CN103158615B - 用于向行人警告车辆来临的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于向行人警告车辆来临的装置，包括：传感器，其被配置成感测车辆附近的行人的位置；一对偶极子扬声器，其被安装成在车辆的发动机室内以预定距离彼此间隔开；以及控制单元，其被配置成将警告声音信号传送给所述一对偶极子扬声器，并基于由控制单元计算的行人的位置信息来控制传送给所述一对偶极子扬声器中的每个扬声器的声音信号的相位、频率和音量。

Description

用于向行人警告车辆来临的装置

技术领域

本发明涉及一种使用声学偶极子声源的方向性来向行人警告车辆来临的装置。

背景技术

近来，由于电动车的发展，许多其它各种技术已经开始得到发展以辅助电动车或与电动车合作来使电动车成为对行人和驾驶者都更安全的车辆。因此，由于电动车相比于内燃机而言在无声性方面更有效，因此车辆外部的行人难以听见电动车接近。因此，电动车具有增大的与行人碰撞的可能性。

因此，用于行人的告知系统已经开始得到发展。例如，基于车速、离行人的距离和环境光强来生成适当的接近声音的接近警告装置已经得到发展以提高行人的安全性。

在这些装置中，被引入用来生成适当的接近声音的一些技术的部件通过1)车速和距离检测单元、2)发音单元、3)光学检测器、光强计算单元和驱动电路单元被连接到扬声器。

另一示例性技术利用这样的装置，该装置通过在数据库中存储与发动机相关的各种声学数据并基于电动机当前RPM提供这些声音的重放，从而取决于驱动电动机的每分钟转数(RPM)通过扬声器输出发动机声音来防止事故。该系统向行人警告电动车正在接近行人。该系统包括车速传感器、人类响应传感器、操作开关和显示装置。电动车的RPM、电压、电流、可变电阻由该系统检测，并且驱动电动机RPM检测单元通过控制单元经发声器和放大器连接到扬声器。

然而，在上面的解决方案中，使用一般的扬声器，因此声音不能被有效地传递到行人。原因在于从扬声器生成的声音的方向性不能被设定，这是因为在单极子型声源内会发生折射和干涉。此外，由于声音没有方向性，所以当扬声器音量被增加以有效地传递声音到行人时，驾驶者的室内噪声会恶化，从而具有相反的效果。

作为背景技术描述的内容仅仅是为了改善对本发明的背景的理解，而不应被理解为该内容与本领域技术人员已知的相关技术对应。

发明内容

本发明致力于提供一种用于向行人警告车辆来临的装置，其中警告声音被有效地传递到行人，同时能降低在车辆驾驶室内听到的有效噪声。

本发明的示例性实施例提供了一种用于向行人警告车辆来临的装置，其可以包括：传感器，其被配置成感测车辆附近的行人的位置；一对偶极子扬声器，其被安装成在车辆内以预定距离间隔开；以及控制单元，其被配置成将警告声音信号发送给偶极子扬声器，并基于由传感器检测的位置信息来控制传送给每个扬声器的声音信号的相位、频率和音量。

在一些实施例中，传感器可以测量行人和车辆之间的距离和角度。此外，控制单元可以取决于由传感器提供的与行人和车辆之间的距离和角度相关的信息来控制传送给每个扬声器的声音信号的相位、频率和音量。

所述装置还可以包括车速传感器，并且控制单元可以通过使用在经由传感器感测到行人时车速传感器的车速来估计并计算行人的位置，并且基于所计算的位置信息来控制传送给每个扬声器的声音信号的相位、频率和音量。

同时，本发明的另一示例性实施例提供了一种用于车辆的行人警告装置，其可以包括：传感器，其被配置成感测车辆附近的行人的位置；一对偶极子扬声器，其被安装成在车辆内以预定距离间隔开，并且其方位角能够被控制；以及控制单元，其被配置成将警告声音信号传送给偶极子扬声器，同时基于通过传感器确定的行人的位置信息来控制传送给每个扬声器的声音信号的相位、频率和音量。控制单元还可以配置成基于位置信息来分别控制每个扬声器的方位角。

