CN107554470A - 用于处理车辆紧急状态的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车电子技术，特别涉及一种用于车辆的紧急状态处理装置和方法。按照本发明一个方面的用于车辆的紧急状态处理装置包含：设置于车辆内部的第一声音传感器；以及与所述第一声音传感器耦合的处理单元，其配置为根据所述第一声音传感器所采集信号和车辆内部环境状态确定位于车辆内部的个体是否处于紧急状态，并且在车辆内部的个体处于紧急状态时生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。

Description

用于处理车辆紧急状态的装置和方法
技术领域
本发明涉及汽车电子技术，特别涉及一种用于车辆的紧急状态处理方法、实现上述方法的处理单元以及包含该处理单元的紧急状态处理装置。
背景技术
在日常生活中，常有粗心大意的父母为图方便而将年幼的孩子单独留在车内，这种行为对于行为能力弱的孩子来说是非常危险的。由于父母离开车辆时一般都会锁上车门并且关闭汽车发动机，因此在夏季，车辆内部的温度将很快升高并且空气含氧量将快速下降，而孩子因惊恐无助、不适而大声哭闹则进一步加重了事态的严重性。如果不能及时发现险情并施以援手，则车内的孩子很可能将窒息死亡。例如根据新闻媒体报道，在2015年一年时间内，我国就发生了数起这样的悲剧性事件。
由上可见，迫切需要一种用于车辆的紧急状态处理装置和方法，其能够及时、准确地发现险情并且采取相应的处理措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理单元，其在处理车辆紧急状态时具有高准确性和高可靠性。
按照本发明一个方面的处理单元，其适于与设置于车辆内部的第一声音传感器通信，并且配置为执行下列操作：
根据所述第一声音传感器所采集信号和车辆内部环境状态确定位于车辆内部的个体是否处于紧急状态，并且在车辆内部的个体处于紧急状态时生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
优选地，上述处理单元被配置为按照下列方式确定车辆内部的个体是否处于紧急状态：
从所采集信号中识别出哭喊声音片段；
根据哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征确定车辆内部的个体是否处于异常状态；以及
如果车辆内部的个体处于异常状态并且车辆内部环境状态满足预设条件，则确定个体状态处于紧急状态。
优选地，在上述处理单元中，所述与信号能量相关联的特征为下列中的至少一项：哭喊声音片段中高于频率阈值的信号的能量百分比、哭喊声音片段中高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比。
优选地，在上述处理单元中，所述车辆内部环境状态包括下列中的至少一项：车辆内部温度、车窗启闭状态和安全带状态，所述预设条件为下列中的至少一项：车辆内部温度高于温度阈值、车窗被关闭和前排安全带未启用。
优选地，在上述处理单元中，所述紧急处理操作包括下列操作中的至少一项：声音报警、打开车窗和开启空调。
本发明的还有一个目的是提供一种用于车辆的紧急状态处理装置，其具有高准确性和高可靠性等优点。
按照本发明一个方面的用于车辆的紧急状态处理装置包含：
设置于车辆内部的第一声音传感器；以及
与所述第一声音传感器耦合的处理单元，其配置为根据所述第一声音传感器所采集信号和车辆内部环境状态确定位于车辆内部的个体是否处于紧急状态，并且在车辆内部的个体处于紧急状态时生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
优选地，在上述紧急状态处理装置中，所述处理单元被配置为按照下列方式确定车辆内部的个体是否处于紧急状态：
从所采集信号中识别出哭喊声音片段；
根据哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征确定车辆内部的个体是否处于异常状态；以及
如果车辆内部的个体处于异常状态并且车辆内部环境状态满足预设条件，则确定个体状态处于紧急状态。
优选地，在上述紧急状态处理装置中，所述与信号能量相关联的特征为下列中的至少一项：哭喊声音片段中高于频率阈值的信号的能量百分比、哭喊声音片段中高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比。
