CN108263307B - 用于车辆的空间听觉警报 - Google Patents

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Abstract

一种车辆包括多个传感器，该多个传感器包括外部传感器。车辆信号(例如来源于传感器的那些)被处理以检测可警告状况，并且每个可警告状况由创建的软件对象表示。位置与每个软件对象相关联，例如对应于引起可警告状况的外部特征的位置。软件对象根据车辆信号随时间更新，例如通过根据障碍物的移动来更新位置。软件对象被处理，从而以对模拟来源于与软件对象相关联的位置的声音有效的方式驱动扬声器阵列。由扬声器生成的声音可以是具有根据位置所确定的音量和周期的重复铃声。

Description

用于车辆的空间听觉警报
技术领域
本发明涉及向车辆的驾驶员提供警报。
背景技术
现代车辆提供警告驾驶员需要驾驶员的注意力的状况的许多传感器。例如，盲点探测系统可以向驾驶员警告在驾驶员的盲点中存在车辆。车道探测系统可以警告驾驶员车辆正在漂移出其车道。后部交叉车流警报可以在倒车期间警告驾驶员车辆或行人即将穿过车辆的后方。
随着如此多的传感器系统和警告的增多，它们可能使驾驶员分心。具体地，在警报包括可视部件的情况下，驾驶员需要浏览警告指示器或屏以确定警报的性质。
本文所公开的系统和方法提供用于实施由驾驶员更容易处理的警报的改进的方法。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种方法，包含通过车辆的控制器实现以下步骤：
接收来自多个车辆传感器的传感器数据；
生成对应于传感器数据的软件对象；
基于来自车辆传感器的更新的数据实时地修改软件对象；并且
根据软件对象使用多个扬声器生成三维(3D)听觉信号以将车辆信息传送给驾驶员。
根据本发明的一个实施例，其中生成对应于传感器数据的软件对象包含：
在传感器数据中检测外部特征的存在和外部特征的特征位置；并且
创建用于外部特征的特征软件对象并且使特征位置与特征软件对象相关联。
根据本发明的一个实施例，其中基于来自车辆传感器的更新的数据实时地修改软件对象包含：
在更新的数据中检测外部特征相对于车辆向更新的位置的移动；并且
在特征软件对象中根据更新的位置来修改特征位置。
根据本发明的一个实施例，其中根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号包含：
生成特征音频信号，该特征音频信号具有在多个扬声器的输出中的模拟位置，该模拟位置对应于特征软件对象的特征位置。
根据本发明的一个实施例，其中车辆传感器包含超声波传感器、无线电探测和测距(RADAR)传感器、光探测和测距(LIDAR)传感器、摄像机和声音导航和测距(SONAR)传感器中的至少一个。
根据本发明的一个实施例，其中根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号包含：
生成一系列可听声音，该一系列可听声音具有可听声音之间的间距，该间距随着特征位置和车辆之间的距离的减小而减小。
根据本发明的一个实施例，其中根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号包含：
生成一系列可听声音，该一系列可听声具有一个或多个听觉维度，该一个或多个听觉维度对传送外部特征相对于车辆的位置、外部特征的类型、外部特征的相对威胁等级、车辆和外部特征之间距离和距离的变化率中的至少一个有效。
根据本发明的一个实施例，其中生成对应于传感器数据的软件对象包含：
在传感器数据中检测车辆后方的交叉车流的存在；并且
创建用于交叉车流的特征软件对象；
其中根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号以将车辆信息传送给驾驶员包含：生成模拟车辆的驾驶员后方的声源在交叉车流方向上的移动的一系列可听信号。
根据本发明的一个实施例，其中接收来自多个车辆传感器的传感器数据包含接收指示门微开的门传感器的输出，该方法进一步包含：
生成具有与其相关联的位置的门微开软件对象，并在一段时间内改变与门微开软件对象相关联的位置以指示朝向门的移动；并且
根据位置的当前值在一段时间内使用多个扬声器生成三维(3D)听觉信号。
根据本发明的一个实施例，其中接收来自多个车辆传感器的传感器数据包含接收由控制器使用以用于实施以下中的一个或多个的信号：
自适应巡航控制；
自动紧急制动；
自动停车；
辅助停车；
盲点探测；
碰撞避免；
车道偏离警告；
车道保持辅助；
全球定位系统(GPS)导航；
胎压监测；以及
牵引力控制系统。
根据本发明的另一方面，提供一种车辆，包含：
多个传感器，该多个传感器可操作为感测车辆的操作参数；
多个扬声器，该多个扬声器被定位在车辆的内部；
控制器，该控制器可操作地连接到多个传感器和多个扬声器，该控制器被编程为：
接收来自多个传感器的传感器数据；
生成对应于传感器数据的软件对象；
基于来自多个传感器的更新的数据实时地修改软件对象；并且根据软件对象使用多个扬声器生成三维(3D)听觉信号以将车
辆信息传送给驾驶员。
根据本发明的一个实施例，其中控制器被进一步编程为通过以下步骤来生成对应于传感器数据的软件对象：
在传感器数据中检测外部特征的存在和外部特征的特征位置；并且
创建用于外部特征的特征软件对象并且使特征位置与特征软件对象相关联。
根据本发明的一个实施例，其中控制器被进一步编程为通过以下步骤来基于来自多个传感器的更新的数据实时地修改软件对象：
