CN101140704A - 方向检测装置 - Google Patents

Abstract

一种方向检测装置，适用于安装在车辆上，且包含第一收音单元、第二收音单元、识别单元、方向估算单元及通报单元。所述第一及第二收音单元分别设置在车辆的前方及后方，且每一收音单元收集来自道路的声音。该识别单元辨别该第一及第二收音单元收集到的声音的种类。所述方向估算单元在该识别单元辨别出的声音种类是警示声时，判断该警示声是否来自前方，并在该警示声是来自前方时，估算该警示声的方向，而在该警示声是来自后方时，估算该警示声所在的车道。该通报单元通报该方向估算单元的估算结果。

Description

方向检测装置

技术领域

本发明涉及一种检测装置，特别是指一种方向检测装置。

背景技术

随着车辆的隔音效果愈来愈好，以及许多驾驶员在开车时有播放音乐的习惯，驾驶员愈来愈难听到车辆外面的声音。根据研究显示，当车辆高速(约100公里/小时)行驶或在车辆中大声(约76分贝)播放音乐时，驾驶员将无法听到紧急车辆(例如救护车及消防车)的警示声。

由于驾驶员无法清楚听到车辆外面的声音，当紧急车辆接近时，容易因为来不及闪避而造成意外事故。为了保障驾驶员的安全，能够识别紧急车辆的警示声并警告驾驶员的通报系统也愈来愈受重视。

对驾驶员而言，紧急车辆通报系统必须不受使用地点限制。当紧急车辆从前方接近时，由于驾驶员容易看见，只需知道紧急车辆的方向即可。而当紧急车辆从后方接近时，由于驾驶员难以看见，必须知道紧急车辆所在的车道，以在两车位于相同车道时能实时让道，让紧急车辆先通行。

参见图1，日本特开平第11-48886号发明公开案揭示了一种安装在车辆上的车用紧急车辆通报系统，用于显示紧急车辆的接近。

该车用紧急车辆通报系统包括车外声音收集装置31、警示声检测装置32、计算装置33及通报装置34。该车外声音收集装置31包括四个分别设置在四个方向的话筒(图中未示出)。每一个话筒收集车辆外面的声音。该警示声检测装置32检测该车外声音收集装置31收集的声音中是否有紧急车辆的警示声。该计算装置33根据该警示声检测装置32检测出的警示声，计算紧急车辆的距离、方向及种类。该通报装置34根据该计算装置33的计算结果通报该紧急车辆的位置及种类。其中，紧急车辆的方向是根据这四个话筒收集到的警示声的能量差异来计算的。

安装在车辆上的紧急车辆通报系统不管在什么地点都可以进行通报。然而，已知的车用紧急车辆通报系统是根据多个设置在不同位置的话筒收集到的警示声的能量差异来计算紧急车辆的方向。参见图2，当驾驶员所驾驶的车辆35与紧急车辆36接近交叉路口但位于不同道路上时，由于建筑物或其它障碍物会阻碍及反射紧急车辆36的警示声，该车用紧急车辆通报系统可能会在反射路径接收到警示声，造成方向的误判。而当紧急车辆从后方接近时，该车用紧急车辆通报系统也无法显示紧急车辆所在的车道。

除了安装在车辆上的紧急车辆通报系统之外，还有安装在道路上的紧急车辆通报系统。

参见图3与图4，日本特开第2000-20885号发明公开案揭示了一种交通信息显示系统，适用于直线道路，且显示紧急车辆所在车道。以下以具有三条车道的道路为例，说明该交通信息显示系统。

该交通信息显示系统包含三个话筒11、显示控制装置12及交通信息显示板13。这三个话筒11分别收集来自这三条车道的声音。该显示控制装置12包括三个警示声检测单元121、三个偏移频率成分检测单元122、三个行进方向判断单元123、一个车道判断单元124及一个显示板控制单元125。该交通信息显示板13设置在该道路上，并包括三个分别与该三条车道对应的车道显示单元131。

