CN110033623A - 一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准系统，包括：汽车鸣笛抓拍装置、支撑杆、标准声源装置、传动装置、信号发生采集分析系统和计算机。汽车鸣笛抓拍装置固定安装于支撑杆上，支撑杆立于道路上，传动装置用于负载标准声源装置，信号发生采集分析系统分为信号发生模块和数据采集分析模块，通过上位机软件控制数据采集分析模块对实际汽车喇叭进行了采集分析，能够涵盖市场上各类汽车基本款式喇叭的电声特性，由此对信号发生模块的输出信号进行控制，产生声信号，同时上位机程序能够控制传动装置带动标准声源移动。通过这个系统可以客观的对汽车鸣笛抓拍装置现场工作的定位精度、空间分辨力和声压级指标进行校准。

Description

一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准方法及系统
技术领域
本发明涉及声学测量领域，特别涉及一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准方法及其系统。
背景技术
提升交通的文明程度，是创建文明城市的重要标志。但是，各种各样的交通陋习屡见不鲜，与城市的文明格格不入。其中乱鸣笛的现象屡见不鲜。根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第62条规定，驾驶机动车不得在禁止鸣喇叭的区域或者路段鸣喇叭。目前，国内绝大多数城市内道路都禁止机动车鸣喇叭。
汽车鸣笛抓拍装置是高科技时代下应运而生的智能抓拍系统，相较于以往在执法中，只能凭借人耳判定是否鸣笛，而无法给出可信服的证据，其核心在于能够实时精准定位并抓拍在道路上违法鸣号的车辆，并生成符合要求的处罚依据图片，同时生成抓拍视频（包括声音），实时将违法鸣笛过程的照片、声音视频等证据存储到中心后台进一步核实，并与交警执法系统联动。汽车鸣笛抓拍装置主要安装在城市道路的十字路口、重点路段、学校、医院、码头、机关等重点禁鸣区域。
但是，汽车鸣笛抓拍装置的技术参数、准确度、使用指南和系统设置等均由各生产厂商提供，而且每个厂家提出的参数名称、指标也不尽相同，这造成很大困扰。到目前为止，国内外还没有统一的标准和规范来衡量汽车鸣笛抓拍装置的技术指标和精度。这迫切要求计量部门制定相应规范，开展相关研究。因此，如何准确严谨的对汽车鸣笛抓拍装置进行校准，选择可靠的现场校准方法，以及搭建一套完备的校准系统就具有深远的意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准方法及系统，通过这个方法和系统可以客观的对汽车鸣笛抓拍装置现场工作时的定位精度、空间分辨力和声压级指标进行校准。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准系统，包括：汽车鸣笛抓拍装置、支撑杆、标准声源装置、传动装置、信号发生采集分析系统和计算机。所述的汽车鸣笛抓拍装置固定安装于支撑杆上，支撑杆立于道路上，传动装置用于负载标准声源装置，负责声源的运动，信号发生采集分析系统分为信号发生模块和数据采集分析模块，通过上位机软件控制界面程序利用数据采集分析模块对实际汽车喇叭进行了采集分析，能够涵盖市场上各类汽车基本款式喇叭的电声特性（包括声压级、频谱等），由此对信号发生模块的输出信号进行控制，产生声信号，同时上位机软件控制界面程序能够控制传动装置带动标准声源移动。
作为本设计的一种优选技术方案，所述传动装置在汽车鸣笛抓拍装置的现场校准过程中调整声源的位置，使其正对麦克风阵列，三个自由度能够灵活控制标准声源在物理空间中的位置，以及横向和纵向方向上能够调整两声源之间的距离以满足空间分辨力的校准要求。
作为本设计的一种优选技术方案，所述信号发生采集分析系统输出声信号通过计算机VC程序控制，同时采集声压级，再由VC编程把所采集的声压数据同步记录、显示和存储，并确保可对测量数据进行后处理，最后得到的数据后处理结果。此外，其数据采集分析模块能够接收传动装置的返回参数，以此来实现标准声源位移值的反馈。
本发明的有益效果为：
1.设计的汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统的传动装置实现了两声源之间的距离可调。不同距离间隔的2个标准声源的组合，可实现空间分辨力、定位精度等参数的校准。通过设置限位开关，使标准声源运行到距离最大处或者距离最小值处自动停止运行，保证装置的安全可靠与稳定。
2.信号采集分析系统通过编程实现信号输出功能和数据采集分析功能的调用和控制，标准声源装置接收信号采集分析系统输出的声信号发声，代替了使用实际汽车到现场进行鸣笛，方便于进行汽车鸣笛抓拍装置的现场校准工作。
3.标准声源是通过对实际汽车喇叭进行了采集分析，能够涵盖市场上各类汽车基本款式喇叭的电声特性（包括声压级、频谱等），因此校准系统所使用的标准声源具有普遍性、代表性。