在更新的数据中检测外部特征相对于车辆向更新的位置的移动；并且
在特征软件对象中根据更新的位置来修改特征位置。
根据本发明的一个实施例，其中控制器被进一步编程为通过以下步骤来根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号：
生成特征音频信号，该特征音频信号具有在多个扬声器的输出中的模拟位置，该模拟位置对应于特征软件对象的特征位置。
根据本发明的一个实施例，其中多个传感器包含超声波传感器、无线电探测和测距(RADAR)传感器、光探测和测距(LIDAR)传感器、摄像机和声音导航和测距(SONAR)传感器中的至少一个。
根据本发明的一个实施例，其中控制器被进一步编程为通过以下步骤来根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号：
生成一系列可听声音，该一系列可听声音具有可听声音之间的间距，该间距随着特征位置和车辆之间距离的减小而减小。
根据本发明的一个实施例，其中控制器通过以下步骤来根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号：
生成一系列可听声音，该可听声音的强度随着特征位置和车辆之间距离的减小而增加。
根据本发明的一个实施例，其中控制器被进一步编程为生成对应于传感器数据的软件对象，这包含：
在传感器数据中检测车辆后方的交叉车流的存在；并且
创建用于交叉车流的特征软件对象；
其中根据软件对象使用多个扬声器生成3D听觉信号以将车辆信息传送给驾驶员包含：生成模拟车辆的驾驶员后方的声源在交叉车流方向上的移动的一系列可听信号。
根据本发明的一个实施例，其中控制器被进一步编程为：
通过接收指示门微开的门传感器的输出来接收来自多个传感器的传感器数据；
生成具有与其相关联的位置的门微开软件对象，并在一段时间内改变与门微开软件对象相关联的位置以指示朝向门的移动；并且
根据位置的当前值在一段时间内使用多个扬声器生成三维(3D)听觉信号。
根据本发明的一个实施例，其中控制器被进一步编程为接收来自多个车辆传感器的传感器数据，这包含接收由控制器使用以用于执行以下中的一个或多个的信号：
自适应巡航控制；
自动紧急制动；
自动停车；
辅助停车；
盲点探测；
碰撞避免；
车道偏离警告；
车道保持辅助；
全球定位系统(GPS)导航；
胎压监测；以及
牵引力控制系统。
附图说明
为了容易理解本发明的优点，上面简要描述的本发明的更具体的描述将通过参照附图中所示的具体实施例来提出。应当理解的是，这些附图仅描绘了本发明的典型实施例并且不因此被认为是对其范围的限制，本发明将通过使用附图以附加特征和细节进行描述和解释，其中：
图1A是根据本发明的实施例的用于实施方法的车辆的部件的示意性框图；
图1B是包括内部扬声器和外部传感器的阵列的车辆的示意图；
图2是用于实施本文所公开的方法的计算装置的示意图；
图3是示出了根据本发明的实施例的传感器信号用于产生空间听觉警报的过程的流程图；
图4是根据本发明的实施例的用于产生空间听觉警报的方法的过程流程图；以及
图5A至5C是示出了根据本发明的实施例的用于各种信号的空间听觉警报的产生的图。
具体实施方式
参照图1A和1B，车辆100可以包括本领域已知的任何车辆。车辆100可以具有本领域已知的任何车辆的所有结构和特征，包括车轮、连接到车轮的传动系、连接到传动系的发动机、转向系统、制动系统以及被包括在车辆中本领域已知的其它系统。
如本文更详细所讨论的，控制器102可以接收来自一个或多个外部传感器104的一个或多个输出。例如，一个或多个摄像机106a可以被安装到车辆100，并且将接收到的图像流输出到控制器102。
外部传感器104可以包括例如超声波传感器106b、RADAR(无线电探测和测距)传感器106c、LIDAR(光探测和测距)传感器106d、SONAR(声音导航和测距)传感器106e等等的传感器。
如图1B所示，外部传感器104可以围绕车辆100分布，以使围绕车辆100的大体上360°(例如10°以内)处在外部传感器104中的至少一个的视场中。如图1B所示的各种类型的传感器106a-106e的类型和布置仅仅是示例性的。可以使用足以实现车辆100的周围环境的感测的传感器106a-106c的任何其它布置。
控制器102可以执行警报模块108，该警报模块108接收外部传感器104的输出。该警报模块108可以包括障碍物识别模块110a、碰撞预测模块110b和决策模块110c。障碍物识别模块110a分析外部传感器的输出并且识别潜在的障碍物，包括人、动物、车辆、建筑物、路缘和其它对象和结构。具体地，障碍物识别模块110a可以识别来源于传感器的车辆信号中的车辆图像。
碰撞预测模块110b基于其当前的轨迹或当前的预期路径来预测哪些障碍物图像可能与车辆100发生碰撞。碰撞预测模块110b可以评估与由障碍物识别模块110a识别的对象碰撞的可能性。决策模块110c可以基于检测到的障碍物或其它标准(例如离开车辆100的车道或其它不安全状况)来做出是否产生警报的决定。
在一些实施例中，决策模块110c可以是自主车辆的一部分，在这种情况下，决策模块110c可以自动地确定是否停车、加速、转弯等以便避开障碍物。碰撞预测模块110b预测潜在碰撞的方式和决策模块110c采取行动以避免潜在碰撞的方式可以是根据自主车辆的本领域已知的任何方法或系统。
警报模块108可以包括空间听觉警报模块110e。空间听觉警报模块110e使内部扬声器112a-112f产生模拟从对应于警报的基准的位置(例如使用外部传感器104检测到的障碍物的位置)发出的声音的警报。扬声器112a-112f围绕驾驶员114分布，以使通过调整由扬声器112a-112f回放的信号的定时和相位，驾驶员114感知从特定模拟位置发出的声音。
