CN1054226C

CN1054226C - 警报检测器

Info

Publication number: CN1054226C
Application number: CN 94195085
Authority: CN
Inventors: 彼得·R·H·麦克康尼尔; 帕特里西亚·卡瓦诺
Original assignee: TEKEDGE DEVELOPMENT CORP
Current assignee: TEKEDGE DEVELOPMENT CORP
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 2000-07-05
Anticipated expiration: 2014-03-04
Also published as: CN1149348A

Abstract

一种警报检测器，检测选定频带内的警报。传感器检测警报并产生相应电信号。滤波该信号以除去带外信号。确定信号幅值和传感器输入端声级。限幅器和鉴频器确定警报瞬时频率。非线性滤波器除去低信噪比警报中的卡搭声。选择滤波器分析进动速率及特性曲线、最大及最小频率以分类警报声。满足选择标准且声级在阈值之上的声音使警报检测器触发驱动抢先输出的信号，该信号输入交通灯控制系统，以向有合适警报器的车辆提供抢先交通控制信号。

Description

警报检测器

本申请涉及一种改进的警报检测器，用于检测具有公知特性且在选定频带内进动的警报声。通过检测由急救车发出的警报声，该警报检测器有助于抢先控制交通灯，使设有合适警报器的车辆优先通过设有相应设备的交叉路口。

为了暂时中断交叉路口处的交通使急救车优先无阻地通过交叉路口，在现有技术中已经开发了各种控制或“抢控”车辆交通灯的方法。一种技术是在每辆急救车上安置一个允许优先通过交叉路口的发射器。在每个可抢先路口的交通灯控制器上设置一个接收器，该接收器接收由发射器发射的信号并及时启动交通灯使正常的交通流中断。然而，这一技术比较昂贵而且为了控制交通灯，急救车中的人必须手动开启发射器，所以比较麻烦。

还有一种技术是在可抢先路口的交通灯控制器上设置检测器，该检测器能够检测装在每辆允许优先通过可抢先交叉路口的急救车上的闪光灯(通常为专用的频闪灯)。实际上，这与上一段所述的系统相类似，只是用急救车上的灯代替了专用的发射器。但是由于急救车上本身就装有在紧急状态下启用的闪光灯，所以该系统在价格和便于使用方面略优于上述系统。然而，如果为了启动与交通信号控制器相连的检测器电路而必须设置专用灯的话，那么价格上的优势将减弱。此外，发明人认为，该系统对假警报触发也是灵敏的，因为就发明人所知，目前的规定并没有考虑到非急救车上使用闪光灯的情况。因此，私人车辆也可以通过在他们的车上设置闪光灯来启动与交通灯控制器相连的检测器使系统中断从而达到加快速度的目的。或许，更严重的情况是广告牌及商品展示窗中使用的闪光灯和装饰灯也可能会错误地触发检测器。在人口稠密且具有有限面积的城市地区这一点是最重要的，即设置抢先交通灯信号系统的意义在于提供可靠的触发和使急救车在尽可能短的应答时间内到达目的地。

按照发明人的观点，一个比较好的解决方法是设计能够检测出急救车警报器所发声音的电路。这种途径显然具有价格上的优势，因为救护车上通常都装有警报器(即，不需要为急救车设置附加的专用设备)，另外的优点是便于使用，因为在紧急情况下这种警报导器是打开的(即不用单独对附加的设备进行手动启动)。另一个优点是存在禁止在非急救车上使用警报器的规章。

已有技术中已经研究出一些用于检测警报声音的电路(参见例如欧洲专利申请公开号318,668和美国专利号4,956,866)。然而，本发明人认为这些电路是有缺点的，因为它们对从急救车警报器之外的声源发出的声音也很敏感以致会发生假警报触发。另外它们不能可靠地检测具有较长周期的警报信号而且需要很长的检测时间。本发明提供一种改进的警报检测器，它能够可靠地检测在选定频带内的警报声并对从急救车警报器之外的声源发出的易产生假警报触发的声音具有很强的不敏感性，而且在环境噪音级很高的情况下有很强的检测警报声的能力，以及能够在较短的时间周期内检测具有较长周期的警报信号。