这三个警示声检测单元121分别检测这三个话筒11收集的声音中是否有紧急车辆14的警示声。该三个偏移频率成分检测单元122分别根据该三个警示声检测单元121检测出的警示声，检测紧急车辆14行进造成的偏移频率成分。该三个行进方向判断单元123分别根据该偏移频率成分检测单元122检测出的偏移频率成分，判断紧急车辆14是否接近中。该车道判断单元124根据该三个警示声检测单元121及该三个偏移频率成分检测单元122的检测结果，判断紧急车辆14所在的车道。该显示板控制单元125根据该三个行进方向判断单元123及该车道判断单元124的判断结果，控制该交通信息显示板13。当紧急车辆14接近时，该交通信息显示板13显示“紧急车辆接近中”，而与紧急车辆14所在车道对应的车道显示单元131也将点亮。

参见图5与图6，日本特开第2001-67587号发明公开案揭示了一种紧急车辆安全通行装置，适用于交叉路口，使紧急车辆26能顺利通过交叉路口。以下以汇集四条道路且设置四个信号灯25的十字路口为例，说明该紧急车辆安全通行装置。

该紧急车辆安全通行装置包括四个单指向性话筒21、声音识别电路22、控制电路23及四个显示器24。该四个话筒21分别收集来自该四条道路的声音。该四个显示器分别设置在该四条道路靠近十字路口的位置。该声音识别电路22辨别该话筒21收集的声音中是否有紧急车辆26的警示声。该控制电路23根据该声音识别电路22的辨别结果，控制这些显示器24及这些信号灯25。当紧急车辆26接近十字路口时，该紧急车辆安全通行装置显示警告信号并变更标志颜色。

安装在道路上的紧急车辆通报系统只能在安装右该系统的地点才能进行通报，而且对使用地点有限制。已知的交通信息显示系统适用于直线道路，虽然能显示紧急车辆所在的车道，但驾驶员无法得知紧急车辆是在其前方或后方，因此无法判断是否需要让道。而已知的紧急车辆安全通行装置适用于交叉路口，虽然能显示有紧急车辆接近交叉路口，但驾驶员无法得知紧急车辆是否从后方接近。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种安装在车辆上的方向检测装置，在任何地点都可以通报警示声的方向或所在车道。

于是，本发明的方向检测装置适用于安装在车辆上，并且包括第一收音单元、第二收音单元、识别单元、方向估算单元及通报单元。

所述第一收音单元设置在所述车辆的前方，并收集来自道路的声音。

所述第二收音单元设置在所述车辆的后方，并收集来自道路的声音。

所述识别单元辨别所述第一及第二收音单元收集到的声音的种类。

所述方向估算单元在所述识别单元辨别出的声音种类是警示声时，判断所述警示声是否来自前方，并在所述警示声是来自前方时，估算所述警示声的方向，而在所述警示声是来自后方时，估算所述警示声所在的车道；

所述通报单元通报所述方向估算单元的估算结果。

附图说明

图1是说明现有技术的车用紧急车辆通报系统的方框图；

图2是说明现有技术的车用紧急车辆通报系统在反射路径接收到紧急车辆的警示声的情形的示意图；

图3是说明现有技术的交通信息显示系统安装在道路上的情形的示意图；

图4是说明该交通信息显示系统的方框图；

图5是说明现有技术的紧急车辆安全通行装置安装在道路上的情形的示意图；

图6是说明该紧急车辆安全通行装置的方框图；

图7是说明本发明第一优选实施例的方向检测装置的方框图；

图8是说明第一优选实施例安装在车辆上的情形的示意图；

图9是说明该第一优选实施例的流程图；

图10是说明本发明第二优选实施例的方向检测装置的方框图；

图11是说明第二优选实施例的流程图；

图12是说明声音重制装置安装在道路上的情形的示意图；

图13是说明该声音重置装置的方框图；和

图14是是说明该声音重制装置的流程图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的两个优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。

在详细描述本发明之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号表示的。

参阅图7与图8，本发明的方向检测装置7的第一优选实施例包括第一收音单元41、第二收音单元42、第二识别单元74、方向估算单元75及通报单元76。

该第一收音单元41包括第一话筒阵列71，而该第二收音单元42包括第二话筒阵列72及第三话筒阵列73。该第一至第三话筒阵列71～73分别设置在车辆的前方、左后方及右后方，且每一话筒阵列71～73具有多个话筒。