基于外部传感器104的输出产生这些空间听觉警报的方式在下面相对于图3至5B进行描述。在一些实施例中，空间听觉警报还可以由警报模块110e响应于一个或多个车辆系统116的状态(例如下面在图5C中示出的内部传感器118a(例如门传感器)的输出)而生成。
在现代车辆中，乘客和车辆之间的几乎每个交互作为信号通过车辆网络传输。根据本文所公开的方法，这些信号中的任何一个和全部都可以用作空间听觉信号的基础。具体地，每个信号可以被用于创建声音对象(见元素304，图3)。这可以包括任何形式的按钮按压或与车辆的交互，例如窗开关上下、或HVAC控制、可选择的驱动模式、挡位。这还可以包括信息娱乐系统正在尝试传送的信息，例如呼入信号、音乐信号(立体声信号可以由两个对象表示)、通知等。因此，控制器102可以耦合到车辆网络并且可以接收和创建车辆网络上任何信息的声音对象。例如，可以为到和/或来自IVI(车载信息娱乐)系统118b、HVAC(暖通空调)系统118c、动力传动系(发动机、变速器、制动器等)传感器118d以及一个或多个舱室控制器(电动车窗、电动座椅等)的信号创建声音对象。图2是示出示例计算装置200的框图。计算装置200可以用于执行各种程序，例如本文所讨论的那些。控制器102可以具有计算装置200的一些或全部属性。
计算装置200包括一个或多个处理器202、一个或多个存储器装置204、一个或多个接口206、一个或多个大容量存储装置208、一个或多个输入/输出(I/O)装置210和显示装置230，所有这些装置都连接到总线212。处理器202包括执行存储在存储器装置204和/或大容量存储装置208中的指令的一个或多个处理器或控制器。处理器202还可以包括各种类型的计算机可读介质，例如高速缓冲存储器。
存储器装置204包括各种计算机存储介质，例如易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)214)和/或非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)216))。存储器装置204还可以包括可重写ROM，例如闪存存储器。
大容量存储装置208包括各种计算机可读介质，例如磁带、磁盘、光盘、固态存储器(例如，闪存存储器)等等。如图2所示，特定的大容量存储装置是硬盘驱动器224。各种驱动器也可以被包括在大容量存储装置208中，以实现从各种计算机可读介质读取和/或写入各种计算机可读介质。大容量存储装置208包括可移除介质226和/或不可移除介质。
I/O装置210包括允许将数据和/或其他信息被输入到计算装置200或从计算装置200调取的各种装置。示例I/O装置210包括光标控制装置、键盘、小键盘、麦克风，监视器或其他显示装置、扬声器、打印机、网络接口卡、调制解调器、透镜、电荷耦合器件(CCD)或其他图像捕获装置等等。
显示装置230包括能够向计算装置200的一个或多个用户显示信息的任何类型的装置。显示装置230的示例包括监视器、显示终端、视频投影装置等等。
接口206包括允许计算装置200与其他系统、装置或计算环境交互的各种接口。示例接口206可以包括任何数量的不同的网络接口220，例如，到局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线网络和互联网的接口。其他接口包括用户界面218和外围装置接口222。接口206还可以包括一个或多个外围接口，例如用于打印机、指点装置(鼠标、跟踪板等)、键盘等等的接口。
总线212允许处理器202、存储器装置204、接口206、大容量存储装置208、I/O装置210以及显示装置230彼此通信，以及与连接到总线212的其他装置或部件通信。总线212表示几种类型的总线结构中的一种或多种，例如系统总线、外围部件互连(PCI)总线、电气与电子工程师协会(IEEE)1394总线、通用串行总线(USB)等等。
为了说明的目的，程序和其它可执行程序部件在本文中被示为离散框，但是应当理解的是，这样的程序和部件可以在不同时间存在于计算装置200的不同的存储部件中，并且由处理器202执行。供选择地，本文所描述的系统和程序可以以硬件，或者硬件、软件和/或固件的组合来实施。例如，一个或多个专用集成电路(ASIC)可以被编程为实施本文所描述的一个或多个系统和程序。
参照图3，控制器102可以实施所示的部件和数据流。车辆信号300可以被输入到警报对象仲裁器302。警报对象仲裁器302评估传感器信号300以确定可警告状况是否由一个或多个传感器信号指示。例如，警报对象仲裁器302可以执行障碍物识别模块110a、碰撞预测模块110b和决策模块110c的障碍物探测和碰撞预测功能。
在决策模块110c指示与障碍物碰撞即将发生的情况下，警报对象仲裁器302可以生成表示障碍物的对象304。该对象304可以是软件对象。该对象304可以包括例如对象304的类型306a的信息，在该示例中，该信息是与障碍物潜在的碰撞。障碍物的类型也可以由类型306a(人、动物、车辆、碎片、结构等)来指示。
对象304可以进一步包括位置306b。例如，传感器信号300可以将位置指示为相对于车辆100的角度、距离、简单相对位置(前、后、左、右)或二维或三维坐标中的一些或全部。例如，每个传感器106a-106e具有包围围绕车辆的已知角度区域的视场。因此，由传感器106a-106e检测到的障碍物可以被假定处在该角度区域中。传感器106a-106e中的一些同样可以指示到障碍物的距离，特别是传感器106b-106e或实施双目视觉的摄像机106a。其他传感器提供以指示障碍物的位置的三维坐标的点云的形式的输出，特别是LIDAR传感器106d。
