CN107886769A - 一种电动汽车迫近检测报警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种电动汽车迫近检测报警方法及系统，是基于具有麦克风和磁传感器的终端，所述方法包括如下步骤：采样步骤：采集终端周边的声音信号和磁场信号；频域转换步骤：将声音、磁场信号转换成声音、磁场频域信号；主频率分量提取步骤：提取频域信号中20KHz以上主频率分量；判断步骤：判断是否有主频率分量相等；报警或不报警步骤。所述系统包括：采样模块；频域转换模块；主频率分量提取模块；判断模块；报警或不报警模块。本发明的方法及系统，通过利用行人身上的智能手机，感知分析电动汽车电机的高频切换噪声和磁场变化信号，进而对这两种信号进行匹配对比，识别出是否有电动汽车迫近并作出报警或不报警处理。

Description

一种电动汽车迫近检测报警方法及系统

技术领域

本发明属于车辆工程以及汽车电子领域，具体涉及一种电动汽车迫近检测报警方法及系统。

背景技术

近年来电动汽车以其良好的能源经济性开始逐渐普及。除了在能源消耗上更为经济以外，电动汽车的另一个优势是噪声较低，电机噪声明显比燃油发动机噪声要低的多。

然而，过于安静的电动汽车也面临新的交通安全问题。根据美国NHTSA（国家高速交通安全委员会）统计，在人群密集车辆需低速行驶的街道上，电动或混合动力汽车在纯电模式下引起人车相碰的事故概率是普通燃油汽车的两倍以上。正是由于电动汽车过于安静，导致行人往往无法及时发现身后或侧向靠近的电动车辆，从而大大增加了交通安全故事的概率。

有一些方法通过在汽车上增加安全报警装置，例如增加雷达，保持雷达一直处于工作状态，当有人靠近时汽车发出报警声。或者是增加传感器，监测出人体信号及位置、距离等信息，进而进行报警，如公布号为CN103332144A的中国专利“基于多传感器组合的纯电动汽车路人监测提醒方法和系统”。但是这类方法一是要加装雷达探头或者传感器，增加了汽车成本，二是雷达或者传感器要保持工作状态增加电力消耗，影响电动车续航能力。

因此本发明提出了一种利用具有麦克风和磁传感器的终端感知电动汽车迫近并进行安全报警提示的方法。具体来说，是利用行人身上的智能手机，感知分析电动汽车电机的高频切换噪声和磁场变化信号，进而对这两种信号进行匹配对比，识别出是否有电动汽车靠近。

发明内容

本发明在于为解决上述问题而提供一种电动汽车迫近检测报警方法及系统。

本发明一种电动汽车迫近检测报警方法，是基于具有麦克风和磁传感器的终端，包括以下步骤：

S1、采样步骤：通过麦克风和磁传感器采集终端周边的声音信号和磁场信号；进入

S2、频域转换步骤：用同一种频域转换算法分别将采样步骤中采集到的声音信号和磁场信号各自转换成声音、磁场频域信号，从而提取出声音、磁场频域信号中各频率点上信号的强度；进入

S3、主频率分量提取步骤：各自提取声音、磁场频域信号中20KHz以上主频率分量；进入

S4、主频率分量第一判断步骤：若声音、磁场频域信号中都有20KHz以上主频率分量，则进入S5、主频率分量第二判断步骤；否则，进入S7、不报警步骤；

S5、主频率分量第二判断步骤：判断提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量是否存在任一相等的主频率分量；若是，则进入S6、报警步骤，若否，则进入S7、不报警步骤；

S6、报警步骤：发出报警；

S7、不报警步骤：不报警。

进一步的，所述频域转换算法包括而不限于傅立叶变换、Garbor变换、小波变换的任意一种。

进一步的，所述主频率分量是指显著高于频域平均振幅的分量。

本发明还提供一种电动汽车迫近检测报警系统，包含具有麦克风和磁传感器的终端，包括：

采样模块：用于通过麦克风和磁传感器采集终端周边的声音信号和磁场信号；

频域转换模块：用于用同一种频域转换算法分别将采样模块中采集到的声音信号和磁场信号各自转换成声音、磁场频域信号，从而提取出声音、磁场频域信号中各频率点上信号的强度；

主频率分量提取模块：用于各自提取声音、磁场频域信号中20KHz以上主频率分量；

主频率分量第一判断模块：用于判断声音、磁场频域信号中是否都有20KHz以上主频率分量；

主频率分量第二判断模块：用于当主频率分量第一判断模块判断出声音、磁场频域信号中都有20KHz以上主频率分量时，进一步判断提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量是否存在任一相等的主频率分量；

报警模块：用于当主频率分量第二判断模块判断出提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量存在任一相等的主频率分量时，作出报警处理；

不报警模块：用于当主频率分量第一判断模块判断出声音、磁场频域信号中并非都有20KHz以上主频率分量时，作出不报警处理；并用于当主频率分量第二判断模块判断出提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量不存在任一相等的主频率分量时，作出不报警处理。

