CN110979178B - 一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车安全技术领域，具体公开了一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，包括语音播报系统和车载信息处理系统，语音播报系统包括用于在驾驶室进行声聚焦语音提醒的主扬声器组和用于在车辆内进行娱乐播放的副扬声器组；车载信息处理系统包括以下模块：信息采集模块：用于采集车辆行驶信息，车辆行驶信息包括路况信息和车载娱乐指令信息；信息处理模块：用于接收路况信息和车载娱乐指令信息，解析路况信息和车载娱乐指令信息的信号反馈，并根据信号反馈的组合设定应用场景；还用于根据应用场景设定控制策略和语音提醒内容，并通过控制策略控制主扬声器组与副扬声器组的播放组合。采用本发明的技术方案能提高语音提醒的抗干扰能力。

Description

一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，特别涉及一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，我国道路通车里程逐年增长，机动车保有量不断增加，道路交通运输日益繁忙，随之而来的是交通事故的日益频发。统计结果表明，驾驶人员未及时获取路况信息是导致交通事故的主要原因。

目前，驾驶员主要通过语音、图像方式实现人车交互，及时获取路况信息。例如，安全带未系提醒、车道保持辅助系统、胎压监测、疲劳驾驶提示等。

语音提醒方式在实际操作中存在诸多缺点和不足。一方面，提示音很容易受到外界噪声干扰，例如车辆在恶劣路况、高速行驶或是开窗行驶过程中，很容易受到路噪、风噪、动力总成噪声及其他噪声影响，存在驾驶员接收不到或接收不完全提醒信息的情况。另一方面，部分提示音(如导航提示音)会打断或干扰车载娱乐设施正常运行。两者都会对驾驶员的正常行驶造成干扰。

为此，需要一种增强语音提醒且抗干扰能力强的提醒装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，以提高语音提醒信息的抗干扰能力。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，包括语音播报系统和车载信息处理系统，所述语音播报系统包括用于在驾驶室进行声聚焦语音提醒的主扬声器组和用于在车辆内进行娱乐播放的副扬声器组；

所述车载信息处理系统包括以下模块：

信息采集模块：用于采集车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括路况信息和车载娱乐指令信息；

信息处理模块：用于接收路况信息和车载娱乐指令信息，解析路况信息和车载娱乐指令信息的信号反馈，并根据信号反馈的组合设定应用场景；还用于根据应用场景设定控制策略和语音提醒内容，并通过控制策略控制主扬声器组与副扬声器组的播放组合。

基础方案原理及有益效果如下：

1.副扬声器组的设置，由于车辆在恶劣路况、高速行驶过程中，驾驶员很容易受到路噪、风噪、动力总成噪声及其他噪声影响，使得驾驶员长期驾驶过程中容易犯困，注意力不集中容易而出现事故。本方案的副扬声器组可以进行娱乐播放，例如播放音乐、广播等，可以让驾驶员大气精神集中注意力，避免犯困导致事故。

2.主扬声器组的设置，本方案能够采集路况信息，并通过声聚焦方式进行语音提醒，声聚焦原理类似于立体声的原理，可以将声场能量集中在驾驶员区域，从而实现语音提醒的效果增强。一方面能够有效提升车厢内部语音提醒的音量，并与车厢外部噪声在驾驶员处形成声场的区别，同时能有效区别车内驾驶员区域声场和乘客区域声场，能实现即时有效的提醒，抗干扰能力强。

3.信息处理模块的设置，由于娱乐播放在主扬声器组对路况进行提醒时，也会造成干扰，而信息处理模块可以解析路况信息和车载娱乐指令信息的信号反馈，信号反馈为接收路况信息或车载娱乐指令信息的有和无，因此可以根据信号反馈的组合预设多种应用场景，便于根据多种应用场景设定出多种控制策略，从而方便副扬声器组与主扬声器组语音输出的调节设置，进一步提高语音提醒的抗干扰能力。而传统的路况信息提醒通常与车载信息娱乐系统共用扬声器，在路况播报时不仅降低乘客收听舒适性，而且因没有专用扬声器容易受音量调节或关闭情况而错过或忽略重要路况信息，本方案采集路况信息后通过不同的策略控制扬声器，实现对提醒信息进行声聚焦，从而达到对驾驶员做特别加强提醒的效果，提醒的效果更好且不易受干扰。