本发明基于这样的观察结果，即大多数警报声的特征是由极具特性和周期性的波形经过频率调制的调频(即FM)波形。通过使用与无线电接收器通用的设计技术，就可以用传统的FM检测电路得到对调频波形非常精确的估算结果。这样，就可以将简单的模式识别用于这种调频波形和对各种波形进行精确识别。此外，FM检测电路的功能使本发明在极高噪声级环境下检测警报声的能力有了很大的提高。由于其低成本，高度的功能集成和易于对不同的算法及参数进行重新编程，数字信号处理(DSP)技术可尽力用于这种警报检测系统。

本发明提供一种检测警报声音的警报检测器，所述的警报声以公知的速率在选定的频带内进动以便于抢先控制交通灯信号使急救车能够优先通过交叉路口。由传感器检测警报声并产生相应的电声输出信号。然后对声输出信号进行滤波并产生防混叠的输出信号，该信号能防止在后续的模数转换过程中出现混叠(aliasing)。此后对防混叠的输出信号进行带通滤波以阻止选定频带之外的信号。限幅器-鉴频器对滤波后防混叠输出信号的幅值分量进行常幅定标并产生具有频率分量和标定幅值分量的输出信号，随后除去标定幅值分量，只留下所需的频率分量。

由卡搭声滤波器除去从限幅器-鉴频器输出的频率分量中包含的脉冲噪声分量，以产生已滤波的鉴频器输出信号。声级检测器根据带通滤波信号产生声级信号，该信号表示输入传感器处的属于选定频带内的声级超出了选定的声强度级。采用静噪检测器来指示在输入传感器处属于选定频带内的信噪比电平是否超出选定的信噪比电平。

用一个检测器根据从限幅器-鉴频器输出的频率分量来测量警报声的周期并指示该周期是否处在可选择的范围内。另一个检测器根据限幅器-鉴频器输出的频率分量测量警报声的频率并指示测得的频率是否处在可选择范围内。本发明还提供一个装置，该装置用于测量警报声的频率变化率并用于指示测得的频率变化率是否处在可选择的范围内。

本发明还提供一种通过测量警报声进动率和一条直线之间的相关性来确定相关系数并指示该相关系数是否超过可选择值的装置。

抢先控制装置产生抢先输出信号以便在警报声级增大到超出可选择阈值之上时抢先控制交通灯信号和在警报声级降低到可选择阈值以下时关闭抢先输出信号。使抢先输出信号在可选择的时间周期内处于保持状态。

本发明可以用按照计算机程序操作的可编程信号处理器来实现。该可编程信号处理器可以有通信端口，以便计算机程序或用户可选择的操作参数能由可能处于远地的外部源从外部装入。

图1是表示本发明所述警报检测器基本工作过程的方框图。

图2a和2b是表示设在街道叉路口处的四通道警报检测器的基本结构示意图和多个警报检测器的基本结构示意图。

图3是表示本发明所述警报检测器的限幅器-鉴频器的方框图；

图4a、4b和4c是表示当按照本发明的优选实施例对检测到的许多种常用类型警报声中三种声音进行处理时得到的理想特性信号的示意图。

图5、6和7是表示当按照本发明的优选实施例对检测到的许多种常用类型警报声中三种声音进行处理时得到的代表实际特性信号的示意图。这三种声音分别是短促尖锐声、高-低声和呼啸声。

