CN110196098B - 基于心率变化的车辆声品质评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车试验技术领域，特别涉及一种基于心率变化的车辆声品质评价方法，包括：一、选择车辆声品质评价员；二、采集待评价工况条件下的待评价车辆的车内音频数据

作为待评价样本；三、采集回放车内音频数据A₀时评价员心率数据L₁，记录平均周期T₁、心率R峰均值H₁；四、采集不回放车内音频数据A₀时评价员的心率数据L₂；记录平均周期T₂、心率R峰均值H₂；五、计算平均周期的权重ω₁和心率R峰均值的权重ω₂，进而获得车辆声品质量化指标以判断车辆声品质。本发明操作简单，使用仪器价格较便宜，克服了主观评价中评价员因带有个人的情感而造成数据不准确、不合理的缺点，可接受性和可实践性较强。

Description

基于心率变化的车辆声品质评价方法

技术领域

本发明属于汽车试验技术领域，特别涉及一种基于心率变化的车辆声品质评价方法。

背景技术

目前，对车辆声品质的评价方法可分为主观评价和客观评价两种。主观评价是以人为主体，通过问卷调查或评审团主观评价试验的形式进行评价。客观评价是以声音的物理参数以及心理学客观参数为基础，通过测试分析响度、尖锐度、粗糙度、波动度等声音的客观参数来评价声音的优劣。

但是，主观评价的方法主要根据问卷调查方式、成对比较方式、排序方式对车辆声品质进行评价，受评价方式的限制，主观评价方法仅能进行多样本比较或等级划分，而无法给出具体的比例尺度。车辆声品质客观评价方法是以声音固有的指标为研究对象,并着力寻找对心理影响较大的声音指标从而提高车辆声品质客观评价有效性和准确性,在时频域内声音固有的物理指标众多,不同指标排列组合得到的综合指标类别、数量巨大，因而对车辆声品质客观评价指标的选取存在大量分歧。

专利号为ZL201611006119.5的中国专利公开了一种基于瞳孔直径的评价方法，是为避免照度变化对评价数据的影响，需建立照度-瞳孔直径模型，照度-瞳孔直径模型的建立使得模型更加复杂、操作更加繁琐、增大了数据库数据。

为此，人们急需寻求一种能够客观的、有效的、准确的方法评价车辆声品质的方法。一些研究发现，当人们受到外界刺激变化时，情绪发生变化时心率会发生变化。公告号为CN105982678A的专利公开了一种根据心率与呼吸判断情绪的方法，克服了以往测定情绪而出现的浮动状况，过程简单，结果直观。噪音干扰时，人的情绪发生变化，进而人的心率也发生变化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种基于心率变化的车辆声品质评价方法，操作简单，使用仪器价格较便宜，克服了主观评价中评价员因带有个人的情感而造成数据不准确、不合理的缺点，可接受性和可实践性较强。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述基于心率变化的车辆声品质评价方法，包括以下步骤：

步骤一、选择车辆声品质评价员；

步骤二、将音频样本采集装置固定于待评价工况条件下的待评价位置处，采集音频数据

作为待评价样本；

步骤三、评价员坐于车辆座椅处，佩戴高保真耳机，回放所采集的车内音频数据A₀，使用心率采集装置采集评价员在测试时间t内的心率数据L₁，录平均周期T₁，心率R峰均值H₁；

步骤四、评价员坐于车辆座椅处，佩戴高保真耳机，不播放音频，使用心率采集装置采集评价员在测试时间t内的心率数据L₂，记录平均周期T₂，心率R峰均值H₂；

步骤五、通过数据处理装置利用心率数据L₁与心率数据L₂计算平均周期的权重ω₁和心率R峰均值的权重ω₂，进而获得车辆声品质量化指标以判断车辆声品质。

其中，优选方案为：

所述步骤三中平均周期T₁是指播放车内音频数据A₀的测试时间t与该时间段内完整最小周期个数n₁的比值，T₁＝t/n₁；步骤四中，平均周期T₂是指不播放音频数据时测试时间t与该时间段内完整最小周期个数n₂的比值，T₂＝t/n₂。