再一次，在一些实施例中，控制单元可以取决于通过传感器确定的有关行人和车辆之间的距离和角度的信息或者每个扬声器的方位角来控制传送给每个扬声器的声音信号的音量。

附图说明

现在将参考通过附图示出的本发明的某些示例性实施例来详细描述本发明的上述及其它特征，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中：

图1是根据本发明的示例性实施例的用于车辆的行人警告装置的配置图；并且

图2是描述图1所示的根据本发明的示例性实施例的用于车辆的行人警告装置的操作原理的图。

应该理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种优选特征的稍微简化的表示。

在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述根据本发明的示例性实施例的用于车辆的行人警告装置。

应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。

图1是根据本发明的示例性实施例的用于向行人警告车辆来临的装置的配置图。根据本发明的示例性实施例的用于车辆的行人警告装置可以包括：传感器100，其被配置成感测车辆V附近的行人P的位置；一对偶极子扬声器500，其被安装成在车辆V内以预定距离间隔开；以及控制单元300，其被配置成将警告声音信号传送给偶极子扬声器500，同时基于通过传感器100确定的行人P的位置信息来控制传送给每个扬声器500的声音信号的相位、频率和音量。

图2是描述图1所示的根据本发明的示例性实施例的用于车辆的行人警告装置的操作原理的图。将参考图2描述本发明的总体概念，特别地，通过利用偶极子声源的方向性，当声源Q沿着图2中的x轴布置从而以彼此相反的相位(即，180°的差)操作时，行人所处的点处的声压P可以通过确定距离r和操作方向角θ来有效地设定。例如，该原理可以通过以下等式表达。

[等式1]

$p(r,\mathrm{\θ})=\mathrm{j\ω}{\mathrm{\ρ}}_0\mathrm{Qd}\frac{e^{-\mathrm{jkr}}}{4\mathrm{\πr}}(\mathrm{jk}+1/r)\cos \mathrm{\θ}$

如等式中所示，行人位置处的声压被表示为p(r，θ)，并且可以通过关于频率ω、空气密度ρ₀、声源音量Q、扬声器间的距离d和值为ω/c₀的k(例如，频率/空气中的声速)的等式来表达。

因此，当已知作为行人的位置的r和θ时，控制音量Q，使得声压变化。使用偶极子声效，声音不会被抵消或干涉，而是从两个扬声器发出的声音会在它们之间被增强，结果，声音能够被有效地传递。此外，当改变由两个扬声器形成的方位角时，警告声音能够更有效地在期望的方向上传递。

为此，在本发明的配置中，把感测行人的位置的传感器100和感测车辆状态的车速传感器200的信息传送给控制单元300，控制单元300包括计算器320、信号发生器340和放大器360。从放大器360输出的信号由用于控制作为一对偶极子声源工作的每个扬声器的音量和相位的扬声器音量控制器380和扬声器相位控制器390调节。经历一系列信号处理的输入信号允许每个扬声器展现出偶极子声源的特性，以取决于行人的位置来主动设定扬声器方位角θ1和θ2。

具体地，使用行人传感器(例如，红外传感器)100，以便当电动车被驱动时通过使用安装在车辆前方的红外传感器来检测车辆的每侧和前方的行人。此外，车速传感器200(例如，速度计)检测车辆的速度信息并将车辆的速度信息发送给控制单元300。

控制单元300计算行人的位置和车速，并确定两个扬声器500的声源Q的声音输出量和相位。

信号发生器(例如，车用音频装置)340确定允许行人准确感知声源Q的频率，以便经由放大器360生成信号(例如，预先存储的驾驶车辆期间的警告声音或外部噪声)。另外，放大器(例如，车用音频装置)360利用例如电流、电压来放大从信号发生器340输出的信号。扬声器相位控制器390和扬声器音量控制器(例如，车用音频装置)380控制经放大的信号并把所控制的信号分配到每个扬声器500来操作。此外，安装在车用发动机室前方的两个扬声器的相位形成为彼此相差180°，从而取决于行人的位置来生成电动车的有效接近声音。