4.设计的汽车鸣笛抓拍装置的现场校准方法及系统突破了目前国内外还没有统一的标准和规范来衡量汽车鸣笛抓拍装置的技术指标和精度的局限性，为计量部门制定相应规范，开展相关研究提供了技术思路。
5.通过对汽车鸣笛抓拍装置进行校准研究，可以为其产品研发和质量升级提供有效的技术保障，提高企业在产品研发过程中各项性能指标的要求。
附图说明
图1为本发明中汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统的安装示意图。
图2为本发明中传动装置的示意图。
图3为本发明中汽车鸣笛抓拍装置现场校准的坐标匹配原理图。
图4为本发明对汽车鸣笛抓拍装置定位精度的校准示意图。
图5为本发明对汽车鸣笛抓拍装置空间分辨力的校准示意图。
图6为本发明对汽车鸣笛抓拍装置声压级的校准示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体实施方式和附图对本发明校准方法及系统作进一步描述，从而本发明的有益效果将进一步明确。
如图1所示为汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统的安装示意图。系统涉及汽车鸣笛抓拍装置1-1、支撑杆1-2、标准声源装置1-3、传动装置1-4、信号发生采集分析系统1-5和计算机1-6。所述的汽车鸣笛抓拍装置1-1固定安装于支撑杆1-2上，传动装置1-4用于负载标准声源装置1-3，负责声源的运动，在汽车鸣笛抓拍装置1-1的现场校准过程中调整声源的位置，使其正对汽车鸣笛抓拍装置1-1的麦克风阵列，尤其校准空间分辨力指标时可以满足调整两声源之间的距离的要求。所述的信号发生采集系统1-5分为信号发生模块和数据采集分析模块，数据采集分析模块事先对市场上各类汽车基本款式喇叭的电声特性（包括声压级、频谱等）进行了采集与分析，由此将数据信息反馈给信号发生模块，产生模拟汽车喇叭鸣笛声的输出声信号给标准声源装置1-3。所述的标准声源装置1-3用来模拟实际汽车鸣笛喇叭，其输出声压级可调，范围为30~130dBA，频率覆盖范围为100Hz~12000Hz。所述的计算机1-6上位机程序能够接收传动装置1-4上激光测距仪的反馈信息，从而控制传动装置1-4带动标准声源移动，同时输出标准声源装置的位置值，此外使用VC程序采集声压级，再把所采集的声压数据同步记录、显示和存储，并确保可对测量数据进行后处理，最后得到的数据后处理结果。
如图2所示为传动装置的示意图。传动装置调整标准声源的位置，三个自由度（X轴2-1、Y轴2-2、Z轴2-3）能够灵活控制标准声源在物理空间中的位置，并反馈标准声源的位移值，通过其上的激光测距仪2-4可将整个装置的实时位置信息反馈给上位机，从而控制三个轴的行走路径，使标准声源到达所设置的测量点的物理空间位置上。传动装置能在横向和纵向方向上能够调整两声源之间的距离以满足空间分辨力的校准要求。
一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准方法，使用上述的汽车鸣笛抓拍装置校准系统，包括以下步骤：
步骤一：将汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统按图1实际工作状况安装完毕后，在进行校准工作之前，首先需要对物理空间坐标与上位机程序界面定位结果坐标的匹配。如图3所示，将汽车鸣笛抓拍装置的声阵列传感器中心投影到地面的坐标点作为上位机程序界面输出结果的坐标系原点3-1，同时将所设道路测量区域的长度Y宽度X以及标准声源的安装高度Z输入给上位机，上位机系统会根据角度换算自动与摄像头视角进行匹配，接着按照“十字形”分割方法将汽车鸣笛抓拍装置摄像头拍摄的视野区域分割为四个区域，测量视野的四个顶点的物理空间实际坐标并输入给上位机系统进行匹配后，再在所分割的四个区域内随机测量几个点进一步进行坐标匹配，实现系统输出鸣笛定位点的坐标与其物理空间位置坐标的匹配。
步骤二：如图4所示，在实际道路上将道路按横纵方向划分为若干个网格，传动装置上的激光测距仪将标准声源的实时位置信息反馈给上位机，从而控制三个轴的行走路径，使标准声源到达所设的测量点的物理空间位置上（网格线交点处）。在标准声源到达指定测量点位置时，信号发生采集系统输出声信号使标准声源装置发声，汽车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源，产生声相云图，输出所定位出的声源坐标值。将所设置的测量点的实际物理空间坐标与汽车鸣笛抓拍装置定位输出的声源坐标进行定位精度指标的比较，实现对定位精度指标的校准。