图8是表示按照本发明的优选实施例在处理接收信号的过程中噪声滤波器从该接收到的信号中除去FM卡搭声的效果的示意图。

图9是表示作为噪声滤波器使用的中间滤波器的工作的示意图。

图10是一个概括的警报检测器的详细示意图，用该警报检测器将一种声音划归为所用多种警报类型中的一种类型。

图11是由噪声启动的静噪检测器的方框图。

图12是描述用于测量短促尖锐声和高-低声警报波形周期的装置的示意图。

图13是描述用于测量高低声警报的替换装置的示意图。

图14是描述这样一种装置的示意图，通过该装置对采集的警报数据使用短线段的线性最小二乘法拟合来检测呼啸的警报声。

图15是适用于对呼啸声警报进行线性最小二乘法拟合的线性相关系数曲线。这是斜率检测器的“线性系数”输出。

图16是呼啸声警报斜率检测器的信号斜率输出，它给出了该警报信号的频率变化率。

图17是优选实施例所述警报检测器的方框图。

急救车通常发射具有公知重复频率和特性且在最小和最大频率这两种频率之间进动的声音。最常用的三种警报声一般称为短促尖锐声、高-低声和呼啸声。图4a、4b和4c中分别示出了三种声音的理想特性曲线。在理想状态下，根据这些警报的特性等在信号进动时警报的强度不变。通常短促尖锐警报声的最小频率为400HZ，最大频率为1400HZ，重复频率约为3HZ。通常高-低声警报的最小频率为400HZ，最大频率为600HZ，重复频率约为1HZ。通常呼啸警报声的最小频率为400HZ，最大频率为1400HZ，重复频率约为0.25HZ。还有其它的警报声，也可以定义新的警报声，这些警报声均可以通过本发明并用本发明所述方法进行检测。

图1是表示按本发明构成的警报检测器基本工作的方框图。下面将首先参照图1对本发明作简短的概述。然后将详细描述优选实施例。

参照图1，警报检测器用输入传感器1检测声能并将其转换成适合于警报检测器处理的电信号。将这些电信号的放大到便于处理的某个额定电平。在前置放大器2之后和模/数转换器4之前设置防混叠滤波器3，模数转换器4把这些模拟电信号转换成数字形式以便进行后续处理。目前已经发现分辨率为12至16比特和采样频率为8.0KHZ的模数转换器适合于处理上述的呼啸、短促尖锐和高低声警报。还已发现通频带约为300HZ-1800HZ的带通滤波器5适用于呼啸、短促尖锐和高低声警报。如果以远高于上面所讨论的最大频率无混叠地采集警报，采样频率本来必须提高到8.0KHZ以上。用数字式带通滤波器5除去出现在呼啸声、短促尖锐声和高-低声检测器频带之外的波谱能量。已经发现，适合于这些警报的通频带为300HZ-1800HZ。熟悉本领域的技术人员将会意识到可以把带通滤波器5与图3中所示限幅器-鉴频器6所需的分相器合并，这样可降低这两个功能件所有的复杂性。限幅器-鉴频器6测量接收到的信号的瞬时频率和该信号的幅值。由于对于呼啸声、短促尖锐声和高-低声警报来说，代表警报信号进动状态的限幅器-鉴频器输出频率的频谱分量很低，所以限幅器-鉴频器的输出采样频率大大超过了所需频率。为此，需用抽选器7把限幅器-鉴频器的输出信号采样频率降低到一远低的采样频率。研究发现取8.0KHZ至40HZ的抽选比较合适。由于如图5、6和7所示随时间变化的警报频率中的有效频谱含量通常小于约15HZ，所以在低通滤波器之后抽选器中的采样频率实际上只需大于约30HZ即可。采样频率的降低大大减小了对后续步骤的处理要求。

启用这种低通滤波器的另一个关键的优点是，它可以使限幅鉴频器实际上起宽带频率调制检测器的作用。这能使对警报的检测能力比常规装置有很大改进。正如由Jakes在“微波移动通信Microwave Mobile Communications)”(John Wiley & Sons，1974 ISBN0-471-43720-4)中所讨论的那种传统类型的FM接收器那样，可以证明随着输入传感器1的输入信号带宽与限幅器-鉴频器6的基带输出信号之比的增加，对相同的输入信噪比而言，基带输出信噪比也增加。检测器的输入带宽是由约1500Hz的输入信号带通滤波器和置于限幅器-鉴频器之后的约15Hz低通滤波器来限定的。Jakes(同前)更详细地对比了宽带与窄带FM检测的性能得益。该检测电路能在信噪比低到-2dB的条件下可靠地检测到警报声，而传统的检测装置通常需要的信噪比约为6dB或更高。本发明提供了比传统装置高约8dB的增益。