进一步，信息采集模块具体包括以下子模块：

路况采集子模块：用于采集车辆行驶中的路况信息；

车载娱乐子模块：用于获取车载娱乐指令信息，所述车载娱乐指令信息包括音乐播放指令，所述信息处理模块根据车载娱乐指令信息控制副扬声器组进行音乐播放。

通过采集路况信息，使驾驶员在行车过程中能得到路况信息的及时提醒，例如转弯、上坡、避开障碍物等。

进一步，路况采集模块包括GPS、雷达和车载摄像头，所述车载信息处理系统还包括，

路况解析模块：用于对路况采集模块采集的路况信息进行解析，解析后的路况信息包括湿滑路面、急转弯、坡道、拥堵和视觉盲区。

通过路况解析模块的解析，便于制定相应的语音提醒信息。

进一步，主扬声器组为阵列设置的扬声器组，用于在驾驶室进行语音路况提醒信息的传递和声聚焦。

声聚焦原理类似于立体声的原理，可以将声场能量集中在驾驶员区域，从而实现语音提醒的效果增强。

进一步，主扬声器组包括若干个扬声器，若干个扬声器的阵列方式为，使声聚焦区域包含正常驾驶状态下的驾驶员头部区域的球面布置或弧线布置。

可以将声场能量集中在驾驶员头部区域，增强语音提醒的效果。

进一步，主扬声器组中的每个扬声器的频响曲线一致且等角度分布。

可以将声场能量集中在驾驶员头部区域，进一步增强语音提醒的效果。

进一步，副扬声器组包括第一副扬声器和第二副扬声器，所述第一副扬声器设置在驾驶室，所述第二副扬声器设置在非驾驶室。

由于第一副扬声器更靠近驾驶员，第一副扬声器相比于第二副扬声器对驾驶员的影响更大，将第一副扬声器和第二副扬声器区别设置，方便第一副扬声器和第二副扬声器的单独控制。

进一步，主扬声器组包括三个扬声器，按弧线布置，其中心线垂向于驾驶座椅，嵌入式布置于驾驶室顶衬；所述第一副扬声器为一个且固定在驾驶室车门上，所述第二副扬声器为三个且固定在非驾驶室的车门上。

主扬声器组和副扬声器的个数设置和位置设置能够精简整体的体积，同时还能保证其应有的效果。

进一步，播放组合包括主扬声器组和副扬声器组的启动、关停、调低音量或恢复音量指令。

便于提高语音提醒的效果。

进一步，信息采集模块、路况解析模块和信息处理模块通过集成电路连接；主扬声器组和副扬声器组之间通过线束与集成电路连接。

便于精简体积，方便安装。

附图说明

图1为一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置实施例一的逻辑示意图；

图2为一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置实施例一的声聚焦扬声器阵列布置示意图；

图3为一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置实施例一的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：

信息采集模块01、第一副扬声器02、第二副扬声器03、信息处理模块04、主扬声器组05、车载娱乐控制子模块06、声聚焦语音提醒子模块07。

实施例一

如图1、图3所示，一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，包括语音播报系统和车载信息处理系统。

语音播报系统包括主扬声器组05和副扬声器组。

车载信息处理系统包括信息采集模块01、路况解析模块和信息处理模块04。

信息采集模块01：用于采集车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括路况信息和车载娱乐指令信息；

信息采集模块01具体包括以下两个子模块：

路况采集子模块：用于实时采集车辆行驶中的路况信息，并在线处理。本实施例中，路况采集模块包括GPS、雷达和车载摄像头。本实施例中，GPS、雷达和车载摄像头等装置基于车辆现有的结构，属于现有技术，本方案不涉及对其进行改进，因此不作赘述。

车载娱乐子模块：用于获取车载娱乐指令信息，所述车载娱乐指令信息包括音乐播放指令，所述信息处理模块04根据车载娱乐指令信息控制副扬声器组进行音乐播放。可为乘客发出的指令，也可为驾驶员发出的指令。

路况解析模块：用于对路况采集模块采集的路况信息进行解析，解析后的路况信息包括湿滑路面、急转弯、坡道、拥堵和视觉盲区。

信息处理模块04：用于接收路况信息和车载娱乐指令信息，解析路况信息和车载娱乐指令信息的信号反馈，并根据信号反馈的组合设定应用场景；还用于根据应用场景设定控制策略和语音提醒内容，并通过控制策略控制主扬声器组05与副扬声器组的播放组合。

其中，信号反馈包括两种状态，状态一是，接收到(有)；状态二是，未接收到(无)。在本实施中，接收到的状态表示信号反馈解析子模块接收到了路况信息或车载娱乐指令信息，未接收到的状态表示信号反馈解析子模块没有接收到路况信息或车载娱乐指令信息。因此信号反馈的组合有2X2总计四种，应用场景也有四种，本实施例中分别将应用场景标记为应用场景A、应用场景B、应用场景C和应用场景D。为了应对四种应用场景，本实施例中也相应的设置有四种控制策略。具体如下表所示：

