定的滞后性，主要是由于申请之后的公开有一定的时间差。

Δ 图2

如图2所示，从公开量变化趋势上看，基本呈现逐年增加的态势，与年度申请量显示一致，说明在车载语音交互控制技术领域有越来越多的专利申请存在。

03# 专利类型 #分析

见图3：

在已公开的专利中，发明专利有224件，占比72.73%，实用新型专利有77件，占比25%，外观专利有7件，占比2.27%。

Δ 图3

由于新能源汽车车载语音交互控制技术本身更符合发明专利的保护客体，所以发明专利占比较大。

但在本领域也存在一些外观专利和实用新型申请，通过对检索结果观察分析，发现检索出来的外观专利是对“车载语音交互界面”方向的设计，而实用新型经分析发现，大多是新能源汽车公司研发的新能源汽车上用于语音交互的车用设备，例如成都广通汽车有限公司和银隆新能源股份有限公司申请的“语音控制装置和车辆”、上海禾未新能源科技有限公司申请的“一种信息交互系统”、浙江合众新能源汽车有限公司申请的“一种电动汽车网联控制系统”。

04# 申请人 # 排行分析

通过申请人排行榜分析，可以明确哪些企业或科研院所或个人在该方向的研究更为深入。

Δ 图4

如图4所示，在申请人排行榜前10位中，都是企业申请人。新能源汽车车载语音交互控制技术作为现今较为火热的研究方向之一，有很多企业投入了大量的研发力量，如恒大新能源汽车投资控股集团有限公司、浙江合众新能源汽车有限公司等。

研究恒大新能源汽车投资控股集团有限公司的专利发现，该公司于2019年1月成立，专利申请数为21件，申请集中在2020、2021年，尤其以2021年为多，为12件；说明该企业在新能源汽车车载语音交互控制技术相关方面投入了较大的研发精力，并掌握了一定的科研成果。企业应重点研究竞争对手企业掌握的主要技术方向，发掘技术空白点，也可以与其建立合作伙伴关系。

05# 申请人 # 研发力分析

图5为专利申请期间，申请人研发力分析图。

Δ 图5

由图5可知，申请量靠前的几位申请人的主要技术领域均集中在G部物理，间或涉及一些B部作业运输和H部电学等。其中，G部进一步主要集中在G10L小类。

技术领域

G部：物理；B部：作业、运输；H部：电学；

G10L：

语音分析或合成；语音识别；语音或声音处理；语音或音频编码或解码

B60L：

电动车辆动力装置；车辆辅助装备的供电；一般车辆的电力制动系统；车辆的磁悬置或悬浮；电动车辆的监控操作变量；电力牵引

B60R：

不包含在其他类目中的车辆、车辆配件或车辆部件

G06F：

电数字数据处理

H04L：

数字信息的传输

G06Q：

专门适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的的数据处理系统或方法；其他类目不包含的专门适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的的处理系统或方法

H02J：

供电或配电的电路装置或系统；电能存储系统

G05B：

一般的控制或调节系统；这种系统的功能单元；用于这种系统或单元的监视或测试装置

G06K：

数据识别；数据表示；记录载体；记录载体的处理

B60Q：

一般车辆照明或信号装置的布置，及其安装或支承或其电路

06

# 申请人 # 年度申请量分析

由申请人年度申请量分析中我们可以看出专利申请人的专利申请趋势，进而分析其研发趋势。

Δ 图6

如图6所示，其中申请量最多的恒大新能源汽车投资控股集团有限公司在2021年有较大突破，申请量达12件。另外，浙江合众新能源汽车有限公司，从2016年到2021年均有一定数量的申请存在，说明该企业的科研团队在该领域进行持续的深入研究取得阶段性胜利。南京纬力创新能源科技有限公司在2017年年度申请量达到了10件，但考察其专利研究方向偏向于“新能源汽车的充电设备”且都处于失效状态，公司也处于注销状态，故研究参考价值不高。

其中恒大新能源汽车投资控股集团有限公司2019年成立，在2020年、2021年都有较高的专利申请量，这可能归功于恒大新能源汽车投资控股集团有限公司持续钻研从而厚积薄发；而该公司2021年与腾讯成立合资公司，共同开发世界领先且拥有自主知识产权的车载智能操作系统，相信能够进一步提升相关领域专利申请的数量。

智慧式控股有限公司在2018年申请量达到7件，考察其申请的专利研究方向偏向于“带有语音交互功能的新能源无人运货车”，但后续申请量为0，经过对该公司进一步的调查发现，该公司的研究方向向“智能家居”转移。

07# 法律状态 # 分析

专利法律状态可以大致分为三种：（1）不稳定状态，如“公开”、“实审”，即处于等待审查或审查正在进行之中的情况；（2）相对稳定状态，即审查之后的“授权”状态，有些专利可能因未能按时缴纳年费而“终止”；（3）稳定状态，如公开后的“撤回”、审查过程中的“驳回”等；到此结案，不会再有变化。

Δ 图7

这一领域的专利法律状态大多数处于稳定状态，如图7所示，其中实审状态专利量146件，占比47.25%，主要是因为该领域较新、近两年专利申请量有明显增加且多为发明专利，时间跨度较大，审查难度较高；有权的专利案件达85件，占比27.51%，也占较大比重，总的来说该领域的研究质量较高。

08# IPC # 技术构成分析

分析专利技术分布情况，可辅助企业掌握该技术的主要研发方向或者选择技术空白、薄弱的点进行技术攻关。

Δ 图8

由图8可以看出，新能源汽车车载语音交互控制技术的主要研究方向集中在G10L小类，具体的涉及语音分析或合成；语音识别；语音或声音处理；语音或音频编码或解码方向。

Δ 图9

从图9可以看出，近几年的技术研发主要集中在G10L小类上，且随着技术不断深入，在这小类上的研发有一定突破，从2016年至2020年专利申请量有很大幅度的提升；B60L、B60R及G06F小类在2016-2020年也有一定的增长。

09# IPC # 技术申请人分析

专利申请量靠前的几家企业的研究方向大多集中在G10L这一小类上。

Δ 图10

其中北京新能源汽车股份有限公司在B60R小类上有所突破，智慧式控股有限公司在G06Q小类上有所突破（见图10）。

10# 各省市 # 专利申请比例分析

如图11所示，广东、江苏、浙江、北京等省市为该方向的研究大省。

Δ 图11

但图中显示四川、云南两省也位居前列，通过对两省的专利进一步分析发现，四川省的成都西华新源科技有限公司有4件专利，研究方向倾向于“带有语音模式的新能源汽车的电池电压、液压检测系统”，但都处于失效状态；成都巴哈极上科技有限公司有两件专利，研究方向倾向于“带有语音控制功能的新能源汽车充电桩”，也处于失效状态。而云南省的智慧式控股有限公司2018年申请了7件专利，考察其专利研究方向偏向于“带有语音交互功能的新能源无人运货车”，但现阶段企业研究方向转移向“智能家居”方向。

总体来看，对新能源汽车车载语音交互控制技术的研究主要集中在经济发展较快及沿海的省市。

「未完待续」

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