参考图7与图9，本实施例使用的方法包含以下步骤：

在步骤901，该第一至第三话筒阵列71～73的话筒收集来自道路的声音。

在步骤902，该第二识别单元74辨别该多个话筒阵列71～73的话筒中的一个收集到的声音的种类。

在本实施例中，该第二识别单元74是辨别该第一话筒阵列71的话筒中的一个收集到的声音的种类。

在步骤903，该方向估算单元75根据该第二识别单元74辨别出的声音种类，判断该话筒收集到的声音是否是紧急车辆的警示声。如果是，则转到步骤904，如果否，则转到步骤901。

在步骤904，该方向估算单元75根据该第一话筒阵列71的话筒中的一个及该第二与第三话筒阵列72、73的话筒中的一个收集到的声音的能量大小，判断警示声是否来自前方。如果是，则转到步骤905，如果否，则转到步骤906。

在本实施例中，该方向估算单元75是根据该第一话筒阵列71的话筒中的一个与该第二话筒阵列72的话筒中的一个收集到的声音的能量大小来判断。

在步骤905，该方向估算单元75根据该第一话筒阵列71收集到的声音估算紧急车辆的方向。转到步骤909。

在本实施例中，该方向估算单元75是使用多重信号分类(MultipleSignal Classification，MUSIC)算法估算紧急车辆的方向，但也可以是使用其它到达方向(Direction of Arrival，DoA)检测算法，例如：交互能量频谱相差(Cross-Power Spectrum Phase，CPSP)、交互相关(CrossCorrelation)、波束成形(Beam Forming)，且不限于此。

在步骤906，该方向估算单元75保留该第二话筒阵列72收集到的声音中来自该车辆的正后方及右后方的部分，且保留该第三话筒阵列73收集到的声音中来自该车辆的正后方及左后方的部分。

在本实施例中，该方向估算单元75是使用波束成形算法并调整其中的延迟时间参数来选择要保留声音的方向范围，但也可以是使用多重信号分类算法来估算声音的方向，并在声音的方向落在要保留声音的方向范围内时才保留声音，且不限于此。应该指出的是，也可以使用二指向性话筒分别收集来自该车辆的正后方与右后方的声音及来自该车辆的正后方与左后方的声音，这样就不需要先收集来自所有方向的声音再保留其中想要的部分，详细实施方式如以下第二优选实施例所述。

在步骤907，该第二识别单元74辨别该方向估算单元75保留下的声音的种类。

在步骤908，该方向估算单元75根据该第二识别单元74辨别出的声音种类，判断紧急车辆的方向。当来自该车辆正后方与右后方的声音及来自该车辆正后方与左后方的声音都是警示声时，紧急车辆位于相同车道；当只有来自该车辆正后方与右后方的声音是警示声时，紧急车辆位于右侧车道；而当只有来自该车辆正后方与左后方的声音是警示声时，紧急车辆位于左侧车道。

在步骤909，该通报单元76通报驾驶员该第二识别单元74辨别出的声音种类及该方向估算单元75估算出的紧急车辆的方向。

参见图10，本发明方向检测装置7的第二优选实施例包括第一收音单元41、第二收音单元42、第二识别单元74、方向估算单元75及通报单元76。

该第一收音单元41包括第一话筒阵列71，而该第二收音单元42包括第一话筒77、第二话筒78及第三话筒79。该第一话筒阵列71设置在该车辆的前方，且具有多个话筒。该第一至第三话筒77～79分别设置在该车辆的左后方、右后方及后方任意处，且该第一及第二话筒77、78是指向性话筒。

参见图10与图11，本实施例使用的方法包含以下步骤：

在步骤501，该第一话筒阵列71的话筒及该第三话筒79收集来自道路的声音，该第一话筒77收集来自该车辆正后方及右后方的声音，而该第二话筒78收集来自该车辆正后方及左后方的声音。

在步骤502，该第二识别单元74辨别该第一话筒阵列71的话筒及该第三话筒79中的一个收集到的声音的种类。

在本实施例中，该第二识别单元74辨别该第一话筒阵列71的话筒中的一个收集到的声音的种类。

在步骤503，该方向估算单元75根据该第二识别单元74辨别出的声音种类，判断该话筒收集到的声音是否是紧急车辆的警示声。如果是，则转到步骤504，如果否，则转到步骤501。