播放组合包括主扬声器组05和副扬声器组的启动、关停、调低音量或恢复音量指令。

信息采集模块01具体还包括以下子模块：

声聚焦语音提醒子模块07：用于根据路况信息和控制策略控制主扬声器组05进行声聚焦语音提醒；声聚焦语音提醒的内容根据路况解析模块解析出的路况信息来进行具体设置。

车载娱乐控制子模块06：用于根据车载娱乐指令信息和控制策略控制副扬声器组进行音乐播放。

语音播报系统包括用于在驾驶室进行声聚焦语音提醒的主扬声器组05和用于在车辆内进行娱乐播放的副扬声器组；

主扬声器组05为阵列设置的扬声器组，用于在驾驶室进行语音路况提醒信息的传递和声聚焦。如图2所示，主扬声器组05包括三个扬声器，阵列方式包括球面布置和弧线布置，三个扬声器球面布置或弧线布置的目的是，使声聚焦区域包含正常驾驶状态下的驾驶员头部区域，实现语音提醒播报的声场增强，提升抗干扰性。本实施例中按弧线布置，每个扬声器的频响曲线一致且等角度分布，其中心线垂向于驾驶座椅，嵌入式布置于驾驶室顶衬。

副扬声器组包括第一副扬声器02和第二副扬声器03，第一副扬声器02为一个且固定在驾驶室车门上，所述第二副扬声器03为三个且固定在非驾驶室的车门上。

信息采集模块01、路况解析模块和信息处理模块04通过集成电路连接；主扬声器组05和副扬声器组之间通过线束与集成电路连接。语音播报系统中的第一副扬声器02、第二副扬声器03和主扬声器组05之间通过线束与集成电路连接。

具体实施方式：

本实施例中，信息处理模块04能够接收路况信息和车载娱乐指令信息，并解析路况信息和车载娱乐指令信息的信号反馈。信号反馈的组合有四种，应用场景也分为应用场景A、应用场景B、应用场景C和应用场景D。

例如，出现应用场景A时，说明路况采集子模块有路况信息需给信息处理模块04进行处理，要求向驾驶员播报路况；同时车载娱乐子模块06将车载娱乐指令信息给信息处理模块04，要求播放音乐，车载娱乐指令信息可为乘客此时发出的指令，也可是驾驶员发出的指令；

因此，信息处理模块04在解析路况信息后，信号反馈为两种状态中之一的接收到(有)；信息处理模块04在解析车载娱乐指令信息后，信号反馈也为两种状态中之一的接收到(有)。同理，根据信号反馈的状态来反向判断当前应用场景为应用场景A；

与应用场景A对应的控制策略举例如下：启动阵列分布的主扬声器组05进行语音提醒播报路况，同时将副扬声器组中的第一副扬声器02切换至播报路况，与主扬声器组05同时播报路况信息。然后开启或保持开启副扬声器组中的第二副扬声器03播放音乐；

本实施例中，路况信息经声聚焦的主扬声器组05增强，同时第一副扬声器02切换为与主扬声器组05同频道信息，驾驶员得到路况提醒得到显著增强且不易受干扰。

出现应用场景B时，说明路况采集子模块不用给信息处理模块04发送路况信息，无需向驾驶员播报路况；但是车载娱乐子模块06有车载娱乐指令信息需要发送给信息处理模块04，要求播放音乐，车载娱乐指令信息可为乘客此时发出的指令，也可是驾驶员发出的指令。信息处理模块04在解析路况信息后，信号反馈为两种状态中之一的未接收到(无)；信息处理模块04在解析车载娱乐指令信息后，信号反馈也为两种状态中之一的接收到(有)。同理，根据信号反馈的状态来反向判断当前应用场景为应用场景B；

与应用场景B对应的控制策略举例如下，停用阵列分布的主扬声器组05，将副扬声器组中的第一副扬声器02和第二副扬声器03一起播放音乐。

出现应用场景C时，说明路况采集子模块有路况信息需给信息处理模块04进行处理，要求向驾驶员播报路况；但是车载娱乐子模块06没有车载娱乐指令信息需发送给信息处理模块04，无需播放音乐。信息处理模块04在解析路况信息后，信号反馈为两种状态中之一的接收到(有)；信息处理模块04在解析车载娱乐指令信息后，信号反馈也为两种状态中之一的未接收到(无)。同理，根据信号反馈的状态来反向判断当前应用场景为应用场景C；

与应用场景C对应的控制策略举例如下，启用阵列分布的主扬声器组05，将副扬声器组中的第一副扬声器02和主扬声器组05一起播报路况，第二副扬声器03停用。

出现应用场景D时，说明路况采集子模块没有路况信息需给信息处理模块04进行处理，无需向驾驶员播报路况；同时车载娱乐子模块06也没有车载娱乐指令信息需发送给信息处理模块04，无需播放音乐。信息处理模块04在解析路况信息后，信号反馈为两种状态中之一的为未接收到(无)；信息处理模块04在解析车载娱乐指令信息后，信号反馈也为两种状态中之一的未接收到(无)。同理，根据信号反馈的状态来反向判断当前应用场景为应用场景D；

