CN107031501B - 用于安静车辆的增强声音生成 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于安静车辆的增强声音生成。通过确定驾驶者的精神状态或身体状态，确定人和其它对象的存在和接近、车辆正如何被操作，以及生成与由车辆对人和其它对象造成的威胁关联的噪声来实现电动安静车辆的存在。

Description

用于安静车辆的增强声音生成

技术领域

本发明涉及用于安静车辆的增强声音生成。

背景技术

电池动力和混合电动车辆是安静的，即，除了轮胎噪声之外，当它们在路面上行进时它们几乎不发出声音。虽然这样的车辆是节省燃料的并且它们的降低的运转噪声水平一般被认为是期望的，但是许多步行者、骑行者和其它类型车辆的驾驶者有些习惯于等着听内燃机的通常引擎声音以确定车辆是否正在接近。当没有听到常规动力车辆的声音时，步行者和其他驾驶者通常将没有这样的噪声误以为是没有车辆正在接近或者在附近的指示。换言之，安静车辆有时可能由于它们的安静传动（drive trains）而是危险的。此外，当此类车辆的驾驶者在身体上或精神上受损或分心时可能加剧由安静车辆呈现的安全性危险。一种用于宣布或通告由受损驾驶者操作的安静车辆的接近或存在的方法和装置将是在现有技术上的改进。

附图说明

图1是用于响应于驾驶者的损伤而通告安静车辆的存在的装置的框图；

图2是描绘用于通告由驾驶者操作的车辆的存在的方法步骤的流程图，所述通告依赖于驾驶者的损伤水平；以及

图3描绘环境噪声的音频频谱的曲线图，并且描绘三个不同的频率信号，其频率和振幅被选择为可与环境噪声区分。

具体实施方式

出于清楚的目的，如在本文中使用的，术语“安静车辆”指的是通过一个或多个电动马达推进的机动车辆。因此该术语包括混合电动车辆像Toyota® Camry®，以及电动汽车像完全电池动力的Nissan® Leaf®。

术语“实时”指的是在某事发生期间的实际时间。

噪声一般被认为是不期望的声音或信号。如在本文中使用的，术语“噪声”指的是吸引注意力的可听（audible）声音。所生成的噪声因此可以是用或者不用合意的音色而生成的可听声音，或者显著令人愉快或不愉快的可听声音。

多路复用器是从许多输入信号选择一个输入信号并在特定输入处或从特定输入切换或路由信息至单个输出的电子设备。

图1是用于通告安静车辆的接近或存在的装置100的框图，由装置100进行的车辆的通告的性质依赖于或者响应于驾驶者的损伤水平或程度以及附近是否有步行者、骑行者、其它车辆和其它对象。装置100包括计算机102，其经由常规总线106操作耦合到一个或多个非暂时性存储器设备104，所述常规总线106是形成主传输路径的系统中的一组以电气方式并联的导体。除了被耦合到存储器设备104，计算机102还被耦合到第一常规多路复用器108。多路复用器108的单个输出107因此可以提供给计算机102，到多路复用器的各种信号输入110从多个不同类型的传感器输入，所述传感器没有被示出但是对于本领域技术人员而言是熟知的并且因而为了简短而被省略。

第一传感器是步行者传感器112。其被耦合到第一多路复用器108并通过测量人的一个或多个特性（诸如，形状和表面温度）来检测机动车辆前方或邻近机动车辆的人的存在。一种此类传感器可从Neurotechnology得到，所述Neurotechnology是位于立陶宛，LT-06118，维尔纽斯，Laisves大街125A的公司。还在http://www.prnewswire.com/news-releases/verilook-surveillance-30-sdk-identifies-faces-and-moving-objects-differentiates-pedestrians-from-other-moving-objects-in-video-surveillance-systems-279250992.html处在线可得到的公布中描述了此类传感器，通过引用将其并入在本文中。还参见Shinya Saito和Takeki Ogitsu的“Face Detection-based System toSense Pedestrians At High Risk of Collision”，I.E.E.E. Computer Society，2015年，6th International Conference on Intelligent Systems，Modelling andSimulation，第21-23页，其也通过引用被并入在本文中。