在步骤504，该方向估算单元75根据该第一话筒阵列71的话筒中的一个及该第三话筒79收集到的声音的能量大小，判断警示声是否来自前方。如果是，则转到步骤505，如果否，则转到步骤506。

在步骤505，该方向估算单元75根据该第一话筒阵列71收集到的声音估算紧急车辆的方向。转到步骤508。

在本实施例中，方向估算单元75是使用多重信号分类算法估算紧急车辆的方向，但也可以是使用其它到达方向侦测算法，例如：交互能量频谱相差、交互相关、波束成形，且不限于此。

在步骤506，该第二识别单元74辨别该第一话筒77及该第二话筒78收集到的声音的种类。

在步骤507，该方向估算单元75根据该第二识别单元74辨别出的声音种类，判断紧急车辆的方向。当该第一话筒77及该第二话筒78收集到的声音都是警示声时(即来自该车辆正后方与右后方的声音及来自该车辆正后方与左后方的声音都是警示声)，紧急车辆位于相同车道；当只有该第一话筒77收集到的声音是警示声时(即只有来自该车辆正后方与右后方的声音是警示声)，紧急车辆位于右侧车道；而当只有该第二话筒78收集到的声音是警示声时(即只有来自该车辆正后方与左后方的声音是警示声)，紧急车辆位于左侧车道。

在步骤508，该通报单元76通报驾驶员该第二识别单元74辨别出的声音种类及该方向估算单元75估算出的紧急车辆的方向。

应该指出的是，在步骤904及步骤504中，根据收集到的声音的能量大小，判断警示声是否来自前方，但也可以是根据收集到的声音的时间差，判断警示声是否来自前方。

然而，本发明方向检测装置7与现有技术的安装在车辆上的紧急车辆通报系统一样，可能会在反射路径接收到警示声，造成方向的误判。

参见图12与图13，本发明的方向检测装置7可与声音重置装置6配合来解决上述问题。该声音重制装置6安装在汇集M条道路的交叉路口，M不小于2(图12中只画出了M＝4时的情形)。

该声音重制装置6包括收音单元61、第一识别单元62、控制单元63及播音单元64。

该收音单元61具有M个话筒611，分别收集来自该M条道路的声音。该播音单元64具有M个扩音器641，每一个扩音器641设置在一条道路靠近该交叉路口的位置，并与收集来自该道路的声音的话筒611对应，且可朝其余道路播音。

参见图12、图13与图14，该声音重制装置6使用的方法包含以下步骤：

在步骤801，该收音单元61的M个话筒611分别收集来自该M条道路的声音。

在步骤802，该第一识别单元62辨别每一话筒611收集到的声音的种类。

在步骤803，该控制单元63根据该第一识别单元62辨别出的声音种类，判断每一个话筒611收集到的声音是否是紧急车辆的警示声。

在步骤804，该控制单元63命令与每一个收集到警示声的话筒611对应的扩音器641播放该话筒611收集到的警示声，且输出警示声种类及紧急车辆所在的道路以控制交通标志。

应该指出的是，在步骤802中，该第一识别单元62是辨别出每一个话筒611收集到的声音的种类后才进入步骤803，但也可以是该第一识别单元62辨别出话筒611收集到的声音的种类后，即进行步骤803、804，然后再重复步骤802～804处理另一个话筒611收集到的声音。

借助该声音重制装置6在交叉路口将每一个收集来自一条道路的警示声朝其余道路播音，该方向检测装置7不会在反射路径接收到警示声，在紧急车辆从前方接近时，不会误判紧急车辆的方向。

如上所述，由于本发明方向检测装置7是安装在车辆上，不管在什么地点都可以进行通报，且借助来自车辆正后方与右后方的声音及来自车辆正后方与左后方的声音，在紧急车辆从后方接近时，可以判断两车是否位于相同车道。因此，确实能达到本发明的目的。

以上所说明的仅是本发明的优选实施例，而不能以此限定本发明实施的范围，本领域技术人员在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下对本发明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆属于本发明涵盖的范围。

Claims (14)

