[发明专利]一种可控汽车喇叭系统及其工作方法

权利要求书

1.一种可控汽车喇叭系统，其特征在于包括摄像头、人机交互显示模块、中央控制模块和汽车喇叭模块；摄像头采集的道路实时路况显示在人机交互显示模块的显示屏幕上，使用者通过人机交互显示模块划定目标区域，即是需要发出提示音的指定方向行人或其它车辆区域，以及指定提示音；中央控制模块根据目标区域产生控制信息和调制提示音为声频发射信号；汽车喇叭模块把设定音量的声频发射信号通过超声换能器转换为超声，且以窄波束的形式发射到空气中，在设定有效长度内通过空气的强烈非线性交互作用，解调出可听声波，让指定方向行人或车辆听到提示音，而其它方向听不到。

2.根据权利要求1所述一种可控汽车喇叭系统，其特征在于人机交互显示模块，通过交互性的界面使用者划出目标区域，形成提示音的定向传播范围、选择提示音的声音类型、选择提示音的音量大小，通过触摸屏来实现；提示音的定向传播范围通过使用者在触摸屏上显示的实时路况画面上划出的目标区域，触摸点的位置信息感应获得；语音选择选项由传统的喇叭提示音和个性化提示音组成，个性化提示音能通过录制并存储在中央控制模块；音量调节能通过滑动触摸屏上的触摸圆点连续调节音量实现。

3.根据权利要求1所述一种可控汽车喇叭系统，其特征在于中央控制模块的组成包括控制单元、声音信号产生单元、角度和距离计算单元和一个可拆卸的存储卡；控制单元控制中央控制模块中各单元和存储卡的协调工作；声音信号产生单元，根据使用者选择的提示音的声音类型将某种传统喇叭提示音或个性化提示音作为声频信号，然后乘以相应的载波信号，变成声频发射信号，其频段为超声换能器所支持的频段；另外根据使用者选择的提示音的音量大小信息，调整声频发射信号的幅度。

4.根据权利要求3所述一种可控汽车喇叭系统，其特征在于角度和距离计算单元，根据使用者在人机交互显示模块上划出的目标区域，指定的提示音的定向范围，以及当前车辆的行驶速度，计算出实际环境中目标区域相对于车身的角度和距离，再根据计算的角度换算成声频定向扬声器的角度偏移信息，根据计算的距离再次调整声频发射信号的幅度。

5.根据权利要求1所述一种可控汽车喇叭系统，其特征在于汽车喇叭模块包括3个声频定向扬声器、旋转转盘和角度控制单元；旋转转盘和角度控制单元用来控制3个声频定向扬声器旋转的角度：根据中央控制模块发送的角度偏移信息，角度控制单元控制旋转转盘转动相应的声频定向扬声器旋转到指定的角度。

6.根据权利要求5所述一种可控汽车喇叭系统，声频定向扬声器包括数模转换器、功率放大器、超声换能器和物理聚焦器，声频定向扬声器包括三层结构，其上层放置数模转换器和功率放大器，中层为超声换能器及其背衬层，下层是物理聚焦器；超声换能器的上面用非透声材料制作的背衬进行封装，形成背衬层；调制声频信号后得到的声频发射信号经过数模转换和功率放大后发送给超声换能器，由其转换为超声波，然后超声波在物理聚焦器中聚焦后形成窄波束，在空气中通过非线性作用自解调出可听声，从而在窄波束指定的方向上被听到。

7.根据权利要求5所述一种可控汽车喇叭系统，其特征在于物理聚焦器为上宽下窄双抛物体结构，由一个上抛物线和下抛物线组合相交的双抛物线旋转构成，上抛物线旋转得到上面的宽抛物体，下抛物线旋转得到下面的窄抛物体，上抛物线和下抛物线是共用焦点的，实现能量的聚集；另外，由于上面的宽抛物体宽，下面的窄抛物体窄，可以有更窄的波束，缩小发射范围，具有更窄的指向性，定位目标人群更为精确。

8.用于权利要求1~7任一项所述一种可控汽车喇叭系统的工作方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）汽车启动后，系统自动启动；中央控制模块控制单元向摄像头发送控制信号；摄像头收到控制信号后，开始工作，开始存储所拍视频于存储卡；同时，摄像头拍摄到的实时路况传输到人机交互显示模块上进行实时显示；

（2）当驾驶员需要对前方其他车辆或者行人发出提醒信号时，通过人机交互显示模块划出目标区域、选择输入提示音的声音类型、输入提示音的音量大小，并将信息传输给中央控制模块；

（3）中央控制模块的声音信号产生单元根据人机交互显示模块获取的提示音的声音类型将某种传统喇叭提示音或个性化提示音作为声频信号，然后乘以相应的载波信号，变成声频发射信号；同时，根据使用者选择的提示音的音量大小信息，调整声频发射信号的幅度；

（4）中央控制模块的角度和距离计算单元，依照当前车辆的行驶速度，计算出实际环境中目标区域相对于车身的角度和距离，再根据计算的角度换算成声频定向扬声器需要偏移的角度，获得角度偏移信息，传给汽车喇叭模块的角度控制单元，根据计算的距离再次调整声频发射信号的幅度；

（5）汽车喇叭模块中的角度控制单元收到角度偏移信息指令后，先选择出负责对应区域的一个声频扬声器工作，然后控制旋转转盘转动该声频扬声器到指定方向；

（6）汽车喇叭模块中的数模转换器和功率放大器对声频发射信号依次进行数模转换和功率放大后发送给超声换能器，由其转换为超声波，然后超声波在物理聚焦器中聚焦后形成窄波束，在空气中通过非线性作用自解调出可听声，从而目标区域的人群听到相应的提示声音。