本发明的有益效果是：

该方法及系统不需要增加任何硬件成本，MIC（麦克风）与磁传感器都是现在智能手机的标配，也不需要对汽车做任何改造，也不额外消耗电动汽车的电力，非常易于实现并且有利于增加行人的道路安全，降低电动汽车与行人碰撞的交通事故概率。

附图说明

图1为本发明的方法原理图；

图2为本发明的不含电机噪声的声音信号频域转换后的信号图；

图3为本发明的包含电机噪声的声音信号频域转换后的信号图；

图4为本发明的磁场信号频域转换后的信号图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明的原理是：由于人耳能够识别的声音在20Hz到20kHz之间，而电动汽车的电机噪声在20KHz以上，因此电机并不是不会发出噪声，而是人耳对于电机噪声不敏感、不识别，所以认为电机相对安静。利用智能手机的MIC（麦克风）输入实时检测声音信号，通过频域转换分离出20KHz以上的声音信号，从而作为电动汽车是否迫近的声音信号差别依据。

由于电动汽车产生机械动力是来自电机的电磁转换，因此在电机附近磁场会有比较大的变化。利用智能手机上的磁传感器，分析磁场变化频率。当磁场变化频率与声音20KHz以上频率相同时，可认定信号是电动汽车电机发出，说明在智能手机附近存在迫近的电机（电动汽车），智能手机发出声音或震动报警，提醒手机持有者注意交通情况。

如图1所示，本发明一种电动汽车迫近检测报警方法，是基于具有麦克风和磁传感器的终端，包括以下步骤：

S1、采样步骤：通过麦克风和磁传感器采集终端周边的声音信号和磁场信号，包括麦克风采样和磁传感器采样。

MIC（麦克风）采样：由智能手机的MIC不断的采集声音信号，由于人耳无法分辨20KHz以上的声音，但是MIC可以将20KHz以上的声音信号记录下来，并生成音频的数字信号波形，供频域转换分析。由于电动汽车的电机噪声来源于电机的高速旋转，因此噪声频率一般在20KHz以上，这样虽然人耳无法听到，但是通过智能手机MIC能将这个信号采集到。

磁传感器采样：由电机的原理，电机的旋转来源于电力到磁力的转换，磁力方向的变化产生旋转的物理力矩，因此在电机附近，通过磁传感器可以观察到磁场的不断变化。智能手机中的磁传感器不断的采集周边磁场的信号记录下来，供频域转换分析。由于电机转动与磁场变化直接相关，因此对于电动汽车上使用的直流电机来说电机转动噪声频率与磁场变化频率是相等的。

S2、频域转换步骤：用同一种频域转换算法分别将采样步骤中采集到的声音信号和磁场信号各自转换成声音、磁场频域信号，从而提取出声音、磁场频域信号中各频率点上信号的强度。

这里的频域转换算法，包括而不限于傅立叶变换、Garbor变换、小波变换的任意一种。用频率转换方法处理MIC采样信号和磁传感器采样信号，且频域转换算法虽然可以是公知频域转换算法中的任意一种，但是要求处理MIC采样信号和磁传感器采样信号的算法必须要相同。

S3、主频率分量提取步骤：各自提取声音、磁场频域信号中20KHz以上主频率分量。

如果信号中不存在显著的频率特征，则信号频域转换后，在频域中信号分布是平坦，没有突出的主频率分量。以MIC记录的声音信号为例，图2是其频域转换后的信号：20KHz以下的频率信号是可听见声音的信号。

如果存在高速旋转的电机，则声音信号和磁场信号变换到频域后，在大于20KHz的某个频点上，会出现显著突出的主频率分量，同样以MIC记录的声音信号为例，包含电机噪声的声音信号频域转换后如图3所示：在大于20KHz的频段内，有两个明显的主频率分量，分别位于70KHz频点，74KHz频点。主频率分量的定义为显著高于频率域平均振幅的分量，例如，假设频率域内各频点振幅的平均值为M，则振幅大于10倍M的频点认为是一个主频率分量。当然了，也可以本领域技术人员根据实际需要选用除10倍外的其他倍数来作为主频率分量的甄别。

S4、主频率分量第一判断步骤：若声音、磁场频域信号中都有20KHz以上主频率分量，则进入S5、主频率分量第二判断步骤；否则，进入S7、不报警步骤；

S5、主频率分量第二判断步骤：判断提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量是否存在任一相等的主频率分量；若是，则进入S6、报警步骤，若否，则进入S7、不报警步骤；

S6、报警步骤：发出报警；

S7、不报警步骤：不报警。

单单分析声音频域信号中的主频率分量，还不能完全确定是否有电动汽车在附近，因为声音频域信号中的主频率分量，也有可能是电动汽车电机噪声之外的其它噪声引起的。因此需要将磁场频域信号中的主频率分量进行联合判断。如图4所示是磁场频域信号图，在大于20KHz的频点上，有三个明显的主频率分量，分别位于31KHz频点，56KHz频点，74KHz频点。由于电机转动与磁场变化直接相关，因此对于电动汽车上使用的直流电机来说电机转动噪声频率与磁场变化频率是相等的，MIC采样信号和磁场信号相比都具有相同的74KHz主频率，因此该信号很可能是由电动汽车的电机产生的，此时智能手机发出震动或声音报警，提示用户附近有电动汽车迫近。