鉴频器型检测器的特征在于，当声音的信噪比低时，FM调制波形例如警报声会产生脉动噪音或“卡搭”声。当警报声离输入传感器很远时，或者当输入传感器附近的背景声级很高时就会发生上述情况。在以上的任一情况下，当试图把警报声归属于多类警报中的一类时，这些“卡搭”声会带来问题。在图7中，示出了低信噪比呼啸警报的实际限幅器-鉴频器频率输出信号。图中，在约1.5秒和6.3秒时刻卡搭声非常明显。图1中所示的卡搭声滤波器8能够很有效地把这些卡搭声从限幅器-鉴频器频率输出信号中去除。同一图7的输入信号经该卡搭声滤波器处理之后将产生图8所示的取中间值滤波器输出信号，从其中可以看到已经去除了卡搭声。已经发现，长度为9次采样或约0.225秒特续时间的“取中间值滤波器”对去除这些卡搭声是相当有效的。可以使用更长持续时间的取中间值滤波器，但是它们的性能没有实质性的改善。

图1中卡搭声滤波器8的输出向多个检测器提供输入信号。在这种情况下，这些检测器是短促尖锐声检测器9，高-低声检测器10，和呼啸声检测器11。可以加入一个或更多的“其它警报检测器”12以检测其它警报类型，或代替短促尖锐声、高-低声和呼啸声检测器中的任一种或全部。这些检测器将判断信号频率随时间的变化是否满足某些标准，这些标准把该信号划归到警报检测器被做成能检测的多种警报类型中的一种类型中。这些检测器的一个(或多个)输出作为多个输入信号之一送入抢先检测逻辑电路15。抢先检测逻辑电路利用从警报检测器9、10、11、12静噪检测器13和声级检测器14输出的信号判断检测到的声音是否满足警报检测标准。如果它们的确满足选择标准，则允许该抢先信号启动交通灯控制器。

图1中所示通频带从约300HZ至约1500HZ的带通滤波器5的输出信号是这样一种信号，该信号的幅值是输入传感器1处警报声响度或声级的函数。由于警报器的输出声级基本上保持不变而且在传感器1处的声级随着警报和输入传感器之间距离的缩短而增大，所以滤波器5处的信号电平是输入传感器和警报之间距离的函数。把滤波器5的信号输入到声级检测器14，由该检测器测量信号的量级并将其与一预置的声级阈值相比较。如果滤波器5的信号量级超过了声级阈值，声级检测器将有输出信号。如果滤波器5的信号量级未超过声级阈值，那么声级检测器将没有输出信号。声级检测器的输出供抢先检测逻辑电路15的输入之一使用。在某些情况下，来自除警报器之外的其它声源例如轮胎产生的交通噪声、发动机噪声、工业噪声、飞机发动机噪声等产生的环境声级非常高，这些噪声的声级甚至超过声级检测器14的检测级阈值。在这种情况下，声级检测器14将总是有输出而且该输出警报会使抢先检测逻辑电路15提前产生不需要的抢先信号。通过采用常规的静噪检测器，可以得到作为信噪比函数的附加信号。将静噪检测器构造成在静噪检测器有输出信号以指示达到了检测标准值之前必须信噪比大于阈值。

抢先检测逻辑电路15利用的是图1中的静噪检测器13的输出、标号9、10、11、12所示各警报检测器的输出和声级检测器14的输出的综合结果。在一般的城市和城郊环境下，只有当：(a)到达输入传感器1的声音满足标号9、10、11和12所示各警报检测器功能的有效警报选择标准之一，以及(b)到达输入传感器1的声音超过声级阈值检测器14的检测阈值标准时，抢先检测逻辑15才把抢先信号输出到交通灯控制器。在噪声很强的环境下，只有当：(a)到达输入传感器1的声音满足标号9、10、11和12所示各警报检测器功能的有效警报选择标准之一，(b)到达输入传感器1的声音超过声级阈值测器14的检测阈值标准，和(c)在限幅器-鉴频器6的输出端由静噪检测器13测得的信噪比超出静噪检测阈值时，抢先检测逻辑电路15才将抢先信号输出到交通灯控制器。