位置306b可以与由传感器106a-106e输出的位置相同(在其输出中障碍物被检测到)或者可以是由来源于传感器的车辆信号指示的位置的转换的变体。例如，车辆外部上的位置可以被映射到车辆100内部内的位置。
对象304可以进一步包括用于障碍物的动力学特性306c。传感器106a-106e可以检测速度以及位置。因此，该速度可以被存储在动力学特性306c中。存储在动力学特性306c中的速度可以与由传感器106a-106e检测到的速度相同或者是该速度的转换的变体。在一些实施例中，速度可以从障碍物随时间的位置变化推断出，即通过在两个时间点测量障碍物的位置并且将位置的变化除以在两个时间点之间的延迟。
对象304可以进一步包括元数据306d。该元数据306d可以定义管理对象304的声音的生成的一个或多个参数，并且可以通过将来源于传感器的信号和/或其他车辆信号当作输入并且根据预定义的函数输出元数据值的方法来定义。
例如，元数据306d可以包括根据障碍物的大小或接近度所选择的音量，例如随着到位置306b的距离的减小而变大。其他元数据可以包括对象304的声源是否应该被模拟成平面波、点源或定义空间渲染的其他类型的声源。在一些实施例中，位置306b是对应于对象304的障碍物或传感器的实际位置。在这样的实施例中，元数据306d可以包括根据一些函数从实际位置的转换获得的转换的声源。
对象304可以进一步包括周期306e。在一些实施例中，音频警报可以包括多个重复音调，其中音调的重复周期取决于引起对象304的创建的车辆信号的性能。例如，周期306e可以随着增加障碍物的速度而减小或随着到障碍物的距离的减小而减小。音量和周期的以上示例仅仅是示例性的。如下面更详细所描述的，铃声的任何“听觉维度”可以根据元数据306d来控制。
以下是可以为车辆信号生成的软件对象304的属性的示例：
对象.名称＝(例如，追踪的行人#3)
对象.类别＝(例如，媒介、警报、安全、按钮点击、导航)
对象.类别.子类型＝(例如，电话、行人、立体声L/R声道、窗按钮按下/释放)
对象.类别.子类型.(其他数据)(可以是按钮被按下的时间长度或可以用来定义声音的数据。或者可以是行人还没有与车辆目光接触并且汽车不认为行人已经知道车辆的存在的注释。)
对象.相对位置＝<x,y,z>矢量
对象.速度＝<x,y,z>矢量
对象.接近速率＝标量(例如，用于自动数据采集系统计算的接近速率)
对象.优先级＝(定义声音优先级，其对安全性和声音压低(sound ducking)重要)
基于车辆元数据为信号动态地创建的声音元数据：
对象.声音.源类型＝(例如，点源、平面波-定义空间渲染的类型)
对象.声音.相对音量＝(例如，-0.0dB)
对象.声音.源位置＝<x,y,z>矢量(例如，虚拟声学空间中的源位置可能与真实空间不同，但是它们通过一种方法直接相关)
在一些示例中，车辆信号300可以对应于预先存在的对象304或与另一传感器信号300相同的障碍物。因此，警报对象仲裁器302可以确保对应于传感器信号300的对象304被相应地更新。例如，如果传感器信号300指示障碍物存在于当前位置，则该警报对象仲裁器302可以确定是否存在具有在当前位置的某个阈值内的位置306b的对象304，并且，如果是，则该位置306b可以被更新到当前位置。供选择地，可以将当前位置与预先存在的对象304的预计位置进行比较，该预计位置是基于位置306b加上动力学特性306c中的相对速度与自从位置306b最后更新以来的经过时间的乘积。如果当前位置在预计位置的某个阈值内，则可以基于传感器信号300来更新位置306b和/或动力学特性306c。
在其它示例中，可以通过警报对象仲裁器302为其他车辆信号创建对象304。在一个示例中，如果门通过内部传感器118a检测到是微开的，则可以创建对象304，该对象304以与由内部传感器118a指示为微开的门的位置作为位置306a。类型306a可以是“门微开”类型。如下所述，模拟声源的移动可以被模拟朝向被发现是微开的门。因此，位置306a可以根据这个所需移动在一段时间内更新。模拟移动可以通过对象304的任意定义的动态学特性306c来限定。同样地，音量306d和周期306e可以根据编程序列来设置或逐渐修改，以便提供清楚地指示门是微开的和其位置的空间听觉信号。
座椅安全带传感器信号也可以导致类似的对象304，该对象304以与上述相同的方式指示未系紧的座椅安全带的位置。其他车辆信号300也可以导致对应的对象304并且具有根据默认设置的属性306a-506e，以便清楚地指示驾驶员的注意力应该指向的地方并且指示由车辆信号指示的问题的类型。
铃声合成器/回放模块310可以选择、生成和/或回放对应于对象304中的一个或多个的铃声。模块310将对象304的部分或全部数据当作输入。例如，对象304的元数据306d可以被模块310用来为对象304选择或合成铃声。例如，可以为给定类型的对象304选择某个铃声。在障碍物的情况下，所选择的铃声可以基于所确定的障碍物的类型(行人、动物车辆等)或障碍物的行为(后部交叉车流障碍物、迎面而来的交通障碍物、前部交叉车流障碍物等)来选择。
在一些实施例中，铃声可以作为具有对应于对象304的元数据306d的属性的一系列铃声来回放。在一个示例中，随着障碍物越来越接近或移动得更快，铃声的音量和周期可以随时间而变化。同样地，音量和周期可以根据用于某些车辆信号的编程逻辑以不对应于障碍物的任何实际移动的方式(例如在感测门是微开的情况下)来修改。