可以使用RADAR、SONAR或LIDAR——通过用激光照射目标并分析反射光来测量距离的现有技术远程感测技术，来测量车辆与检测到的人、骑行者、机动车辆或其它对象之间的距离，其中的所有都为步行者传感器的部分。

步行者传感器112检测人并实时地提供信号，其指示步行者的存在，即是否人正在步行、骑行者在马达驱动的自行车上骑行、骑行者在脚踏动力的自行车上骑行，并提供指示他们的行进方向（包括路边步行者正面向的方向）以及他们与车辆之间的距离的信号。在车辆周围分布并在不同方向上远离车辆指向的多个此类步行者传感器112实现在步行者从不同方向接近车辆时实时检测他们以及车辆朝静止步行者的接近。

如在本文中使用的，术语“生命特征”指的是人的脉搏率、呼吸速率、体温和常血压。驾驶者监视器114测量驾驶者的脉搏、呼吸速率、体温、眼睛移动和头部移动并提供指示驾驶者的健康、疲劳或兴奋水平的定量信息，以及因此提供驾驶者的身体和精神损伤水平的定量测量。被耦合到第一多路复用器108，生命特征传感器可以向计算机102提供驾驶者的生命数据以用于分析。

时钟116或时刻传感器提供表示在各种事件发生或检测到情况时的实际时刻（包括它们的持续时间）的数据。各种事件的发生和各种情况的检测以及它们的持续时间被存储为它们开始的时间和它们结束所在的时间，被存储在车辆存储器104的数据部分中，并且因此实现事件和情况随着时间的历史分析。

车道传感器118（也是本领域中已知的）实时地检测车辆何时偏移或跨过车道线并向多路复用器108提供指示其的信号。

响应于从计算机102发送给多路复用器108的控制信号，被提供给多路复用器108的来自各种传感器的信号经由总线106穿过所述多路复用器108被提供到计算机102。换言之，计算机102经由从计算机102经由总线106发送给多路复用器108的控制信号来选择“读取”哪个传感器信息。计算机102因此能够选择性地检测人、检测车辆和车辆附近的其它对象、测量车辆与人、车辆与障碍之间的距离、实时地感测由驾驶者进行的车辆的控制系统的各种操作、实时地测量驾驶者的一个或多个“生命特征”、以及将驾驶者的实时生命特征与由驾驶者进行的车辆的驾驶控制的各种实时操作相比较。换言之，计算机102被提供有信息，通过其计算机102可以确定车辆的安静操作是否可能对在其路径中的人、车辆或其它对象呈现安全性威胁的信息。

经由在本文中被称为车辆控制多路复用器120的第二多路复用器（各种车辆操作传感器被耦合到其）来实现监视驾驶者的车辆操作，即驾驶者的对车辆的控制的物理操纵。如同第一多路复用器一样，第二多路复用器具有单个输出107B和若干输入，其中的每一个被耦合到用于各种车辆控制的不同传感器。

一个车辆控制传感器是移动电话或手机使用检测器/传感器122。其向第二多路复用器120提供指示车辆中的手机是否在使用中的信号。手机使用包括会话、文本消息传递（text messaging）、互联网浏览、播放多媒体文件和编写或读取电子邮件消息。

转向控制输入传感器124向多路复用器120提供指示驾驶者的对车辆的方向盘的操作（即，方向盘围绕其旋转轴的移动）的信号。来自转向控制输入传感器124的信号可以指示驾驶者是否正在对于车辆正移动所用的速度而言过快或多度校正或改变车辆方向盘位置。

制动踏板操作传感器126、加速踏板操作传感器128和娱乐系统音量传感器130提供指示驾驶者的制动踏板使用、加速踏板使用和来自车辆的信息娱乐系统的音频输出的音量或水平的对应信号。

车辆速度传感器123、指南针127和加速度计129向车辆控制多路复用器120提供对应的信息承载信号。来自那些传感器123、127、129的数据使计算机102能够全部实时地知晓或确定车辆的速度、方向或行进、车辆是否正在变向、加速或减速。