所述步骤三中，心率R峰均值H₁是指播放音频数据A₀时在测试时间t内所有R峰的平均值；所述步骤四中，心率R峰均值H₂是指不播放音频时在测试时间t内所有R峰的平均值。

所述步骤三和步骤四中的心率采集装置采用连接在PC端的快速心电检测仪。

所述步骤五中权重ω₁和ω₂的确定使用熵值法，具体步骤如下：

a.选取心率数据L₁记录的平均周期T₁和心率R峰均值H₁，选取心率数据L₂记录的平均周期T₂和心率R峰均值H₂，定义x_ij为第i个心率的第j个指标的数值(i＝1,2；j＝1,2)，其中x₁₁＝T₁、x₁₂＝H₁、x₂₁＝T₂、x₂₂＝H₂；

b.指标的归一化处理，各项指标的计量单位并不统一，通过下式对它们先进行标准化处理，即把指标的绝对值转化为相对值：

x′_ij为第i个心率的第j个指标的相对值(i＝1,2；j＝1,2)；

c.计算第j项指标下第i个心率占该指标的比重：

d.计算第j项指标的熵值：

其中k＝1/ln(2)>0，满足e_j≥0；

e.计算信息熵冗余度：

d_j＝1-e_j

f.计算各项指标的权值：

平均周期的权重：

心率R峰均值的权重：

所述步骤五中，车辆声品质量化指标为p，p＝ω₁T₂/T₁+ω₂H₁/H₂，当p小于设定阈值时，说明车辆声品质较好；当p大于设定阈值时，说明车辆声品质较差。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明首次提出基于心率变化的车辆声品质评价方法，该方法操作简单，使用仪器价格较便宜，可接受性、可实践性较强。

2、本发明首次提出基于心率变化的车辆声品质评价方法，该方法克服了主观评价中评价员因带有个人的情感而造成数据不准确、不合理的缺点。

3、本发明所使用仪器在消除误差干扰后均可多次使用，降低车辆声品质评价的成本，且可回收，高效环保。

附图说明

图1是本发明流程图。

图2是本发明实施例1的心率数据L₁和心率数据L₂监测图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例1：

如图1-2所示，本发明所述基于心率变化的车辆声品质评价方法，包括以下步骤：

步骤一、选择车辆声品质评价员；

步骤二、将HEAD acoustics公司生产的HMS III仿真人工头固定于待评价机动车待评价工况条件下的驾驶人位置处，使用SQLabII多通道测试系统采集音频数据A₀作为待评价样本；

步骤三、评价员坐于车辆座椅处，佩戴开放式高阻抗的(100Ω-300Ω)的HA III高保真耳机，回放所采集的车内音频数据A₀，使用力康快速心电检测仪采集评价员在测试时间t内的心率数据L₁，记录平均周期T₁，心率R峰均值H₁，力康快速心电检测仪连接到PC端；

步骤四、评价员坐于车辆座椅处，佩戴开放式高阻抗的(100Ω-300Ω)的HA III高保真耳机，不播放音频，使用力康快速心电检测仪采集评价员在测试时间t内的心率数据L₂；记录平均周期T₂，心率R峰均值H₂，力康快速心电检测仪连接到PC端；

步骤五、通过数据处理装置利用心率数据L₁与心率数据L₂计算平均周期的权重ω₁和心率R峰均值的权重ω₂，进而获得车辆声品质量化指标以判断车辆声品质，数据处理装置一般采用MATLAB软件进行仿真计算。

其中，步骤三中平均周期T₁是指播放车内音频数据A₀的测试时间t与该时间段内完整最小周期个数n₁的比值，T₁＝t/n₁；步骤四中，平均周期T₂是指不播放音频数据时测试时间t与该时间段内完整最小周期个数n₂的比值，T₂＝t/n₂；步骤三中，心率R峰均值H₁是指播放音频数据A₀时在测试时间t内所有R峰的平均值；所述步骤四中，心率R峰均值H₂是指不播放音频时在测试时间t内所有R峰的平均值。

