CN109217944B - 一种用于车辆的声联网系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于车辆的声联网系统，包括中央控制模块、超声波发射器、超声波接收器、数据处理模块和传感器模块，超声波接收器用以接受外界发来的超声波信号并发送到数据处理模块；传感器模块用以对车辆附近的对象进行距离监控，并将对象的距离信息发送给中央控制模块；数据处理模块用于接收来自超声波接收器的超声波信号并且对超声波信号进行参量阵分析以确定超声波信号的方向信息，中央控制模块用于根据目标对象的方向和距离信息来合成将要发送的超声波的参量阵以发送给超声波发射器；超声波发射器根据将要发送的超声波的参量阵来发射超声波。本发明能够使车辆驾驶更加安全更加智能化，并且减少外部的噪音污染。
Description
技术领域
本发明涉及汽车通信领域，具体涉及一种用于车辆的声联网系统。
背景技术
随着社会经济的发展，城市中家庭的汽车保有量持续增长，因此交通问题也随之而来。过多的汽车噪声已经成为社会不得不关注的问题。汽车喇叭不仅给马路周围居民带来噪声，同时也不能起到很好的警示作用。另外在高级辅助驾驶(ADAS)、部分自动驾驶、高度自动驾驶和完全无人驾驶、智能汽车阶段等智能汽车发展技术日益发展的基础上，对声联网技术的要求也与日俱增。现有技术通过智能控制系统采用定向发声器运动机构实现声音的定向传输，避免对于其他车辆以及行人造成干扰。但是采用机械旋转机构实现定向传输误差比较大，而且容易出现机械故障。因此设计一种更加智能化的声联网系统是非常具有意义的。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种用于车辆的声联网系统，包括中央控制模块、超声波发射器、超声波接收器、数据处理模块和传感器模块，超声波接收器用以接受外界发来的超声波信号并发送到数据处理模块；传感器模块用以对车辆附近的对象进行距离监控，并将对象的距离信息发送给中央控制模块；数据处理模块用于接收来自超声波接收器的超声波信号并且对超声波信号进行参量阵分析以确定超声波信号的方向信息，中央控制模块用于根据目标对象的方向和距离信息来合成将要发送的超声波的参量阵以发送给超声波发射器；超声波发射器根据将要发送的超声波的参量阵来发射超声波。
优选的，声联网系统还包括扬声器，扬声器被配置为利用语音向车辆驾驶员提醒所接收到的超声波信号的方向信息和/或超声波信号中的包含的警告信息。这样可以通过将信息转成语音对驾驶员进行提示和交互。
优选的，数据处理模块采用ESPRIT算法对超声波参量阵进行DOA分析以确定超声波信号的方向信息，并且通过自适应波束形成算法来产生将要发送的超声波的参量阵。因此可以精确地将超声波信号转换成数据信号，方便中央控制模块进行分析以及处理，而且可以将中央控制模块处理后的数据信号转换为超声波的参量阵。
优选的，中央控制模块用于接收数据处理模块和传感器模块的信息并发送指令信息到系统的各个模块的控制器。通过中央控制模块对信息进行进一步处理并对各模块进行控制，简单方便。
优选的，声联网系统被配置为在传感器模块探测到车辆附近的对象相距车辆低于一定的阈值的情况下，通过扬声器向对象发送定向定点定功率的声音信号，同时通过超声波发射器向对象发送超声波警告信号。因此通过传感器模块和数据处理模块可以自动确定声音信号的方位，过超声波发射器提醒驾驶者的应该注意的方向，并且做出相应的引导。
优选的，超声波发射器将中央控制模块生成的数据信息转换成超声波进行定向传输。
优选的，超声波发射器的目标包括其他声联网系统和车辆外的行人。对人或其他用户系统实现定点定向定功率的声音提醒；也可以实现多个用户的互相交流娱乐；甚至可以通过声联网系统控制车辆实现智能驾驶。
优选的，中央控制模块还包括数据库，并且将经数据处理模块得到的数据信息运用匹配算法与数据库中的数据进行比较，寻找匹配的数据并提取出数据信息蕴含的指令信息。数据库中存储相应的信息并且定时更新，保证指令信息的完整性。
优选的，声联网系统还包括智能语音识别系统，智能语音识别系统接收用户发来的声波信号，通过数据处理模块将声波信号转换成数据信息，并通过中央控制模块运用匹配算法与数据库中的数据相比较，提取出数据信息所包含的指令信息，并发送到指定的功能模块，完成所述声联网系统与用户之间的交互。
本发明提出了一种用于车辆的声联网系统，包括中央控制模块、超声波发射器、超声波接收器、数据处理模块和传感器模块，超声波接收器用以接受外界发来的超声波信号并发送到数据处理模块；传感器模块用以对车辆附近的对象进行距离监控，并将对象的距离信息发送给中央控制模块；数据处理模块用于接收来自超声波接收器的超声波信号并且对超声波信号进行参量阵分析以确定超声波信号的方向信息，中央控制模块用于根据目标对象的方向和距离信息来合成将要发送的超声波的参量阵以发送给超声波发射器；超声波发射器根据将要发送的超声波的参量阵来发射超声波。通过数据处理模块和中央控制模块对其他用户系统或驾驶员的声波进行智能分析用户请求，向指定用户发出定向声波消息，完成两者之间的通信要求。同时还可以通过声联网系统实现播放音乐、查询路况以及天气等功能，并且各种声信号之间不会产生干扰，也不会对声联网系统产生的警示信号产生干扰，在有语音提醒时自动切断其他声音，提高安全系数。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