如同车辆传感器信息多路复用器108一样，车辆的第二多路复用器120经由从计算机102经由总线106发送给第二多路复用器的信号将由其从各种车辆传感器接收的信号实时地提供给计算机102。计算机102因此能够选择性地实时获取信息承载的信号，其指示驾驶者的对车辆的操作，包括驾驶者的对车辆内的无线通信设备的操作。被提供给第一多路复用器108的传感器信息因此可以被关联到驾驶者的对车辆的操作，如由被提供给第二多路复用器120的传感器信息所指示的那样。驾驶者的对车辆的操作因此可以被关联到驾驶者的精神和身体状态或损伤水平。

如以下所描述的，计算机102被配置成读取并执行存储在非暂时性存储器设备104中的程序指令，所述指令当被执行时使计算机102读取来自各种传感器的各种信号并定量地确定驾驶者可能身体上或精神上受损所达到的程度或水平。换言之，计算机102执行来自存储器104的程序指令，其使计算机102能够响应于人、车辆或其它对象在车辆前方或附近的存在或不存在，不管车辆是正在移动还是静止，根据驾驶者的一个或多个生命特征的实时测量结果和驾驶者的对车辆驾驶控制的使用或操作的实时测量结果来实时地确定驾驶者的精神状态或身体状态。以上描述的计算机102、存储在存储器104中的其编程以及各种传感器因此被认为是驾驶者损伤确定器，因为它们能够定量地测量驾驶者的精神状态和身体状态，即保持良好状态。

再次参考图1，常规麦克风135被定尺寸并布置或“配置”成将车辆外部的声波转换成可测量电信号。由计算机102处理来自麦克风的电信号以提供对环境噪声的快速傅里叶分析。换言之，麦克风135使计算机102能够对音频信号（即，环境噪声或车辆外部的噪声）采样，并提供组成或构成环境噪声的各种音频分量的频率和量值的数字表示。

在优选实施例中，存储器设备104内部的程序指令使车辆计算机102生成体现为一个或多个音频的音频输出信号，并将这样的音频信号提供给声音生成模块140。声音生成模块140将交流电（A.C.）信号提供给常规扬声器150，其只是音频信号换能器。所生成的音频噪声信号的特性是这样的，以致使从150发出的信号152尽可能的可区分。

由程序指令选择由计算机102生成的频率和它们的振幅以便使所生成的噪声尽可能地与环境噪声可区分，但是噪声信号频率和噪声信号频率振幅的选择还考虑驾驶者的损伤水平。通过以在环境噪声中未发现的振幅生成音频信号，来自扬声器的生成的噪声152因此在车辆正由受损驾驶者驾驶时对于可能接近车辆的步行者和车辆驾驶者而言优先可听到。通过根据驾驶者的身体或精神状态选择信号的频率，还可以使步行者和其他驾驶者意识到可能是对他们的安全性的严重威胁的驾驶者。

在优选实施例中，在软件的控制下基于计算机的对驾驶者的精神状态或身体状态的确定来选择所生成的噪声的特性，并且调节那些频率以改进受损驾驶者将被通告给附近的步行者、骑行者和其它机动车辆的驾驶者的可能性。

在替换实施例中，在车辆存储器114的数据存储器部分中存储数字化音乐和其它类型的声音作为对应数据文件。也可以使用车辆的喇叭作为噪声源。

根据用来宣布安静车辆的存在的变化的需要（例如，驾驶者的损伤水平以及受损驾驶者正如何操作车辆）选择存储在车辆存储器114中的声音以用于由计算机102播放。在这样的替换实施例中，响应于驾驶者的损伤水平、步行者、骑行者、其它车辆和其它对象的存在中的一个或多个，而且还响应于车辆的速度和驾驶者的对它的操作，选择存储在车辆存储器114中的声音用于由计算机102播放。

图2描绘通告由可能受损的驾驶者操作的车辆的存在的优选方法的步骤。在第一步骤202处，通过读取来自以上描述的各种生命特征传感器的信号来确定驾驶者的损伤水平，如果有的话。在步骤204处，基于从驾驶者的生命特征传感器获取的信号与存储在车辆存储器设备104中的每个传感器的基线值、以及存储在车辆存储器104中的生命特征的历史记录的比较来做出驾驶者是否可能受损的决定。如果驾驶者未被确定为受损，则方法200继续循环通过步骤202和204直到检测到驾驶者损伤，如果驾驶者机能完全，则没有理由宣布安静车辆。因此连续地或几乎连续地实时监视驾驶者的损伤水平。

