[发明专利]一种基于声场探测的车辆周边环境预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于声场的车辆周边环境预警系统，涉及专利分类号B60一般车辆；B60R不包含在其他类目中的车辆、车辆配件或车辆部件；B60R21/00在发生事故或出现其他交通危险时保护或防止乘客或行人受伤的车上装置或配件；B60R21/01在车辆发生事故或即将发生事故时触发安全保护装置的电路；B60R21/013包含用于探测碰撞、即将到来的碰撞或翻滚的装置的。

背景技术

随着汽车保有量的不断增多，交通环境日益复杂化，迫切需要发展各种技术手段以提高驾驶安全、减少交通事故的发生。将以物理方式检测到的车外交通环境信息，以视觉和听觉信号的形式及时准确地传递给驾驶员，实现早期预警是辅助安全驾驶技术的最主要应用。

传统的车辆预警措施仅限于车辆自身的鸣笛，车灯闪烁等。随着辅助安全驾驶技术的发展，出现了各种依靠外部传感器辅助感知车辆周边情况的系统。已有的车辆预警系统方法包括：（1）使用超声波、微波雷达、红外线测距传感器方法。传感器用来收集相对车速，距离等信息，通过数据处理单元对这些信息进行实时计算，并通过有效算法来确定安全车距等预警信息。如中国专利公开号CN02100762和CN96100344中所述技术。（2）使用GPS获得车辆的地理位置信息，并将信息发送给其他车辆。具体地，在车辆上安装射频发射机，当车辆发生事故时，射频发射机会将事故车辆发生的位置信息发送给其他移动车辆，通过移动车辆的处理器计算两者间的安全距离，当移动车辆进入危险范围内时会通过指示灯报警。如中国专利公开号CN201210349368中所述技术。（3）针对紧急车辆避让问题，利用车载麦克风收集紧急车辆的特殊警笛声，通过处理器提取警笛的声音特征，将检测得到的紧急车辆出现信息利用视觉和听觉手段提示给周围移动车辆的驾驶员，以便及时规避、为紧急车辆出警带来安全和方便。此类技术见美国专利号5235329和6686849。（4）基于数字信号处理（DSP）的视频车辆识别技术[1，2]。通过安装在道路两旁或中间隔离带的摄像机和图像采集设备获得实时的视频信息，经过计算机图像实时处理，分析得到车速、车距等各种交通信息。当检测到所采集的交通信息不在预设的安全范围内时会向运动车辆发出警报，以提高行驶安全。

从以上叙述可知，现有主要通过测距和视频补偿的车辆辅助预警系统存在以下弱点。首先，基于超声波、微波雷达、红外线等的测距方法，传感系统一般同时包括信号发射和接收器两部分，成本较高。其次，基于GPS和视频图像处理的交通环境感知技术的精确度高度依赖于软件算法；高精度的软件算法增加了系统软硬件的复杂程度。

众所周知，听觉是除视觉之外人类赖以感知环境的另一大重要信息来源，听觉在行人交通安全中起着至关重要的作用。车辆行驶环境中也存在着许多可以用来实现早期预警的声学信号。然而随着车辆舒适程度的不断提高，车身隔声水平越来越高，车内成员已很难通过自然听觉及时感知车外的交通情况。为弥补这一不足，美国专利号5235329和6686849首先通过接收设置于紧急车辆上的专用发射机发射的信号判断紧急车辆的方向和距离，并将这些信息转换成声音或视觉信号提示给驾驶员[3,4]。然而这些方法只针对装有专用发射机的紧急车辆，并不能实现通过声学信号对一般车辆的检测。综上，现有技术还没有实现通过直接侦测车外声音信号来感知车辆周围的交通环境，如盲点车辆等。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，尤其是传统的视频、雷达和红外等技术容易受环境因素影响的问题，而研制的一种基于声场探测的车辆周边环境预警系统，具有：实时采集车辆周边声学信号的声音采集单元；同步接收声音采集单元获取的声学信号并进行处理判断的中央处理单元和向驾驶员发出警告的车内预警单元；

工作时，所述的中央处理单元实时对比所述多个声音采集单元检测到的声学信号，当检测到声音采集单元采集的某一方向的声学信号的声压和/或声强值高于声音采集单元采集的其它方向的声压和/或声强值，则判定所述方向上有其它车辆接近；中央处理单元通过所述车内预警单元发出报警。

更进一步的，考虑到车辆在行驶过程中，尤其是高速行驶时的外部噪声来源主要由发动机噪声，路噪（胎噪）和风噪构成，而其中路噪（胎噪）主要由轮胎产生，集中在车辆轮胎处，具有相对独立的声场，相对于风噪和发动机噪声更易于采集，故作为一个较佳的实施方式，以四轮车辆（如轿车）为例，所述的声音采集单元至少包含设置在车辆前后两侧轮胎附近的四组麦克风模块。