传感器100测量行人P和车辆V之间的距离和角度，以便将所测量的距离和角度提供给控制单元。控制单元300可以取决于有关行人P和车辆V之间的距离和角度的信息来控制传送给每个扬声器的声音信号的相位、频率和音量。例如，控制可以基于与偶极子声源相关的等式1。

根据本发明的示例性实施例的用于车辆的行人警告装置还包括感测车速的车速传感器200和控制单元300，该控制单元300通过使用在经由传感器100检测到行人P时来自车速传感器200的速度来估计并计算行人P的位置，并且可以通过使用所计算的位置信息来控制传送给每个扬声器500的声音信号的相位、频率和音量。

可选地，控制单元300可以取决于由传感器100确定的行人P和车辆V之间的距离和角度来控制传送给每个扬声器500的声音信号的音量。

根据本发明的另一用于车辆的行人警告装置可以包括：传感器100，其被配置成感测车辆V附近的行人P的位置；一对偶极子扬声器500，其被安装成在车辆V内以预定距离间隔开，并且其方位角可被控制；以及控制单元300，其被配置成将警告声音信号传送给偶极子扬声器500，同时基于通过传感器100确定的行人P的位置信息来控制传送给每个扬声器500的声音信号的相位、频率和音量，并且控制每个扬声器500的方位角。在这种情况下，通过动态改变扬声器的方位角从而生成更有效的偶极子声音，来通过相对小的声源生成显著大的声音。特别地，控制单元300可以取决于通过传感器100确定的行人P和车辆V之间的距离和角度或者每个扬声器500的方位角来控制传送给每个扬声器500的声音信号的音量。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非短暂计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式(例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN))被存储和执行。

根据具有上述结构的用于车辆的行人警告装置，警告声音能够被有效地传递到行人。此外，取决于行人的位置的距离和操作角度能够经由偶极子声源被准确地计算。另外，当行人的位置发生改变时，操作位置能够被主动地设定，同时降低传递到车辆的内部驾驶室中的噪声量。

尽管结合示例性实施例来描述本发明，但应理解的是，本说明并非旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其它实施例。

Claims (7)

1.一种用于向行人警告车辆来临的装置，包括：

传感器，其被配置成感测车辆附近的行人的位置；

一对偶极子扬声器，其被安装成在车辆的发动机室内以预定距离彼此间隔开；以及

控制单元，其被配置成将警告声音信号传送给所述一对偶极子扬声器，并基于由所述控制单元计算的行人的位置信息来控制传送给所述一对偶极子扬声器中的每个扬声器的声音信号的相位、频率和音量。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述传感器测量行人和车辆之间的距离和角度。

3.如权利要求2所述的用于向行人警告车辆来临的装置，其中所述控制单元基于行人和车辆之间的距离和角度来控制传送给每个扬声器的警告声音信号的相位、频率和音量。

4.如权利要求1所述的装置，还包括：

车速传感器，其被配置成感测车辆的速度，

其中所述控制单元还被配置成基于当通过所述传感器感测到行人时车辆的速度来估计并计算行人的位置，并且基于所计算的位置信息来控制传送给每个扬声器的警告声音信号的相位、频率和音量。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述控制单元取决于由所述控制单元计算的行人和车辆之间的距离和角度来控制传送给每个扬声器的警告声音信号的音量。

6.一种用于向行人警告车辆来临的装置，包括：

传感器，其被配置成感测车辆附近的行人的位置；

一对偶极子扬声器，其被安装成在车辆内以预定距离彼此间隔开，并且其方位角被动态地控制；以及

控制单元，其被配置成将警告声音信号传送给所述偶极子扬声器，基于由所述控制单元计算的行人的位置信息来控制传送给每个扬声器的警告声音信号的相位、频率和音量，并且基于行人的位置信息来动态地控制每个偶极子扬声器的方位角。

7.如权利要求6所述的用于向行人警告车辆来临的装置，其中所述控制单元基于由所述控制单元计算的行人和车辆之间的距离和角度或者每个扬声器的方位角来分别控制传送给每个扬声器的声音信号的音量。