与应用场景D对应的控制策略举例如下，停用主扬声器组05和副扬声器组。

综上所述，本方案提供的一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，有以下几个方面的有益效果：与现有的语音模式相比，该装置能够借助信息处理模块04和主扬声器组05，同时实现驾驶员区域的语音提醒播报和信息娱乐系统播放的功能切换，并且通过声聚焦方式布置的主扬声器组05实现语音提醒播报的声场增强，提升抗干扰性。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于，所述基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置还包疲劳驾驶检测系统，所述疲劳驾驶检测系统包括车内摄像头，以及以下模块；

动作采集模块：用于通过车内摄像头并且在固定的时间周期内采集驾驶员的动作视频；

动作解析模块：从动作视频中选取出关键帧，从选取出的每一个关键帧中提取驾驶员的头部关键点；根据每一个关键帧中提取出的头部关键点构造出该关键帧中头部的动作识别特征；根据关键帧时间窗将每一关键帧的动作识别特征组合成一个连贯的头部动作；判定头部动作与标准动作模板之间的差别(即检测驾驶员的头部在时间周期内是否产生上下晃动)，若差别小于某一阈值，则判定驾驶员做出该指定动作-疲劳驾驶(即存在头部上下晃动的情况，有疲劳驾驶的风险)。

信息处理模块：还用于在动作解析模块判定驾驶员为疲劳驾驶时，根据应用场景A的控制策略控制主扬声器组05和副扬声器组，使主扬声器组05播放指定提示内容提醒驾驶员，使第二副扬声器组播放驾驶员预设的音乐列表中的音乐。

音乐播放设置模块：用于获取音乐列表中音乐的风格，并将音乐列表中的音乐根据风格进行排列，排列方式为不同风格的音乐进行间隔排列，使得相邻之间的音乐的风格均不同。通过不同风格的音乐之间的播放切换，能够刺激驾驶员的神经，避免长时间同种风格的音乐而引起疲劳驾驶。且结合利用声聚焦提醒的主扬声器组，进一步降低疲劳驾驶存在的风险。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于，包括语音播报系统和车载信息处理系统，所述语音播报系统包括用于在驾驶室进行声聚焦语音提醒的主扬声器组和用于在车辆内进行娱乐播放的副扬声器组；

所述车载信息处理系统包括以下模块：

信息采集模块：用于采集车辆行驶信息，所述车辆行驶信息包括路况信息和车载娱乐指令信息；

信息处理模块：用于接收路况信息和车载娱乐指令信息，解析路况信息和车载娱乐指令信息的信号反馈，并根据信号反馈的组合设定应用场景；还用于根据应用场景设定控制策略和语音提醒内容，并通过控制策略控制主扬声器组与副扬声器组的播放组合。

2.根据权利要求1所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述信息采集模块具体包括以下子模块：

路况采集子模块：用于采集车辆行驶中的路况信息；

车载娱乐子模块：用于获取车载娱乐指令信息，所述车载娱乐指令信息包括音乐播放指令，所述信息处理模块根据车载娱乐指令信息控制副扬声器组进行音乐播放。

3.根据权利要求2所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述路况采集子模块包括GPS、雷达和车载摄像头，所述车载信息处理系统还包括，

路况解析模块：用于对路况采集子模块采集的路况信息进行解析，解析后的路况信息包括湿滑路面、急转弯、坡道、拥堵和视觉盲区。

4.根据权利要求1所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述主扬声器组为阵列设置的扬声器组，用于在驾驶室进行语音路况提醒信息的传递和声聚焦。

5.根据权利要求4所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述主扬声器组包括若干个扬声器，若干个扬声器的阵列方式为，使声聚焦区域包含正常驾驶状态下的驾驶员头部区域的球面布置或弧线布置。

6.根据权利要求5所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述主扬声器组中的每个扬声器的频响曲线一致且等角度分布。

7.根据权利要求6所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述副扬声器组包括第一副扬声器和第二副扬声器，所述第一副扬声器设置在驾驶室，所述第二副扬声器设置在非驾驶室。

8.根据权利要求7所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述主扬声器组包括三个扬声器，按弧线布置，其中心线垂向于驾驶座椅，嵌入式布置于驾驶室顶衬；所述第一副扬声器为一个且固定在驾驶室车门上，所述第二副扬声器为三个且固定在非驾驶室的车门上。

9.根据权利要求1所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述播放组合包括主扬声器组和副扬声器组的启动、关停、调低音量或恢复音量指令。

10.根据权利要求9所述的基于声聚焦的智能车驾驶员语音提醒装置，其特征在于：所述信息采集模块、路况解析模块和信息处理模块通过集成电路连接；主扬声器组和副扬声器组之间通过线束与集成电路连接。

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