铃声合成器因此可以产生包括这一系列铃声的音频信号。合成器可以根据本领域已知的任何声音合成技术简单地重复音频片段以获得一系列铃声或基于定义铃声的参数(频率含量、音量包络等)来合成一系列铃声。
在一些情况下，铃声可以是由回放模块310简单地调取而不是合成的预先编程的音频文件。
铃声合成器和回放模块310的输出可以被输入到空间域渲染器312。空间域渲染器312模拟与车辆100的扬声器配置无关的3D域内的声音的传播。具体地，空间域渲染器可以使用与扬声器无关的声音表示技术(例如，高保真度立体声响复制(Ambisonics))来渲染从位置306b发出的模拟声音。
空间域渲染器312可以为每个对象304执行此操作。根据用于各种对象304的空间域渲染器312的铃声的渲染然后可以在空间域混频器314中合并。空间域混频器314的输出然后被输入到信号发生器316，该信号发生器316产生输入到扬声器112a-112f的信号。
空间域渲染器312、空间域混频器314和信号发生器316的功能可以包括本领域已知的任何三维音频渲染方案或由本领域已知的任何三维音频渲染方案替代。具体地，可以使用本领域已知的用于通过控制供应给扬声器阵列的信号来模拟来自特定位置的声音来源的任何技术。具体地，可以使用以下技术或其等同物中的任意一种：
●MPEG-H 3D音频(在音频信道中直接渲染，作为音频对象或高阶Ambisonics(HOA))(MPEG＝活动图像专家组)。
●MPEG环绕声
●杜比环绕声7.1
●使用波场合成、DBAP(距离基准振幅平移)或Ambisonics等效平移在N-信道PCM(脉冲编码调制)文件中的直接空间渲染和回放。
如本领域已知的，这些技术产生音频信号，该音频信号使听者基于感知的耳间水平差(ILD)、耳间时间差(ITD)、耳间相干性(IC)来推断出到声源的所需位置和距离。
参照图4，控制器102可以执行所示的方法400。方法400可以包括检测可警告状况(402)。这可以包括检测障碍物、行人、自行车、车辆、后部交叉车流、车道偏离、盲点占用、门微开、交通信号灯或可能需要向驾驶员通知的任何其他状况。检测可警告状况可以包括基于如上文所述的传感器信号300检测错误状况。
方法400可以包括确定错误状况的位置(404)。在错误状况固有地具有与之相关联的位置的情况下，如是外部特征(例如障碍物、车道标记、交通信号灯、行人、车辆、后方交叉车流、车道偏离以及盲点占用)的情况，在步骤404所确定的位置可以与该位置相同或者是该位置的转换。在车道偏离的情况下，该位置可以是对应于车道偏离方向的驾驶员侧的模拟位置。
在模拟声源的移动的情况下，例如在声源朝向微开的门的模拟移动的情况下，确定位置(404)可以包括根据定义的模拟移动的参数来确定下一个位置。
方法400可以进一步包括生成表示用于步骤406的第一次执行的可警告状况的软件对象304(406)或者更新用于相同可警告状况的后续执行的软件对象(406)。如上所述，在检测到障碍物的情况下，可以重复执行步骤406，以使表示障碍物的软件对象的位置306b被更新以追踪障碍物相对于车辆100的移动，因为这样的运动在一个或多个传感器106a-106e的输出中指示。如上所述，这可以包括感测一个或多个传感器106a-106e的输出中的障碍物，并且识别具有位置306b或在障碍物的当前位置的阈值距离内的预测位置的软件对象304。该软件对象304然后可以被更新(406)以包括障碍物的当前位置306b。动力学特性306c也可以根据障碍物的位置的变化和/或障碍物的直接检测到的速度来更新。
方法400可以进一步包括从数据库合成或调取用于每个软件对象304的铃声(408)。合成可以包括生成具有频率成分、振幅包络或其他属性的音频的片段。这些属性可以对应于软件对象的属性。如上所述，合成铃声可以包括合成一系列片段，其中每个片段的音量和/或片段的周期对应于到障碍物的距离的倒数、障碍物的相对速度或者障碍物的其他性能。
在模拟声源的移动的情况下，片段之间的音量和周期可以根据该模拟移动来选择，例如，随着声源的模拟位置和驾驶员之间的距离的减小，音量可以增加并且周期可以减小。
铃声的属性的以上示例仅是示例性的。铃声的任何“听觉维度”都可以被控制，以便使铃声不同并且将信息传送给驾驶员。听觉维度通常被定义为听觉刺激的特定身体特征的主观感受体验。因此，例如，音调的主要物理特性是其基本频率(通常以每秒周数或赫兹(Hz)测量)。主要对应于频率的物理维度的感知维度是“音高”，或音调的表观“高”或“低”。同样地，声音(或其幅度)的物理强度是听觉维度“响度”的主要决定因素。因此，在步骤408合成的铃声可以包括具有听觉维度(例如音高、响度、音色、空间位置(声音相对于听者的三维位置)、频谱分组、节奏和重复的速度)的任何组合的单声道信号。如上所述，听觉维度可以根据软件对象304的元数据306d来选择。
方法400可以进一步包括根据在步骤408合成的铃声和步骤404的位置生成扬声器信号(410)。如上所述，该位置404可以随时间变化以模拟铃声源的移动。在一些实施例中，包括铃声和位置(静态或时间变化)的软件对象304可以被输入到本领域已知的任何技术，用于使用扬声器阵列模拟声音由某位置的生成。因此，步骤410可以包括根据上面列出的三维听觉渲染方案中的任何一个来处理软件对象。
扬声器112a-112f然后可以根据在步骤412产生的信号来驱动。步骤404-412可以在软件对象的整个生命周期中重复，即直到不再检测到步骤402的可警告状况，例如，障碍物不再处于与车辆100的碰撞路线上、不再检测到后方交叉车流、不再发生车道偏离、不再占用盲区或者门不再微开。