所述步骤五中权重ω₁和ω₂的确定使用熵值法，具体步骤如下：

a.选取心率数据L₁记录的平均周期T₁和心率R峰均值H₁，选取心率数据L₂记录的平均周期T₂和心率R峰均值H₂，定义x_ij为第i个心率的第j个指标的数值(i＝1,2；j＝1,2)，其中x₁₁＝T₁、x₁₂＝H₁、x₂₁＝T₂、x₂₂＝H₂；

b.指标的归一化处理，各项指标的计量单位并不统一，通过下式对它们先进行标准化处理，即把指标的绝对值转化为相对值：

x′_ij为第i个心率的第j个指标的相对值(i＝1,2；j＝1,2)；

c.计算第j项指标下第i个心率占该指标的比重：

d.计算第j项指标的熵值：

其中，k＝1/ln(2)>0，满足e_j≥0；

e.计算信息熵冗余度：

d_j＝1-e_j

f.计算各项指标的权值：

平均周期的权重：

心率R峰均值的权重：

所述步骤五中，车辆声品质量化指标为p，p＝ω₁T₂/T₁+ω₂H₁/H₂，当p小于设定阈值时，说明车辆声品质较好；当p大于设定阈值时，说明车辆声品质较差，车辆声品质量化指标p的阈值一般取1.5。

Claims (4)

1.一种基于心率变化的车辆声品质评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、选择车辆声品质评价员；

步骤二、将音频样本采集装置固定于待评价工况条件下的待评价位置处，采集音频数据作为待评价样本；

步骤三、评价员坐于车辆座椅处，佩戴高保真耳机，回放所采集的车内音频数据A₀，使用心率采集装置采集评价员在测试时间t内的心率数据L₁，记录平均周期T₁，心率R峰均值H₁；

步骤四、评价员坐于车辆座椅处，佩戴高保真耳机，不播放音频，使用心率采集装置采集评价员在测试时间t内的心率数据L₂，记录平均周期T₂，心率R峰均值H₂；

步骤五、通过数据处理装置利用心率数据L₁与心率数据L₂计算平均周期的权重ω₁和心率R峰均值的权重ω₂，进而获得车辆声品质量化指标以判断车辆声品质；

所述步骤五中权重ω₁和ω₂的确定使用熵值法，具体步骤如下：

a.选取心率数据L₁记录的平均周期T₁和心率R峰均值H₁，选取心率数据L₂记录的平均周期T₂和心率R峰均值H₂，定义x_ij为第i个心率的第j个指标的数值，其中i＝1，2；j＝1，2；x₁₁＝T₁、x₁₂＝H₁、x₂₁＝T₂、x₂₂＝H₂；

b.指标的归一化处理，各项指标的计量单位并不统一，通过下式对它们先进行标准化处理，即把指标的绝对值转化为相对值：

x′_ij为第i个心率的第j个指标的相对值，其中i＝1，2；j＝1，2；

c.计算第j项指标下第i个心率占该指标的比重：

d.计算第j项指标的熵值：

其中k＝1/ln(2)>0，满足e_j≥0；

e.计算信息熵冗余度：

d_j＝1-e_j

f.计算各项指标的权值：

平均周期的权重：

心率R峰均值的权重：

所述步骤五中，车辆声品质量化指标为p，p＝ω₁T₂/T₁+ω₂H₁/H₂，当p小于设定阈值时，说明车辆声品质较好；当p大于设定阈值时，说明车辆声品质较差。

2.根据权利要求1所述的基于心率变化的车辆声品质评价方法，其特征在于，所述步骤三中平均周期T₁是指播放车内音频数据A₀的测试时间t与该时间段内完整最小周期个数n₁的比值，T₁＝t/n₁；步骤四中，平均周期T₂是指不播放音频数据时测试时间t与该时间段内完整最小周期个数n₂的比值，T₂＝t/n₂。

3.根据权利要求1所述的基于心率变化的车辆声品质评价方法，其特征在于，所述步骤三中，心率R峰均值H₁是指播放音频数据A₀时在测试时间t内所有R峰的平均值；所述步骤四中，心率R峰均值H₂是指不播放音频时在测试时间t内所有R峰的平均值。

4.根据权利要求1所述的基于心率变化的车辆声品质评价方法，其特征在于，所述步骤三和步骤四中的心率采集装置采用连接在PC端的快速心电检测仪。

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