图2(a)表示装有四个输入传感器21、22、23和24的交通灯26的典型配置图，这样，四个传感器能最佳地检测从四条街道中的一条街道上靠近交通信号灯26处发出的声音。这些传感器的输出信号送入四通道警报检测器20，由其处理来自输入传感器的信号。如果急救车25向输入传感器24的方向上靠近，那么警报检测器中处理该信号的通道将利用交通灯抢先线31，和/或控制行人的抢先线32为该方向上的交通灯26向交通灯控制器30发出抢先控制信号。因此可以把交通灯控制器设计成具有能为急救车25提供优先通过交叉路口的机会的结构。如图2(b)所示，警报检测器可以由1个到很多个警报检测器通道构成。但是四个通道是最常用的。单通道检测器可用于控制通向消防站和警务场地的车道上的灯、以及控制行人交通的灯等。

图3表示一个用于实现限幅器-鉴频器功能的装置。用分相器40把输入信号分成实数分量和虚数分量。41和42分别形成分相器输出的复数共轭和一阶导数。取复数共轭和一阶导数的积，并将其与-j＝-√-1相乘。由44取该乘积的实数部分。通过在46中取分相器输出信号的幅值，然后在47中将该信号平方来确定输入信号的功率。然后通过在方块45中用47的输出除44的输出就可算出输入信号的频率。47的输出还用作图1中声级检测器14的输入。

图4(a)、(b)和(c)表示三种最常用警报的理想频率-时间特性曲线，这三种最常用警报分别是短促尖锐声警报、高-低声警报和呼啸声警报。实际上，这些警报的特性是完全不同的。图5表示短促尖锐声警报的频率-时间特性曲线。图6表示高-低声警报的频率-时间特性曲线。图7表示呼啸声警报的频率-时间特性曲线。在这三个实例中，用图3中所示的限幅器-鉴频器来测量实际的警报频率。

通常，在图象处理中使用取中间值滤波器以便除去脉动噪声。该过程是通过汇集奇数个顺序数据样本，按照递增或递减的顺序对这些样本进行排序，然后提取其中间值来完成的。其工作方式除了实际上完全是非线性的之外，其它均与滑窗有限冲激响应滤波器的方式很相象。为了检测信噪比低的警报声必须使用咔搭声滤波器。图8表示取中间值滤波器对低信噪比的实际呼啸警报信号的作用结果。其输入信号示于图7中。用例如图9中所示的取中间值滤波器，能很容易地说明取中间值滤波器的工作。使输入的样本50连续移入输入移位寄存器51。利用排序器52按增大(或减小)的顺序对这些样本进行排序并按增大(或减小)的顺序进行重新组合然后输送到寄存器53中。通过输出寄存器53取其中间值并用该中间值作为输出信号。在所示的实例中，采样数据在寄存器51中的顺序是1，4，6，2，9，8，5，7和3。取中间值滤波器从这个顺序中选择5作为中间值。如果将一个新的输入样本11输入到移位寄存器51中，那么端值3将被丢弃，而且输入移位寄存器51的内容将变为11，1，4，6，2，9，8，5和7。这样，在排序之后输出移位寄存器的内容将变为1，2，4，5，6，7，8，9，11。在这种情况下滤波器54的输出中间值将是6。

三种基本类型的警报检测器可用来检测大多数警报。这些检测器的主要目标是降低错误检测的可能性，相当快地进行检测而且在花费的最大排序时间是约2-3秒，并且有足够的灵活性以适应警报特性的变化。图10中示出了一个通用的核心警报检测器，它是检测短促尖锐声、呼啸声、高-低声和其它类型警报的基本部分。