图1为本发明的实施例的用于车辆的声联网系统的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种用于车辆的声联网系统，如图1所示，包括中央控制模块1、超声波发射器2、超声波接收器3、数据处理模块4、传感器模块5和扬声器6。超声波接收器3用以接受外界发来的超声波信号并发送到数据处理模块4。传感器模块5用以对车辆附近的对象进行距离监控，并将对象的距离信息发送给中央控制模块1。在传感器模块5探测到车辆附近的对象相距车辆低于一定的阈值的情况下，通过超声波发射器2向对象发送超声波警告信号。
数据处理模块4用于接收来自超声波接收器3的超声波信号并且对超声波信号进行参量阵分析以确定超声波信号的方向信息，数据处理模块4采用ESPRIT算法对超声波参量阵进行DOA分析以确定超声波信号的方向信息，并且通过自适应波束形成算法来产生将要发送的超声波的参量阵。因此可以精确地将超声波信号转换成数据信号，方便中央控制模块1进行分析以及处理，而且可以将中央控制模块1处理后的数据信号转换为超声波的参量阵。在其他可选的实施例中，数据处理模块4对超声波参量阵进行DOA分析采用ISSM(Incoherent Subspace Method)、CSSM(Coherent Subspace Method)算法、WAVES(Weighted Average of Signal Subspaces)算法或TOPS(Test of Orthogonality ofProjected Subspaces)算法，自适应波束形成算法采用MUSIC算法、LMS算法或DMI算法。该声联网系统不仅可以向指定目标车辆发送超声波，使得声音定向发送，不会影响到周围不相关车辆，将噪声降低到最小，还可以通过传感器模块5和数据处理模块4可以自动确定声音信号的方位，通过超声波发射器2提醒驾驶者的应该注意的方向，并且做出相应的引导。
中央控制模块1用于接收数据处理模块4和传感器模块5的信息并发送指令信息到系统的各个模块的控制器。中央控制模块1可根据目标对象的方向和距离信息来合成将要发送的超声波的参量阵以发送给超声波发射器2。超声波发射器2根据将要发送的超声波的参量阵来发射超声波。中央控制模块1还包括数据库7，并且将经数据处理模块4得到的数据信息运用匹配算法与数据库7中的数据进行比较，寻找匹配的数据并提取出数据信息蕴含的指令信息。数据库7中存储相应的信息并且定时更新，保证指令信息的完整性。
超声波发射器2将中央控制模块1生成的数据信息转换成超声波进行定向传输。超声波发射器2的目标包括其他声联网系统和车辆外的行人。对人或其他用户系统实现定点定向定功率的声音提醒。也可以实现多个用户的互相交流娱乐。甚至可以通过声联网系统控制车辆实现智能驾驶。
扬声器6被配置为利用语音向车辆驾驶员提醒所接收到的超声波信号的方向信息和/或超声波信号中的包含的警告信息。这样可以通过将信息转成语音对驾驶员进行提示和交互。在交通指示上面，常规使用喇叭等功能来对车辆和行人进行提醒，但是喇叭的声音过大会对环境造成噪音污染。当汽车遇到紧急情况时，传感器模块5感知与周围车辆之间的距离，并将此信息发送给数据处理模块4，经过数据处理模块4处理后发送给中央控制模块1，通过中央控制模块1发送指令信息并控制超声波发射器2向所有在危险距离内的车辆发出声波参量阵，相应的车辆在接收到信号时做出相应的动作，避免交通事故的发生。如果传感器模块5感知到超过安全距离以内有行人，可以将传感器模块5产生的距离信号发送至中央控制模块1，由中央控制模块1发送相应的指令信息到扬声器6，并控制扬声器6发出在一定距离范围内可使行人可以听到的警告信息。
不仅可以用于交通时的警示，同样也可以用于对车辆的前进方向进行指引。拥有此声联网系统的车辆在寻找停车位时，停车场的声联网系统与车辆的声联网系统连接在一起，通过超声波的传输提示车辆的行驶方向。首先通过GPS系统对于具有声联网系统的车辆进行定位，将空闲车位的信息通过超声波发送至车辆的超声波接收器3，车辆的超声波接收器3接收到超声波并经过数据处理模块4的数据提取和中央控制模块1的处理后得到具体位置信息，通过扬声器6引导驾驶者指引车辆向正确的方向行驶。同时声联网系统可以实现实时联系，如果车位状态变为非空闲，那么声联网系统会立刻指引车辆向其他方向行驶，给人类的生活带来极大的便利，更不会带来噪音污染。