在步骤206处，其发生在确定驾驶者可能受损之后，对环境噪声水平采样并使用对于数字信号处理领域中的普通技术人员而言熟知的常规傅里叶分析来确定它们的频率和振幅特性。在步骤206处还考虑其它外在环境和情况。这样的其它环境和情况包括但不限于车辆的速度、方向、加速度或减速度、驾驶者是否正使用移动电话、听音乐以及在车辆的前方、附近或后面是否存在步行者、骑行者、其它车辆或其它对象。

在步骤208处，存储在存储器设备104中的程序指令响应于计算机确定的安静车辆对车辆前方、附近或后面的步行者、骑行者、其它车辆或其它对象造成的威胁水平，而使计算机102选择并生成音频信号。选择要产生的噪声或声音，包括存储在车辆存储器104中并选自车辆存储器104的那些，使得它们更容易地被步行者或车辆驾驶者检测到。通过选择具有不同于环境噪声的频率和输出振幅的声音来识别这样的信号，并且所述信号被关联到由驾驶者的当前损伤水平和驾驶者的对车辆的当前操作所造成的威胁的实时水平。

图3描绘在车辆外部的特定时间实例处的环境噪声信号302的图。频谱302从零（0）赫兹延伸直到大约12000赫兹，即在大多数人类能够听到的频率以上。

在被识别为F1和F2的两个特定频率之间的环境噪声302被减少或者相对于环境噪声302的其它频率分量的振幅稍微更低。

在优选实施例中，存储在存储器设备104中的程序指令使计算机102生成“位于”F1与F3之间的相对“通带”中的音频信号304、306和308。那些所生成的噪声信号304、306和308的振幅被提供有振幅310，其至少与在它们各自的频率处的环境噪声水平一样大。计算机生成的频率分量304、306和308因此将与环境噪声302更加可区分或可识别，因为它们被生成在或者被“放置到”其中环境噪声分量相对于在零与12000赫兹之间的其它信号而言最低的音频频谱的部分中。在替换实施例中，其中从车辆存储器104获取音乐或其它音频并将其生成为“噪声”，使这样的噪声的振幅至少与环境噪声的振幅一样大。

鉴于上文并且为完整性和清楚起见，噪声应被解释为包括由安静车辆生成或者从其中发出以通告其存在或接近的任何和所有形式和类型的音频信号，包括从车辆的喇叭发出的声音。本领域的普通技术人员应该认识到，在驾驶者受损时使用专门选择以从环境噪声可检测出的音频信号对步行者和附近乘汽车者的安静车辆通告将是在现有技术上的改进。上述描述因此仅出于说明的目的。在所附权利要求中阐述本发明的真实范围。

Claims (13)

1.一种通告由驾驶者操作的车辆的存在的方法，所述方法包括：

实时地确定驾驶者的精神状态或身体状态；

生成至少对于在车辆被驾驶时接近所述车辆的步行者而言可听到的噪声，响应于驾驶者的所确定的精神状态或所确定的身体状态从多个不同特性选择所生成的噪声的特性；

从电信号对环境噪声采样，所述电信号是从麦克风接收的；

确定环境噪声信号的频谱；

识别环境噪声频谱的至少一部分，其中所述环境噪声相对于其它分量频率信号的振幅而言是最低的；

生成至少一个音频信号分量，其在其中所述环境噪声相对于其它分量频率信号的振幅而言最低的环境噪声频谱的至少一部分中；以及

输出所述至少一个音频信号分量，其在其中所述环境噪声相对于其它分量频率信号的振幅而言最低的环境噪声频谱的至少一部分中。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括确定驾驶者的精神状态或身体状态，这样的确定步骤包括：