优选地，在上述紧急状态处理装置中，所述车辆内部环境状态包括下列中的至少一项：车辆内部温度、车窗启闭状态和安全带状态，所述预设条件为下列中的至少一项：车辆内部温度高于温度阈值、车窗被关闭和前排安全带未启用。
优选地，在上述紧急状态处理装置中，所述第一声音传感器被设置于车辆顶部并且信号接收的方位角设定为覆盖车辆内部。
优选地，在上述紧急状态处理装置中，进一步包含设置于车辆外部的第二声音传感器，所述处理单元被配置为在从第一声音传感器所采集信号中识别出哭喊声音片段之前，通过比较第一声音传感器与第二声音传感器所采集信号的强度来确定声源位于车辆内部还是外部。
优选地，在上述紧急状态处理装置中，所述紧急处理操作包括下列操作中的至少一项：声音报警、打开车窗和开启空调。本发明的另一个目的是提供一种用于车辆的紧急状态处理方法，其具有高准确性和高可靠性等优点。
按照本发明一个方面的用于车辆的紧急状态处理方法包含下列步骤：
从设置于车辆内部的声音传感器接收所采集的信号；
根据所采集的信号和车辆内部环境状态确定位于车辆内部的个体是否处于紧急状态；以及
如果车辆内部的个体处于紧急状态，则生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
附图说明
本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：
图1为按照本发明一个实施例的用于车辆的紧急状态处理装置的框图。
图2a和2b为哭喊声音片段的能量谱密度的示例性示意图。
图3为按照本发明一个实施例的用于车辆的紧急状态处理方法的流程图。
图4为按照本发明另一个实施例的用于车辆的紧急状态处理方法的流程图。
具体实施方式
下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。
图1为按照本发明一个实施例的用于车辆的紧急状态处理装置的框图。
图1所示的装置10包括传感单元110、处理单元120和通信接口130。处理单元120与传感单元110耦合以接收传感单元采集的声音信号；此外，处理单元120还与通信接口130耦合以与外部设备通信。
传感单元110包含一个或多个设置于车辆内部的第一声音传感器。优选地，第一声音传感器是仅接收特定方位角范围内的声音信号的声音传感设备，其被设置于车辆顶部并且使得其信号接收的方位角覆盖车辆内部。可选地，传感单元110可进一步包含设置于车辆外部的第二声音传感器，处理单元120可通过比较第一声音传感器与第二声音传感器所采集信号的强度来确定声源位于车辆内部还是外部。
处理单元120对传感单元110中的第一声音传感器所采集的声音信号进行前端处理，并根据信号特征和车辆内部环境的状态来确定位于车辆内部的个体(例如孩子)是否处于紧急状态。处理单元120还执行紧急处理操作以响应于所作出的车辆内部的个体处于紧急状态的判断。
在本实施例中，处理单元120对所采集声音信号的前端处理主要包括预处理和特征提取。预处理包括对声音信号依次执行预加重、分帧、加窗和端点检测等操作，从而识别出个体哭喊的声音片段(即确定哭喊的起始位置和终止位置)。有关预处理的细节例如可参见电子工业出版社1995年出版的《语音信号数字处理》以及北京航空航天大学出版社2002年出版的《计算机语音技术》等书籍，这些技术文献以全文引用方式包含在本申请中。
在识别出哭喊声音片段之后，处理单元120将提取哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征并根据提取的特征确定车辆内部的个体是否处于异常状态。优选地，这里所述的与信号能量相关联的特征可以是信号能量的频率分布特征(例如高于频率阈值的信号的能量百分比)。图2a为哭喊声音片段的能量谱密度的示例性示意图，其中横轴为频率f，纵轴为归一化的能量谱密度e(即实际的能量谱密度值与最大值之比)。高于频率阈值的信号的能量百分比可按照下式确定：
其中，η1为高于频率阈值(图2a中的频率fTH)的信号的能量百分比，E(fTH)为高于频率阈值的信号的能量(图2a中以阴影表示的区域的面积)，ETotal为能量谱的总的信号能量(即图2a中功率谱密度曲线所包围的面积)。
上述与信号能量相关联的特征还可以是信号能量的密度分布特征(例如高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比)。图2b为哭喊声音片段的能量谱密度的示例性示意图，其中横轴为频率f，纵轴为归一化的能量谱密度e(即实际的能量谱密度值与最大值之比)。高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比可按照下式确定：