声联网系统还包括智能语音识别系统8，智能语音识别系统8接收用户发来的声波信号，通过数据处理模块4将声波信号转换成数据信息，并通过中央控制模块1运用匹配算法与数据库7中的数据相比较，提取出数据信息所包含的指令信息，并发送到指定的功能模块，完成声联网系统与驾驶员之间的交互，还可以实现多系统用户之间的交流。声联网系统不同于互联网系统，声联网系统是通过超声波进行信息的传输，不会出现频段的冲突，也不会出现声波之间的干扰以及衰减。系统用户之间通过声联网系统进行沟通交流，并且不会妨碍到正常警示信号的传输。不同的用户通过声联网系统在车辆中进行沟通交流，发送指令进行语音导航或智能控制。同时在紧急情况时声联网系统照常发出指令，将安全性提至最高等级。
本发明提出了一种用于车辆的声联网系统，超声波接收器3用以接受外界发来的超声波信号并发送到数据处理模块4。传感器模块5用以对车辆附近的对象进行距离监控，并将对象的距离信息发送给中央控制模块1。数据处理模块4用于接收来自超声波接收器3的超声波信号并且对超声波信号进行参量阵分析以确定超声波信号的方向信息。中央控制模块1用于根据目标对象的方向和距离信息来合成将要发送的超声波的参量阵以发送给超声波发射器2。超声波发射器2根据将要发送的超声波的参量阵来发射超声波。通过数据处理模块4和中央控制模块5对其他用户系统或驾驶员的声波进行智能分析用户请求，向指定用户发出定向声波消息，完成两者之间的通信要求。同时还可以通过声联网系统实现播语音识别及智能驾驶等功能，并且各种声信号之间不会产生干扰，也不会对声联网系统产生的警示信号产生干扰，提高安全系数。
以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
在本申请的描述中，尽管在方法权利要求中以一定顺序列出了各个步骤，但是这些步骤并不一定以所列出的步骤来执行，相反在不背离本发明的精神和主旨的情况下可以以相反或并行的方式执行。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。
Claims (8)
1.一种用于车辆的声联网系统，其特征在于，包括中央控制模块、超声波发射器、超声波接收器、数据处理模块和传感器模块，所述超声波接收器用以接受外界发来的超声波信号并发送到所述数据处理模块；所述传感器模块用以对车辆附近的对象进行距离监控，并将所述对象的距离信息发送给所述中央控制模块；所述数据处理模块用于接收来自所述超声波接收器的超声波信号并且对超声波信号进行参量阵分析以确定所述超声波信号的方向信息，所述数据处理模块采用ESPRIT算法对接收到的超声波的参量阵进行DOA分析以确定所述超声波信号的方向信息，并且通过自适应波束形成算法来产生将要发送的超声波的参量阵，所述中央控制模块用于根据目标对象的方向和距离信息来合成将要发送的超声波的参量阵以发送给所述超声波发射器；所述超声波发射器根据将要发送的超声波的参量阵来发射超声波。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的声联网系统，其特征在于，所述声联网系统还包括扬声器，所述扬声器被配置为利用语音向车辆驾驶员提醒所接收到的超声波信号的方向信息和/或所述超声波信号中的包含的警告信息。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的声联网系统，其特征在于，所述中央控制模块用于接收所述数据处理模块和传感器模块的信息并发送指令信息到所述系统的各个模块的控制器。
4.根据权利要求2所述的用于车辆的声联网系统，其特征在于，声联网系统被配置为在所述传感器模块探测到车辆附近的对象相距车辆低于一定的阈值的情况下，通过所述扬声器向所述对象发送定向定点定功率的声音信号，同时通过所述超声波发射器向所述对象发送超声波警告信号。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的声联网系统，其特征在于，所述超声波发射器将所述中央控制模块生成的数据信息转换成超声波进行定向传输。
6.根据权利要求1所述的用于车辆的声联网系统，其特征在于，所述超声波发射器的目标包括其他声联网系统和车辆外的行人。
7.根据权利要求1所述的用于车辆的声联网系统，其特征在于，所述控制模块还包括数据库，并且将经所述数据处理模块得到的数据信息运用匹配算法与所述数据库中的数据进行比较，寻找匹配的数据并提取出数据信息蕴含的指令信息。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的声联网系统，其特征在于，所述声联网系统还包括智能语音识别系统，所述智能语音识别系统接收用户发来的声波信号，通过所述数据处理模块将声波信号转换成数据信息，并通过所述中央控制模块运用匹配算法与所述数据库中的数据相比较，提取出数据信息所包含的指令信息，并发送到指定的功能模块，完成所述声联网系统与用户之间的交互。
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