图5A至5C示出了可以执行方法400的示例情景。具体参照图5A，位置500处的门传感器产生指示由门传感器感测到的门没有适当地关闭的输出。作为响应，控制器生成具有由圈502a-502d指示的模拟位置的一系列铃声。具体地，每个圈502a-502d的位置表示源于扬声器112a-112f的声音的模拟来源。显而易见的是，随着时间的推移，模拟位置502a-502d从点502a前进到点502d，从而模拟朝向微开的门的移动。圈502a-502d的大小表示在该位置播放的铃声的音量。因此，铃声的音量可以随着远离驾驶员114的移动而增加。
注意的是，在图5A的实施例中，铃声被示出相对于驾驶员114移动。因此，在一些实施例中，可以检测到驾驶员的位置。例如，内部LIDAR传感器可以生成车辆100内部中的对象的点云，并且可以从该点云识别驾驶员的头部。
参照图5B，在另一情景中，传感器106a-106e中的一个检测后部交叉车流。作为响应，控制器102使扬声器112a-112f的铃声以由圈504a-504e指示的模拟位置来生成。如所指示的，铃声的位置可以随时间从504a移动到504e，从而给驾驶员留下交通在车辆100后方穿过的印象。注意的是，引起铃声504a-504e的交叉车流可能实际上根本不在车辆100的后方，而铃声504a-504e的位置是为了在潜在的危险发生之前清楚地传送给驾驶员。然而，在其它实施例中，铃声504a-504e的位置至少对应于所感测到的交叉车流的方向。
对于其他实施例，铃声504a-504e可以随着到交叉车流的距离减小而音量增加。铃声可以进一步包括以随着到交叉车流的距离减小而减少的周期重复的片段。
参照图5C，在另一情景中，圈506a-506d指示对应于可能或潜在的与车辆100碰撞的障碍物的铃声的模拟位置。模拟位置506a-506d可以与障碍物的位置相同或者可以是转换的变体。例如，为了提供预警，模拟位置506a-506d可以比障碍物的实际位置更近。如由圈506a-506d的大小所指示的，铃声的音量可以随着从车辆100到障碍物的距离减小而增加。同样地，每个铃声可以是具有随着减小距离而减少的片段周期的一系列音频片段。
图5A至5C的示例仅仅是示例性的。根据上面所公开的方法，任何车辆信号可以通过软件对象被呈现，该软件对象具有使用扬声器112a-112f模拟的位置和/或移动。例如，非详尽的列表可以包括：
1)自适应巡航控制，例如指示需要减慢或提高速度以避免碰撞的软件对象。
2)自动紧急制动，例如指示制动正在或已经被调用的软件对象。
3)自动或辅助停车，例如指示转动方向盘的方向或车辆应当行进以执行停车操纵的方向的软件对象。
4)盲点探测，例如指示在盲点中的障碍物的位置或被占用的盲点所在的一侧的软件对象。
5)碰撞避免，例如指示障碍物的位置和/或移动方向的软件对象。
6)车道偏离或车道保持，例如指示车道偏离的方向或车辆应该移动以返回到适当车道的方向的软件对象。
7)全球定位系统(GPS)导航，例如指示转弯指令或驾驶员应该直行的软件对象。
8)轮胎压力监测，例如指示具有低压力的轮胎的位置的软件对象。
9)轮胎牵引限制感测和警告，例如指示加速器应该被提升、制动应该被施加、或转弯应该不要太急的软件对象。
在上面的公开内容中，参照附图，附图形成公开内容的一部分并且在附图中通过例证的方式示出可以实践本发明的特定实施方式。应当理解的是，在不脱离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施方式并且可以进行结构变化。说明书中引用“一个实施例”、“实施例”，“示例实施例”等表示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可能未必包括特定特征、结构或特性。另外，这样的短语未必是指代同样的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，可以主张的是，无论是否明确描述，结合其他实施例改变这样的特征、结构或特性在本领域技术人员的知识的范围内。
本文所公开的系统、装置和方法的实施方式可以包含或利用专用或通用计算机，该专用或通用计算机包括计算机硬件，例如，一个或多个处理器和系统存储器，如本文所讨论的。在本发明的范围内的实施方式还可以包括用于承载或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理和其他计算机可读介质。这样的计算机可读介质可以是可以由通用或专用计算机系统访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是计算机存储介质(装置)。承载计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此，通过示例的方式，而非限制，本发明的实施方式可以包含至少两种明显不同种类的计算机可读介质：计算机存储介质(装置)和传输介质。
计算机存储介质(装置)包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、只读光盘存储器(CD-ROM)、固态驱动器(“SSD”)(例如，基于RAM)、闪速存储器、相变存储器(“PCM”)、其他类型的存储器、其它光盘存储器、磁盘存储器或其它磁性存储装置、或者可以被用来存储以计算机可执行指令或数据结构的形式的所需的程序代码手段并且可以由通用或专用计算机访问的任何其它介质。