其中，η2为高于功率谱密度阈值(图2b中的能量谱密度阈值eTH)的信号的能量百分比，E(eTH)为高于能量谱密度阈值eTH的信号的能量(图2b中以阴影表示的区域的面积)，ETotal为功率谱的总的信号能量(即图2b中功率谱密度曲线所包围的面积)。
处理单元120随后根据与信号能量相关联的特征来确定车辆内部的个体是否处于异常状态。例如，处理单元120可判断所确定的高于频率阈值的信号的能量百分比η1是否落在预设的范围R1内，如果落在该预设范围内，则确定车辆内部的个体处于异常状态。又如，处理单元120可判断所确定的高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比η2是否落在预设的范围R2内，如果落在该预设范围内，则确定车辆内部的个体处于异常状态。或者，处理单元120可判断所确定的高于频率阈值的信号的能量百分比η1和高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比η2是否落在各自预设的范围内，如果落在各自预设的范围内，则确定车辆内部的个体处于异常状态。
如果确定车辆内部个体处于异常状态时，处理单元120进一步判断车辆内部环境状态是否满足预设条件，如果满足，则确定个体状态处于紧急状态。这里所述的车辆内部环境状态包括下列中的至少一项：车辆内部温度、车窗启闭状态和安全带状态，所述预设条件为下列中的至少一项：车辆内部温度高于温度阈值、车窗被关闭和前排安全带未启用。在本实施例中，处理单元120可经通信接口130接入车辆的CAN总线，从而获取与车辆内部环境状态相关联的各种参数。
当确定车辆内部个体处于紧急状态时，处理单元120将生成执行紧急操作的命令或指示信号。在本实施例中，紧急处理操作包括下列操作中的至少一项：声音报警、打开车窗和开启空调。
需要指出的是，本申请中所述的处理单元应当广义地理解为能够实现上文所述各种功能的系统和器件，这类系统和器件的例子包括但不限于微处理器、中央处理器单元(CPU)、微控制器(MCU)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式系统、片上系统(SoC)、专用集成电路和现场可编程门阵列等。
图3为按照本发明一个实施例的用于车辆的紧急状态处理方法的流程图。示例性地，这里利用图1所示的装置10来实现图3所示的实施例。但是对于本领域内技术人员来说可理解的是，本实施例所示的方法并不局限于具有特定结构的实体装置。
如图3所示，在步骤S311中，处理单元120从传感单元110接收由设置于车辆内部的第一声音传感器采集的声音信号。
随后进入步骤S312，处理单元120对步骤S311中所接收的声音信号进行预处理。如上所述，预处理可包括对声音信号依次执行预加重、分帧、加窗和端点检测等操作。
接着，在步骤S313，如果确定在预处理的信号中识别出个体哭喊的声音片段，则进入步骤S314，否则返回步骤S311。
在步骤S314，处理单元120提取哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征。在本实施例中，与信号能量相关联的特征可以是信号能量的频率分布特征和/或信号能量的密度分布特征。
随后在步骤S315，处理单元120根据哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征确定车辆内部的个体是否处于异常状态，如果处于异常状态，则进入步骤S316，否则返回步骤S311。对于异常状态的具体判断方式，在上面已作描述，此处不再赘述。
在步骤S316，处理单元120判断车辆内部环境状态是否满足预设条件，如果满足，则进入步骤S317，否则返回步骤S311。
在步骤S317，处理单元生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
图4为按照本发明另一个实施例的用于车辆的紧急状态处理方法的流程图。示例性地，这里也利用图1所示的装置10来实现图4所示的实施例。但是对于本领域内技术人员来说可理解的是，本实施例所示的方法并不局限于具有特定结构的实体装置。
如图4所示，在步骤S411中，处理单元120从传感单元110接收由设置于车辆内部的第一声音传感器和设置于车辆外部的第二声音传感器采集的声音信号。
随后在步骤S412，处理单元120根据第一声音传感器和第二声音传感器的强度比较来判断信号源来自于车辆内部还是外部，如果是外部，则返回步骤S411，否则进入步骤S413。