这些检测器中的第一种是最一般的，它适合于短促尖锐声警报，尽管它也能检测其它类型的警报。它简单地将频率阈值比较器61的频率阈值f_thresh设定在短促尖锐声警报预期的最小和最大频率之间，约为900-1000HZ。当连续两次上升的频率波形增大到超过阈值时，62测量这两次超过时间之间的周期。如果该周期落在由使用者选定的通常为0.27秒-0.40秒的有效短促尖锐声警报范围内，而且警报信号的频率大于可选择的最小频率fmin并小于可选择的最大频率fmax，则计数将增加。用频率比较器63和64进行频率比较。如果测得的下一个周期也处于使用者选定的范围之内，那么计数将再次增加。如果测得的下一个周期处于使用者选定的范围之外，则计数将减小。最小计数值是0。如果计数范围超过使用者选定的阈值(在可靠检测的情况下通常为3或4)，那么短促尖锐声检测器有输出以表明已经检测到满足短促声检测条件的警报。很显然在本发明的范围内，频率随时间上升越过频率阈值也可能改为反方向的频率随时间下降越过频率阈值。这种装置也可用于高-低声型警报，因为此类警报的特点在于它个有两种周期性频率特性。图12中示出了周期测量技术。

这些检测器中的第二种也适用于高-低声警报，虽然它也可以检测其它的警报类型，该系统简单地设定频差阈值，此阈值处于高-低声警报预期的最小和最大频率差的中间，其值约为100-150HZ。然后用频率比较器61来判断低声和高声之间的频率间距是否超过某个阈值f_thresh。当连续两次上升的频率波形越过该阈值时，测量这两次频率超越时间之间的周期。如果该周期落入由使用者选定的通常为1.00秒-1.3秒的有效高低声范围，而且警报信号的频率大于可选择的最小频率fmin并小于可选择的最大频率fmax，那么计数器增值。用频率比较器63和64进行频率比较。如果测得的下一个周期处于使用者选定的区域内，计数器再次增值。如果测得的下一个周期处于使用者选定的范围之外，计数器减值。最小计数值是0而通常最大值小于20。如果计数值超出使用者选定的阈值(在可靠检测的情况下通常为3或4)那么高-低声检测器有输出以表明已经测到了满足高-低声检测条件的警报。很显然，在本发明的范围内，频率随时间增加越过频率阈值也可能改为反方向的频率随时间减少越过频率阈值。图13中示出了周期测量技术。

第三种警报检测器类型适用于呼啸声警报。这种警报类型的特征在于它具有4.8至7.2秒这样很长的周期。显然，如果要在有呼啸声检测输出之前检测3至4个完整的呼啸波形周期，需要的检测时间为约15或20至22或29秒。这大大超出了所希望的2-3秒的检测时间。事实上，在检测到警报之前装有警报器的车辆能很容易地通过交叉路口。通过观察这样一个事实，即频率特性曲线大体上是具有相当平直线段的三角波，就有办法缓解上述极不希望出现的情况。呼啸声警报检测器利用了这个事实，而且在对采样频率数据进行最小二乘法拟合的过程中使用了一个持续时间约为1.0秒的短期滑窗。对正在讨论的警报检测器而言，以下形式的线性公式：

f＝mt+b适合于1.0秒且数目为40的数据采样值序列。在该公式中，f是频率，t是时间，m是线的斜率或频率的变化率，而b是当t＝0.0秒时的频率截距。还需要计算的是在直线段和采样数据间进行拟合的线性相关系数。在N为40的情况下，计算N个采样数据的线性相关系数的一种方式是使用下列公式：

r = \frac{NΣ t_{i} f_{i} - Σ t_{i} Σ f_{i}}{[NΣ {t_{i}}^{2} - {(Σ t_{i})}^{2}]^{1 / 2} [NΣ {f_{i}}^{2} - {(Σ f_{i})}^{2}]^{1 / 2}}

其中fi是取自时刻ti的频率而N是在线性拟合时使用的采样数。r值范围从不相关时的0到完全相关时的±1。在该情况下r的符号与斜率m的符号相同，但重要的只是r的大小而不是符号。