本文所公开的装置、系统和方法的实施方式可以通过计算机网络进行通信。“网络”被定义为实现电子数据在计算机系统和/或模块和/或其他电子装置之间传输的一个或多个数据链路。当信息通过网络或另一通信连接(硬线连接、无线、或硬线连接或无线的组合)被传送或提供到计算机时，计算机适当地将该连接视为传输介质。传输介质可以包括网络和/或数据链路，其可以被用来承载以计算机可执行指令或数据结构的形式的所需的程序代码手段并且可以由通用或专用计算机来访问。上述的组合也应该被包括在计算机可读介质的范围之内。
计算机可执行指令包含例如指令和数据，当在处理器执行时，该指令和数据使通用计算机、专用计算机、或专用处理装置执行某些功能或功能组。计算机可执行指令可以是例如二进制、比如汇编语言的中间格式指令、或甚至源代码。尽管本发明主题已经以针对结构特征和/或方法论动作的语言进行了描述，但是应当理解的是，在所附权利要求中定义的发明主题不一定限制于所描述的特征或上述动作。相反地，所描述的特征和动作被公开作为实施权利要求的示例形式。
本领域技术人员将领会的是，本发明可以在网络计算环境中通过许多类型的计算机系统配置来实践，包括内置式计算机、个人计算机、台式计算机、便携式计算机、消息处理器、手持式装置、多处理器系统、基于微处理器或可编程的消费者电子产品、网络个人电脑(PC)、小型计算机、大型计算机、移动电话、个人数字助理(PDA)、平板电脑、寻呼机、路由器、交换机、各种存储装置等等。本发明也可以在本地和远程计算机系统都执行任务的分布式系统环境中实践，本地和远程计算机系统通过网络链接(或者通过硬线数据链路、无线数据链路或者通过硬线和无线数据链路的组合)。在分布式系统环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储装置中。
此外，在适当情况下，本文所描述的功能可以在下列一种或多种中执行：硬件、软件、固件、数字部件或模拟部件。例如，一个或多个专用集成电路(ASIC)可以被编程为执行本文所描述的系统和程序中的一个或多个。在整个下面的说明书和权利要求书中，某些术语被用来指代特定的系统部件。本领域技术人员将领会的是，部件可以通过不同的名称来称呼。本文献不旨在区分名称不同但作用相同的部件。
应当注意的是，以上所讨论的传感器实施例可以包含计算机硬件、软件、固件或其任何组合以执行其功能的至少一部分。例如，传感器可以包括被配置为在一个或多个处理器中执行的计算机代码，并且可以包括由计算机代码控制的硬件逻辑/电子电路。本文提供这些示例装置是为了说明的目的，并不旨在进行限制。本发明的实施例可以在另外类型的装置中实施，如相关领域技术人员将已知的。
本发明的至少一些实施例已针对包含存储在任何计算机可用介质上的这样的逻辑(例如，以软件的形式)的计算机程序产品。这样的软件，当在一个或多个数据处理装置中执行时，使装置如本文所描述的那样操作。
尽管以上已经描述了本发明的各种实施例，但是应当理解的是，它们已仅通过示例的方式呈现，而非限制。对相关领域的技术人员来说将显而易见的是，形式和细节的各种改变可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下进行。因此，本发明的广度和范围不应该被上述示例性实施例中的任意一个限制，而是应该仅根据下面的权利要求书及其等同物来限定。为了说明和描述的目的，前面的描述已被呈现。它不旨在是穷尽或将本发明限制为所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变化是可能的。此外，应当注意的是，上述替代实施方式中的任意一个或全部可以以任意所需的组合使用以形成本发明的附加混合实施方式。

Claims (13)

1.一种用于车辆的空间听觉警报的方法，包含通过车辆的控制器以实现以下步骤：
接收来自多个车辆传感器的传感器数据；
生成对应于所述传感器数据的软件对象；
基于来自所述车辆传感器的更新的数据实时地修改所述软件对象；并且
根据所述软件对象使用多个扬声器生成三维(3D)听觉信号以将车辆信息传送给驾驶员；
其中生成对应于所述传感器数据的所述软件对象包含：
在所述传感器数据中检测所述车辆后方的交叉车流的存在；并且
创建用于所述交叉车流的特征软件对象；
其中根据所述软件对象使用多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号以将车辆信息传送给驾驶员包含：在所述交叉车流穿过所述车辆后方之前生成模拟所述车辆的驾驶员后方的声源在所述交叉车流方向上的移动的一系列可听信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中生成对应于所述传感器数据的所述软件对象包含：
在所述传感器数据中检测外部特征的存在和所述外部特征的特征位置；并且
创建用于所述外部特征的特征软件对象并且使所述特征位置与所述特征软件对象相关联；并且
其中基于来自所述车辆传感器的所述更新的数据实时地修改所述软件对象包含：
在所述更新的数据中检测所述外部特征相对于所述车辆向更新的位置的移动；并且
在所述特征软件对象中根据所述更新的位置来修改所述特征位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中根据所述软件对象使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号包含：
生成特征音频信号，所述特征音频信号具有在所述多个扬声器的输出中的模拟位置，所述模拟位置对应于所述特征软件对象的所述特征位置；