实时地测量驾驶者的至少一个生命特征；

实时地将所述至少一个生命特征与驾驶者损伤水平关联；并且

其中生成噪声的步骤包括响应于驾驶者的损伤水平来选择所生成的噪声的特性。

3.根据权利要求1所述的方法，其中确定精神状态或身体状态的步骤包括：

大体上连续地实时测量驾驶者的对车辆驾驶控制的操作。

4.根据权利要求1所述的方法，其中确定精神状态或身体状态的步骤包括：

确定驾驶者的对无线通信设备的操作。

5.根据权利要求1所述的方法，其中确定精神状态或身体状态的步骤包括：

实时地确定车辆速度和车辆与车辆前方的对象的分离；

实时地确定驾驶者的对多个车辆操作控制的操作。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆是安静的。

7.根据权利要求1所述的方法，其中生成噪声的步骤包括：

从音频信号换能器生成可听信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其中生成噪声的步骤包括：

实时地对环境噪声采样以确定环境噪声的可听特性；

基于环境噪声的至少一个特性实时地从音频信号换能器选择要广播的附加噪声，选择所述至少一个特性以可听地区分所生成的噪声与环境噪声。

9.根据权利要求5所述的方法，其中生成噪声的步骤还包括：

基于以下中的至少一个选择附加噪声：

驾驶者的损伤水平；

驾驶者的对车辆的操作；

步行者、机动车辆或其它对象的活动。

10.一种用于通告由驾驶者操作的车辆的存在的装置，所述装置包括：

驾驶者损伤确定器，被配置成实时地确定以下中的至少一个：驾驶者的精神状态和身体状态；

噪声生成器，被配置成生成至少对于在车辆被驾驶时接近所述车辆的步行者而言可听到的噪声，由噪声生成器响应于驾驶者的所确定的精神状态或身体状态来从多个不同特性选择所生成的噪声的特性，

其中所述驾驶者损伤确定器包括：

计算机；

被耦合到所述计算机的第一多个传感器，所述第一多个传感器中的每个传感器被配置成测量驾驶者的至少一个生命特征；

被耦合到所述车辆和所述计算机的第二多个传感器，所述第二多个传感器中的每个传感器被配置成测量驾驶者的对车辆操作控制的操作；

被耦合到所述车辆和所述计算机的第三多个传感器，所述第三多个传感器中的每个传感器被配置成检测所述车辆附近的步行者、骑行者、车辆或其它对象；

操作耦合到所述计算机的非暂时性存储器设备，所述存储器设备存储可执行程序指令，其在被执行时使所述计算机：

从所述第一多个传感器读取信号；

从所述第二多个传感器读取信号；以及

通过将从所述第一多个传感器读取的信号关联到从所述第二多个传感器读取的信号来确定以下中的至少一个：驾驶者的精神状态和身体状态，

其中所述噪声生成器包括被耦合到所述计算机的音频噪声信号生成器和被耦合到所述音频噪声信号生成器的扬声器，

其中所述装置还包括操作耦合到所述计算机的麦克风，所述非暂时性存储器设备存储附加程序指令，其当被所述计算机执行时，它们使所述计算机：

从由所述计算机从所述麦克风接收的电信号对环境噪声采样；

确定环境噪声信号的频谱；

识别环境噪声频谱的至少一部分，其中所述环境噪声相对于其它分量频率信号的振幅而言是最低的；

生成至少一个音频信号分量，其在其中所述环境噪声相对于其它分量频率信号的振幅而言最低的环境噪声频谱的至少一部分中；以及

输出所述至少一个音频信号分量，其在其中所述环境噪声相对于其它分量频率信号的振幅而言最低的环境噪声频谱的至少一部分中。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述第二多个传感器包括：无线通信设备操作检测器，被配置成检测车辆内部的无线通信设备的操作。

12.根据权利要求10所述的装置，其中所述第二多个传感器包括以下中的至少一个：

方向盘操作传感器；

制动踏板操作传感器；

加速踏板操作传感器；以及

娱乐系统可听音量设置传感器。

13.根据权利要求10所述的装置，其中所述第一多个传感器包括以下中的至少一个：

步行者传感器；

驾驶者脉搏传感器；

驾驶者的体温传感器；

驾驶者的眼睛移动传感器；以及

驾驶者的车道变换检测器。