对呼啸声警报来说，在波形的任何部分上对波形和频率进行这种最小二乘法拟合都会得到三种分级标准。这些标准是：(1)波形的频率必须与由比较器63和64确定的、使用者所规定的最小和最大频率一致，(2)频率随时间的变化率或曲线中直线部分的斜率必须落入由斜率检测器确定的和使用者限定的两个范围之内，该范围一般为±300HZ/秒-±500HZ/秒，和(3)拟合优度或用斜率检测器65确定的分段线性线段相对于频率波形的相关系数具有很好的线性相关系数值，该值一般在0.95-1.0之间。如果警报满足以上所有三个标准，那么就能可靠地认定其为呼啸声警报类型。一般采用这个技术的检测时间是2-3秒的数量级，这使得该技术与短促尖锐声警报检测技术一样可靠。图14中示出了斜率测量技术。图15中示出了图8中所示的呼啸声警报的斜率m，而图16中示出了线性相关系数r。在这个实例中，采样频率是40HZ而且用40个采样点来进行线性拟合。这种拟合是在40HZ的频率下完成的。

一种通用型静噪检测器是根据噪声启动工作的静噪检测器。该检测器提供的信号是限幅器-鉴频器输出信号基带SNR的函数。这一点已由Rhode和Ulrich在“Communications Receivers：Principles & Design通信接收机原理和设计)”McGraw-Hiel图书公司，1988年出版的书籍中作了详细说明。这些噪声检测器的工作基于这样的事实，即随着载波噪声比的增加，基带噪声能量密度下降。图11中示意性地示出了这种用于此目的检测器。1.5KHZ-1.8KHZ的带通滤波器输出信号通过取绝对值进行“全波整流”。然后用带宽约为10HZ的简单低通滤波器对该输出信号进行滤波。然后抽取该滤波器输出使频率达到40HZ，从而降低后续处理的频率。把所抽取的作为静噪输入信号信噪比函数的输出与使用者选定的阈值比较，当输入信号低于阈值电平时阈值检测器上将有输出信号。

熟悉本领域的技术人员将会认识到本发明所述的警报检测器理想地适合于采用可编程的计算装置或数字信号处理器。这与模拟式结构相比有很多优点，例如性能受可能的温度影响很小，通过再编程而不需改变硬件就能很容易地使警报检测器适用于新的警报声，具有根据新的警报声对警报检测器进行远距离重新编程的能力，对警报检测器进行遥控的能力等。图17中示出了优选实例。把从输入传感器输入的信号送到模拟输入信号保护、放大和滤波部分80，以提供电瞬态保护和使信号达到所要求的状态。信号处理器81完成模数转换和本发明中所述的所有处理功能。状态指示器向使用者提供有关警报检测器的性能，对有效警报声的检测、警报类型、启用的通道编号等反馈信息。本发明还设置了参数输入选择器83以便在本地对警极检测参数进行调整。设置外部编程和控制输入端口85是为了对警报检测器进行本地或远距离再编程以便修改软件控制程序，或者在本地或远距离改变警报检测参数。

Claims

1、一种检测警报声的警报检测器，所述的警报声以公知速率在选定频带内进动以便抢先控制交通灯信号使急救车优先通过交叉路口，所述的检测器包括：传感器装置(1)，用于检测所述的警报声并产生代表警报声的电的声输出信号；第一滤波器装置(3)，用于对所述声输出信号进行滤波以产生一去混叠的输出信号来防止在随后的模数转换过程中出现频谱混叠；第二滤波器装置(5)，用于通过对所述去混叠输出信号进行滤波来产生一限带信号以阻止所述选定频带之外的信号；该检测器的特征在于：

具有限幅器-鉴频器装置(6)，用于将所述限带信号映射到复平面上，计算一正比于所述限带信号的相位部分的微分的量，并归一化该所得的量以产生一个所述限带信号的频率显示。

2、如权利要求1所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的卡搭声滤波器(8)，用于去除来自所述频率显示的脉冲噪声，以产生一滤波后的鉴频器输出信号。

3、如权利要求1所述的警报检测器，进一步包括声级检测装置(14)，该装置产生表示在该传感器装置处的所述选定频带内的声级超出选定声强度级。

4、如权利要求1所述的警报检测器，进一步包括静噪检测装置(13)，用于响应于所述频率显示而显示在该传感器处的在所述选定频带内的信噪比量级超出了选定的信噪比量级。

5、如权利要求1所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的装置(62)，用于测量所述警报声的周期并对所述周期处于可选择范围内给出显示。

6、如权利要求2所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的装置(62)，用于测量所述警报声的周期并对所述测量周期处于可选择范围内给予显示。