1.一种方向检测装置，适用于安装在车辆上，所述方向检测装置包括：

第一收音单元，设置在所述车辆的前方，并收集来自道路的声音；

第二收音单元，设置在所述车辆的后方，并收集来自道路的声音；

识别单元，辨别所述第一及第二收音单元收集到的声音的种类；

方向估算单元，在所述识别单元辨别出的声音种类是警示声时，判断所述警示声是否来自前方，并在所述警示声是来自前方时，估算所述警示声的方向，而在所述警示声是来自后方时，估算所述警示声所在的车道；及

通报单元，通报所述方向估算单元的估算结果。

2.根据权利要求1所述的方向检测装置，其中，所述第一收音单元包括第一话筒阵列，而所述第二收音单元包括设置在所述车辆左后方的第二话筒阵列及设置在所述车辆右后方的第三话筒阵列，每一个话筒阵列具有多个话筒，且每一个话筒收集来自道路的声音。

3.根据权利要求2所述的方向检测装置，其中，所述识别单元辨别所述第一及第二收音单元中的一个话筒收集到的声音的种类。

4.根据权利要求2所述的方向检测装置，其中，所述方向估算单元是根据所述第一收音单元中的话筒及所述第二收音单元中的话筒收集到的声音的能量大小，判断所述警示声是否来自前方。

5.根据权利要求2所述的方向检测装置，其中，所述方向估算单元是根据所述第一收音单元中的话筒及所述第二收音单元中的话筒收集到的声音的时间差，判断所述警示声是否来自前方。

6.根据权利要求2所述的方向检测装置，其中，在警示声是来自前方时，所述方向估算单元根据所述第一话筒阵列收集到的声音来估算所述警示声的方向。

7.根据权利要求2所述的方向检测装置，其中，在所述警示声是来自后方时，所述方向估算单元保留所述第二话筒阵列收集到的声音中来自所述车辆的正后方及右后方的部分，且保留所述第三话筒阵列收集到的声音中来自所述车辆的正后方及左后方的部分，所述识别单元还辨别所述方向估算单元保留下的声音的种类，以供所述方向估算单元判断所述警示声所在的车道，当来自所述车辆正后方与右后方的声音及来自所述车辆正后方与左后方的声音都是警示声时，所述警示声位于相同车道，当只有来自所述车辆正后方与右后方的声音是警示声时，所述警示声位于右侧车道，而当只有来自所述车辆正后方与左后方的声音是警示声时，所述警示声位于左侧车道。

8.根据权利要求1所述的方向检测装置，其中，所述通报单元还通报所述识别单元辨别出的声音种类。

9.根据权利要求1所述的方向检测装置，其中，所述第一收音单元包括具有多个话筒的第一话筒阵列，而所述第二收音单元包括设置在所述车辆左后方的第一话筒、设置在所述车辆右后方的第二话筒及设置在所述车辆后方任意处的第三话筒，所述第一收音单元的话筒及所述第三话筒收集来自道路的声音，所述第一话筒为指向性话筒，用来收集来自所述车辆正后方及右后方的声音，而所述第二话筒也是指向性话筒，用来收集来自所述车辆正后方及左后方的声音。

10.根据权利要求9所述的方向检测装置，其中，所述识别单元是辨别所述第一话筒阵列的话筒及所述第三话筒中的一个收集到的声音的种类。

11.根据权利要求9所述的方向检测装置，其中，所述方向估算单元根据所述第一话筒阵列中的一个话筒及所述第三话筒收集到的声音的能量大小，判断所述警示声是否来自前方。

12.根据权利要求9所述的方向检测装置，其中，所述方向估算单元是根据所述第一话筒阵列中的一个话筒及所述第三话筒收集到的声音的时间差，判断所述警示声是否来自前方。

13.根据权利要求9所述的方向检测装置，其中，在所述警示声是来自前方时，所述方向估算单元是根据所述第一话筒阵列收集到的声音估算所述警示声的方向。

14.根据权利要求9所述的方向检测装置，其中，在所述警示声是来自后方时，所述识别单元还辨别所述第一话筒及所述第二话筒收集到的声音的种类，以供所述方向估算单元判断所述警示声所在的车道，当所述第一话筒及所述第二话筒收集到的声音都是警示声时，所述警示声位于相同车道，当只有所述第一话筒收集到的声音是警示声时，所述警示声位于右侧车道，而当只有所述第二话筒收集到的声音是警示声时，所述警示声位于左侧车道。

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