在步骤S413，处理单元120对第一传声音传感器采集的声音信号进行预处理，并且在步骤S414确定在预处理的信号中是否识别出个体哭喊的声音片段，如果识别出，则进入步骤S415，否则返回步骤S411。
在步骤S415，处理单元120提取哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征，例如如上所述的信号能量的频率分布特征和/或信号能量的密度分布特征。
随后在步骤S416，处理单元120根据哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征确定车辆内部的个体是否处于异常状态，如果处于异常状态，则进入步骤S417，否则返回步骤S411。异常状态的具体判断方式在上面已作描述，此处不再赘述。
在步骤S417，处理单元120判断车辆内部环境状态是否满足预设条件，如果满足，则进入步骤S418，否则返回步骤S411。
在步骤S418，处理单元生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。

Claims (11)

1.一种处理单元，其特征在于，其适于与设置于车辆内部的第一声音传感器通信，并且配置为执行下列操作：
根据所述第一声音传感器所采集信号和车辆内部环境状态确定位于车辆内部的个体是否处于紧急状态，并且在车辆内部的个体处于紧急状态时生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
2.如权利要求1所述的处理单元，其被配置为按照下列方式确定车辆内部的个体是否处于紧急状态：
从所采集信号中识别出哭喊声音片段；
根据哭喊声音片段中与信号能量相关联的特征确定车辆内部的个体是否处于异常状态；以及
如果车辆内部的个体处于异常状态并且车辆内部环境状态满足预设条件，则确定个体状态处于紧急状态。
3.如权利要求2所述的处理单元，其中，所述与信号能量相关联的特征为下列中的至少一项：哭喊声音片段中高于频率阈值的信号的能量百分比、哭喊声音片段中高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比。
4.如权利要求2所述的处理单元，其中，所述车辆内部环境状态包括下列中的至少一项：车辆内部温度、车窗启闭状态和安全带状态，所述预设条件为下列中的至少一项：车辆内部温度高于温度阈值、车窗被关闭和前排安全带未启用。
5.如权利要求1所述的处理单元，其中，所述紧急处理操作包括下列操作中的至少一项：声音报警、打开车窗和开启空调。
6.一种用于车辆的紧急状态处理装置，其特征在于，包含：
设置于车辆内部的第一声音传感器；以及
与所述第一声音传感器耦合的处理单元，其配置为根据所述第一声音传感器所采集信号和车辆内部环境状态确定位于车辆内部的个体是否处于紧急状态，并且在车辆内部的个体处于紧急状态时生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
7.如权利要求6所述的紧急状态处理装置，其中，所述第一声音传感器被设置于车辆顶部并且信号接收的方位角设定为覆盖车辆内部。
8.如权利要求6所述的紧急状态处理装置，其中，进一步包含设置于车辆外部的第二声音传感器，所述处理单元被配置为在从第一声音传感器所采集信号中识别出哭喊声音片段之前，通过比较第一声音传感器与第二声音传感器所采集信号的强度来确定声源位于车辆内部还是外部。
9.一种用于车辆的紧急状态处理方法，其特征在于，包含下列步骤：
从设置于车辆内部的声音传感器接收所采集的信号；
根据所采集的信号和车辆内部环境状态确定位于车辆内部的个体是否处于紧急状态；以及
如果车辆内部的个体处于紧急状态，则生成执行紧急处理操作的命令或指示信号。
10.如权利要求9所述的紧急状态处理方法，其中，确定车辆内部的个体是否处于紧急状态的步骤包括：
从所采集信号中识别出哭喊声音片段；
根据哭喊声音片段中的与信号能量相关联的特征确定车辆内部的个体是否处于异常状态；以及
如果车辆内部的个体处于异常状态并且车辆内部环境状态满足预设条件，则确定个体状态处于紧急状态。
11.如权利要求10所述的紧急状态处理方法，其中，所述与信号能量相关联的特征为下列中的至少一项：哭喊声音片段中高于频率阈值的信号的能量百分比、哭喊声音片段中高于能量谱密度阈值的信号的能量百分比。
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