步骤三：如图5所示，为了对汽车鸣笛抓拍装置的空间分辨力指标进行校准，将两个标准声源装置安装于同一个轴上。信号发生采集系统输出声信号使标准声源装置发声，汽车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源，产生声相云图，通过调整传动装置横向和纵向方向上两声源之间的距离，使汽车鸣笛抓拍装置抓拍的两个声源的声相云图相切，将此时传动装置上两个声源的位置信息反馈给上位机程序，并记录两个声源之间的距离值。至此，完成了汽车鸣笛抓拍装置的横向、纵向空间分辨力的校准工作。
步骤四：如图6所示，在汽车鸣笛抓拍装置6-1正对摄像头1m前的位置处放置已校准标准传声器6-2，信号发生采集系统6-3输出声信号使标准声源装置6-4发声，汽车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源，在计算机6-5上位机软件界面上输出所抓拍的标准声源的声压级，同时，信号发生采集系统6-3采集标准传声器6-2采集的声信号，输出标准声压级。将采集的标准声压级与汽车鸣笛抓拍装置输出所抓拍的标准声源的声压级进行比较，从而完成了声压级的校准工作。
综上，本发明对汽车鸣笛抓拍装置的定位精度、空间分辨力和声压级指标提供了校准方法，同时搭建汽车鸣笛抓拍装置的现场校准系统，主要包括汽车鸣笛抓拍装置、支撑杆、标准声源装置、传动装置、信号发生采集分析系统和计算机，其中传动装置可以调整不同距离间隔的两个标准声源组合，可实现横向、纵向空间分辨力参数的校准。表明该系统可以成为汽车鸣笛抓拍装置现场校准有用工具，便于用户分析，为操作员提供了很大的灵活性。

Claims (3)

1.一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准系统，包括汽车鸣笛抓拍装置、支撑杆、标准声源装置、传动装置、信号发生采集分析系统和计算机，其特征在于：所述的汽车鸣笛抓拍装置固定安装于支撑杆上，支撑杆立于道路上，传动装置用于负载标准声源装置，负责声源的运动，信号发生采集分析系统分为信号发生模块和数据采集分析模块，通过上位机软件控制界面程序利用数据采集分析模块对实际汽车喇叭进行了采集分析，能够涵盖市场上各类汽车基本款式喇叭的电声特性（包括声压级、频谱等），由此对信号发生模块的输出信号进行控制，产生声信号，同时上位机软件控制界面程序能够控制传动装置带动标准声源移动。
2.根据权利要求1所述的汽车鸣笛抓拍装置的现场校准系统，其特征在于：所述的传动装置在汽车鸣笛抓拍装置的现场校准过程中调整声源的位置，使其正对麦克风阵列，三个自由度能够灵活控制标准声源在物理空间中的位置，以及横向和纵向方向上能够调整两声源之间的距离以满足空间分辨力的校准要求。
3.一种汽车鸣笛抓拍装置的现场校准方法，使用权利要求1至2中任意一项汽车鸣笛抓拍装置的现场校准系统，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在进行校准工作之前，首先需要对物理空间坐标与上位机程序定位结果坐标的匹配。将汽车鸣笛抓拍装置的声阵列传感器中心投影到地面的坐标点作为上位机程序界面输出结果的坐标系原点，同时将所设道路测量区域的长度宽度以及标准声源的安装高度输入给系统，系统会根据角度换算自动与摄像头视角进行匹配；
步骤二：传动装置上的激光测距仪将标准声源的实时位置信息反馈给上位机，从而控制三个轴的行走路径，使标准声源到达所设的测量点的物理空间位置上（网格线交点处）；在标准声源到达指定测量点位置时，信号发生采集系统输出声信号使标准声源装置发声，汽车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源，产生声相云图，输出所定位出的标准声源坐标值；将所设置的测量点的实际物理空间坐标与汽车鸣笛抓拍装置定位输出的标准声源坐标进行定位精度指标的比较，实现对定位精度指标的校准；
步骤三：信号发生采集系统输出声信号使标准声源装置发声，汽车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源，产生声相云图，通过调整传动装置横向和纵向方向上两声源之间的距离，使汽车鸣笛抓拍装置抓拍的两个声源的声相云图相切，将此时传动装置上两个声源的位置信息反馈给上位机，并记录两个声源之间的距离值；至此，完成了汽车鸣笛抓拍装置的横向、纵向空间分辨力的校准工作；
步骤四：在汽车鸣笛抓拍装置正对摄像头1m前的位置处放置已校准标准传声器，信号发生采集系统输出声信号使标准声源装置发声，汽车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源，在上位机软件界面上输出所抓拍的标准声源的声压级，同时，信号发生采集系统采集标准传声器采集的声信号，输出标准声压级；将采集的标准声压级与汽车鸣笛抓拍装置输出所抓拍的标准声源的声压级进行比较，从而完成了声压级的校准工作。
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