如果MIC采样信号和磁场信号在频域中虽然都有主频率分量，但是没有相等的主频率分量，则这些主频率可能是其它信号引起的，在用户的智能手机附近没有电动汽车迫近，不报警。

如果MIC采样信号或磁场信号没有主频率分量，也说明用户的智能手机附近没有电动汽车迫近，不报警。

本发明还提供一种电动汽车迫近检测报警系统，包含具有麦克风和磁传感器的终端，包括：

采样模块：用于通过麦克风和磁传感器采集终端周边的声音信号和磁场信号；

频域转换模块：用于用同一种频域转换算法分别将采样模块中采集到的声音信号和磁场信号各自转换成声音、磁场频域信号，从而提取出声音、磁场频域信号中各频率点上信号的强度；

主频率分量提取模块：用于各自提取声音、磁场频域信号中20KHz以上主频率分量；

主频率分量第一判断模块：用于判断声音、磁场频域信号中是否都有20KHz以上主频率分量；

主频率分量第二判断模块：用于当主频率分量第一判断模块判断出声音、磁场频域信号中都有20KHz以上主频率分量时，进一步判断提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量是否存在任一相等的主频率分量；

报警模块：用于当主频率分量第二判断模块判断出提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量存在任一相等的主频率分量时，作出报警处理；

不报警模块：用于当主频率分量第一判断模块判断出声音、磁场频域信号中并非都有20KHz以上主频率分量时，作出不报警处理；并用于当主频率分量第二判断模块判断出提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量不存在任一相等的主频率分量时，作出不报警处理。

本发明一种电动汽车迫近检测报警方法及系统，通过利用行人身上的智能手机，感知分析电动汽车电机的高频切换噪声和磁场变化信号，进而对这两种信号进行匹配对比，识别出是否有电动汽车迫近并作出相应处理。该方法及系统不需要增加任何硬件成本，MIC（麦克风）与磁场传感器都是现在智能手机的标配，也不需要对汽车做任何改造，也不额外消耗电动汽车的电力，非常易于实现并且有利于增加行人的道路安全，降低电动汽车与行人碰撞的交通事故概率。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车迫近检测报警方法，是基于具有麦克风和磁传感器的终端，其特征在于：包括以下步骤：

S1、采样步骤：通过麦克风和磁传感器采集终端周边的声音信号和磁场信号；进入

S2、频域转换步骤：用同一种频域转换算法分别将采样步骤中采集到的声音信号和磁场信号各自转换成声音、磁场频域信号，从而提取出声音、磁场频域信号中各频率点上信号的强度；进入

S3、主频率分量提取步骤：各自提取声音、磁场频域信号中20KHz以上主频率分量；进入

S4、主频率分量第一判断步骤：若声音、磁场频域信号中都有20KHz以上主频率分量，则进入S5、主频率分量第二判断步骤；否则，进入S7、不报警步骤；

S5、主频率分量第二判断步骤：判断提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量是否存在任一相等的主频率分量；若是，则进入S6、报警步骤，若否，则进入S7、不报警步骤；

S6、报警步骤：发出报警；

S7、不报警步骤：不报警。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车迫近检测报警方法，其特征在于：所述频域转换算法包括傅立叶变换、Garbor变换、小波变换的任意一种。

3.如权利要求1所述的一种电动汽车迫近检测报警方法，其特征在于：所述主频率分量是指显著高于频域平均振幅的分量。

4.一种电动汽车迫近检测报警系统，包含具有麦克风和磁传感器的终端，其特征在于：包括：

采样模块：用于通过麦克风和磁传感器采集终端周边的声音信号和磁场信号；

频域转换模块：用于用同一种频域转换算法分别将采样模块中采集到的声音信号和磁场信号各自转换成声音、磁场频域信号，从而提取出声音、磁场频域信号中各频率点上信号的强度；

主频率分量提取模块：用于各自提取声音、磁场频域信号中20KHz以上主频率分量；

主频率分量第一判断模块：用于判断声音、磁场频域信号中是否都有20KHz以上主频率分量；

主频率分量第二判断模块：用于当主频率分量第一判断模块判断出声音、磁场频域信号中都有20KHz以上主频率分量时，进一步判断提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量是否存在任一相等的主频率分量；

报警模块：用于当主频率分量第二判断模块判断出提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量存在任一相等的主频率分量时，作出报警处理；

不报警模块：用于当主频率分量第一判断模块判断出声音、磁场频域信号中并非都有20KHz以上主频率分量时，作出不报警处理；并用于当主频率分量第二判断模块判断出提取出的声音频域信号中的所有主频率分量和磁场频域信号中的所有主频率分量不存在任一相等的主频率分量时，作出不报警处理。