7、如权利要求5所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的装置(63、64)，用于测量警报声的频率并对所述测量频率处于可选择范围内给予显示。

8、如权利要求6所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的装置(63、64)，用于测量警报声的频率并对所述测量频率处于可选择范围内给予显示。

9、如权利要求1所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的装置(65)，用于测量所述警报声的频率变化率，并对所述频率变化率处于可选择范围内给予显示。

10、如权利要求2所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的装置(65)，用于测量所述警报声的频率变化率，并对所述频率变化率处于可选择范围内给予显示。

11、如权利要求1所述的警报检测器，进一步包括装置(65)，用于确定反映所述警报声的进动速率和一条直线之间的相关性大小的相关系数并且对相关系数超出可选择值给予显示。

12、如权利要求2所述的警报检测器，进一步包括装置(65)，用于确定反映所述警报声的进动速率和一条直线之间的相关性大小的相关系数并且对相关系数超出可选择值给予显示。

13、如权利要求4所述的警报检测装置，进一步包括抢先控制装置(15)，用于响应所述的静噪检测装置而产生抢先输出信号，来抢先控制所述交通灯信号，同时所述的抢先控制装置启动交通灯控制系统。

14、如权利要求7所述的警报检测器，进一步包括一个装置(15)，用于在警报声级增加到可选择阈值之上时产生抢先输出信号以输入给交通灯控制器，而且当警报声级降低到可选择阈值之下时，关闭抢先输出信号。

15、如权利要求8所述的警报检测器，进一步包括一个装置(15)，用于在警报声级增大到可选择阈值之上时产生抢先输出信号以输入给交通灯控制器，而在警报声级降低到可选择阈值之下时，关闭抢先输出信号，并且在一可选择的时间周期内把所述抢先输出信号保持在启动状态。

16、如权利要求1所述的警报检测器，其中所述警报检测器由根据计算机程序工作的可编程信号处理器(81)实现，该可编程信号处理器具有一通信端口(85)，使所述计算机程序可从一外部编程源从外部载入。

17、如权利要求16所述的警报检测器，其中所述外部编程源是位于远距离处。

18、一种根据使用者可选择的参数来检测警报声的警报检测器，所述警报声以公知速率在选定频带内进动以便抢先控制交通灯信号使急救车优先通过交叉路口，所述检测器包括：

(a)传感器装置(1)，用于检测所述警报声并产生代表警报声的电的声输出信号；

(b)第一滤波器装置(3)，用于对所述声输出信号进行滤波以产生一去混叠的输出信号来防止在随后的模数转换过程中的频谱混叠；

(c)第二滤波器装置(5)，用于通过对所述去混叠的信号进行滤波来产生一限带信号以阻止所述选定频带之外的信号；以及

(d)限幅器-鉴频器(6)，用于处理所述限带信号以提供一具有大量可能的信号量级的鉴频器输出信号，每个可能的信号量级表示所述声输出信号的一个不同的频率。

19、如权利要求18所述的警报检测器，其中所述警报检测器由根据计算机程序工作的可编程信号处理器(81)实现，该可编程信号处理器具有一通信端口(85)，使用户可选参数可从一外部编程源从外部载入。

20、如权利要求19所述的警报检测器，其中所述外部编程源是位于远距离处。

21、如权利要求2所述的警报检测器，其中所述卡搭声滤波器(8)是一中值滤波器。

22、如权利要求3所述的警报检测器，进一步包括静噪检测装置(13)，响应于所述频率显示，用于产生一个静噪检测装置信号，显示在该传感器处的在所述选定频带内的信噪比量级超出了选定的信噪比量级。

23、如权利要求22所述的警报检测器，进一步包括响应于所述频率显示的装置(62)，用于测量所述警报声的周期并对所述周期处于可选择范围内给出显示。

24、如权利要求22所述的警报检测器，进一步包括优先控制装置(15)，用于响应于所述静噪检测装置、声级检测装置、和警报检测器信号而产生抢先输出信号来抢先控制所述交通灯信号，同时所述抢先控制装置启动交通灯控制系统。