其中所述车辆传感器包含超声波传感器、无线电探测和测距(RADAR)传感器、光探测和测距(LIDAR)传感器、摄像机和声音导航和测距(SONAR)传感器中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述软件对象使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号包含：
生成一系列可听声音，所述一系列可听声音具有可听声音之间的间距，所述间距随着所述特征位置和所述车辆之间距离的减小而减小。
5.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述软件对象使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号包含：
生成一系列可听声音，所述一系列可听声具有一个或多个听觉维度，所述一个或多个听觉维度对传送所述外部特征相对于所述车辆的位置、外部特征的类型、所述外部特征的相对威胁等级、所述车辆和所述外部特征之间的距离和所述距离的变化率中的至少一个有效。
6.根据权利要求1所述的方法，其中接收来自多个车辆传感器的传感器数据包含接收指示门微开的门传感器的输出，所述方法进一步包含：
生成具有与其相关联的位置的门微开软件对象，并在一段时间内改变与所述门微开软件对象相关联的所述位置以指示朝向所述门的移动；并且
根据所述位置的当前值在所述一段时间内使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其中接收来自多个车辆传感器的传感器数据包含接收由所述控制器使用以用于实施以下中的一个或多个的信号：
自适应巡航控制；
自动紧急制动；
自动停车；
辅助停车；
盲点探测；
碰撞避免；
车道偏离警告；
车道保持辅助；
全球定位系统(GPS)导航；
胎压监测；以及
牵引力控制系统。
8.一种车辆，包含：
多个传感器，所述多个传感器可操作为感测所述车辆的操作参数；
多个扬声器，所述多个扬声器被定位在所述车辆的内部；
控制器，所述控制器可操作地连接到所述多个传感器和所述多个扬声器，所述控制器被编程为：
接收来自所述多个传感器的传感器数据；
生成对应于所述传感器数据的软件对象；
基于来自所述多个传感器的更新的数据实时地修改所述软件对象；并且
根据所述软件对象使用多个扬声器生成三维(3D)听觉信号以将车辆信息传送给驾驶员；
其中所述控制器被进一步编程为生成对应于所述传感器数据的所述软件对象，这包含：
在所述传感器数据中检测所述车辆后方的交叉车流的存在；并且
创建用于所述交叉车流的特征软件对象；
其中根据所述软件对象使用多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号以将车辆信息传送给驾驶员包含：在所述交叉车流穿过所述车辆后方之前生成模拟所述车辆的驾驶员后方的声源在所述交叉车流方向上的移动的一系列可听信号。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中所述控制器被进一步编程为通过以下步骤来生成对应于所述传感器数据的软件对象：
在所述传感器数据中检测外部特征的存在和所述外部特征的特征位置；并且
创建用于所述外部特征的特征软件对象并且使所述特征位置与所述特征软件对象相关联；并且
其中所述控制器被进一步编程为通过以下步骤来基于来自所述多个传感器的所述更新的数据实时地修改所述软件对象：
在所述更新的数据中检测所述外部特征相对于所述车辆向更新的位置的移动；并且
在所述特征软件对象中根据所述更新的位置来修改所述特征位置。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中所述控制器被进一步编程为通过以下步骤来根据所述软件对象使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号：
生成特征音频信号，所述特征音频信号具有在所述多个扬声器的输出中的模拟位置，所述模拟位置对应于所述特征软件对象的所述特征位置；
其中所述多个传感器包含超声波传感器、无线电探测和测距(RADAR)传感器、光探测和测距(LIDAR)传感器、摄像机和声音导航和测距(SONAR)传感器中的至少一个。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中所述控制器被进一步编程为通过以下步骤来根据所述软件对象使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号：
生成一系列可听声音，所述一系列可听声音具有可听声音之间的间距，所述间距随着所述特征位置和所述车辆之间距离的减小而减小。
12.根据权利要求10所述的车辆，其中所述控制器被进一步编程为通过以下步骤来根据所述软件对象使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号：
生成一系列可听声音，所述可听声音的强度随着所述特征位置和所述车辆之间距离的减小而增加。
13.根据权利要求8所述的车辆，其中所述控制器被进一步编程为：
通过接收指示门微开的门传感器的输出来接收来自所述多个传感器的传感器数据；
生成具有与其相关联的位置的门微开软件对象，并在一段时间内改变与所述门微开软件对象相关联的位置以指示朝向所述门的移动；并且
根据所述位置的当前值在所述一段时间内使用所述多个扬声器生成所述三维(3D)听觉信号。
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