CN111599203A - 一种机动车鸣笛抓拍装置关键参数测量方法研究 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机动车鸣笛抓拍系统测量方法的装置系统，包括：机动车鸣笛抓拍装置、支撑架、标准声源装置、传动及控制装置、信号采集分析系统与计算机。上述的抓拍系统安装在支撑架上，支撑架立于室内地面上，鸣笛抓拍系统装置用于采集监控区域内的音频信号；传动控制系统用于负责声源的运动，在校准过程中调整声源的位置；信号发生采集分析系统采用丹麦B&K公司的PULSE系统和传声器对实际机动车的喇叭进行了采集分析，通过控制PULSE系统来完成声频信号的产生，传声器接收到的信号直接输入PULSE进行分析。通过这个系统可以间接的对机动车鸣笛抓拍系统室内工作的定位精度、抓拍率与有效率和主旁瓣抑制比进行校准。
Description
技术领域
本发明涉及的内容是关于一种机动车鸣笛抓拍装置关键参数测量方法研究。
背景技术
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。司机乱鸣行为，不仅影响了市民的正常出行，也为文明的城市制造了不和谐的噪声，对乱鸣的抓拍治理非常有必要。但是仅仅依靠人工来判断鸣笛车辆，效率低下而且准确率不高。提升交通的文明程度，是创建文明城市的重要标志。目前，国内绝大多数城市内道路都禁止机动车鸣喇叭。
机动车鸣笛抓拍系统是一个类似于”电子警察的系统”，是交管部门监控系统中的重要组成部分。而车辆在马路中的交错与并行、行人及发动机等其他噪声对声音检测的影响、车辆行驶过程中坐标点实时追踪误差等等这些误差项，均会影响到系统的准确性。由于该行业刚刚兴起，相关计量及标准还未发行，因此对于市场上出现的各种鸣笛抓拍系统进行相关的校准和评价已经势在必行。
但是，机动车鸣笛抓拍系统的技术参数、精度、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，这对使用者造成很大的困扰。目前为止，经过大量、多方调研得知国内外也没有相关的计量方法和标准装置来衡量机动车鸣笛抓拍系统的技术指标和精度，这对计量部门开展相关研究提出了迫切的要求。综上所述，开展机动车鸣笛抓拍系统关键参数的测量方法研究具有重要的意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种机动车鸣笛抓拍系统关键参数测量方法的研究及其系统的方案，通过这个测量方法和系统可以客观的对机动车鸣笛抓拍系统室内实验进行空间定位精度、抓拍系统中的抓拍率与有效率和主旁瓣抑制比指标进行校准。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：一种机动车鸣笛抓拍系统的室内测量方法的校准装置系统包括：机动车鸣笛抓拍系统装置、支撑架、标准声源系统装置、传动控制系统装置、信号采集分析系统与计算机。上述的机动车鸣笛抓拍系统装置固定安装在支撑架上，支撑架立于室内地面上，鸣笛抓拍系统装置，其用于采集监控区域内的音频信号，并判断该音频信号中是否包含鸣笛声，若是，则识别该鸣笛声所属鸣笛车辆的车型信息；传动控制系统用于负责声源的运动，在机动车鸣笛抓拍系统的室内校准过程中调整声源的位置，以满足校准的要求；信号发生采集分析系统采用丹麦B&K公司的PULSE系统和传声器对实际机动车的喇叭进行了采集分析，通过控制PULSE系统来完成声频信号的产生，传声器接收到的信号直接输入PULSE进行分析。对PULSE系统的信号源输出声信号使用电脑VC程序控制，使传动系统带动传声器移动，同时采集声压级，再由VC编程把所采集的声压和传声器位移等数据同步记录、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。
本设计的优选技术方案，所述的是传动系统装置在机动车鸣笛抓拍系统装置中负责声源的运动位置，在基于波束形成原理的声源定位系统的校准过程中调整声源的位置，使其正对麦克风阵列或者逐步拉开两声源之间的距离以满足水平或者垂直空间定位精度的校准测量。如果以手动或者非精确方式完成对声源位置的控制，则对校准所需要的距离空间定位精度极低，难以精确的获得两声源之间的距离准确值，从而增加校准参数中的不确定度，影响校准结果。本设计采用电机带动丝杠传动滑块，通过滑块的移动带动安装在其上部的声源水平移动，可实现声源按照校准要求进行平移，极大的提高了校准效率和精度。为实现同时实现相向移动，设计了同轴反向丝杠的结构，利用电机驱动反向丝杠旋转，以达到更稳定精确的控制。同轴反向丝杠为在同一轴上两侧刻上相反旋向的螺纹，使其能够控制声源装置相向或相背移动。
本设计优选技术方案，所述的是基于丹麦B&K3560B PULSE系统平台进行二次程序开发调用的信号发生系统及数据采集分析系统，其中的传声器采用B&K 4189型自由声场传声器，功率放大器采用B&K 2716C型功率放大器。该系统使用电脑VC程序对PULSE系统的信号源输出声信号进行控制，其中是由传动系统带动声源移动。对PULSE系统的信号源输出声信号使用电脑VC程序控制，使传动系统带动传声器移动，同时采集声压级，再由VC编程把所采集的声压和传声器位移等数据同步记录、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。
本发明的有益效果为：
1.信号发生采集分析系统通过B&K 3560B PULSE系统发出包含幅值、频率等信息的电信号，信号经过功率放大器放大后输入给标准声源，发出fi频点下的声信号，代替了使用实际机动车在室内进行鸣笛，传声器将接收到的声波信号，返回给B&K 3560B PULSE系统的输入通道，并经过其内部程序分析得到标准声源的幅值和频率等参数，然后经VC控制软件调用读取后完成对标准声源系统的校准，确保声源定位系统的校准值能被溯源，方便进行机动车鸣笛抓拍装置的室内校准工作的测量。
2.本设计使用的标准声源如图3所示系统可以实现两大功能：一是近似点声源；二是满足声源的指向性要求，能够涵盖市场上各类机动车基本款式喇叭的电声特性。
3.到目前为止，经过大量、多方调研得知国内外还没有相关的计量方法和标准装置来衡量机动车鸣笛抓拍系统的技术指标和精度，本设计的机动车鸣笛抓拍系统关键参数测量方法为今后计量部门制定相应规范，开展相关研究提供了技术思路。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更好地理解本发明以及容易了解其中的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实例及说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1为机动车鸣笛抓拍系统室内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为本发明中标准声源的示意图；
图4为本发明对机动车鸣笛抓拍装置主旁瓣抑制比与空间定位精度的校准示意图；
图5为本发明对机动车鸣笛抓拍装置抓拍率与有效率的校准示意图；
具体实施方式
下面结合发明的实施方法及附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示为机动车鸣笛抓拍装置关键参数测量方法研究的装置示意图。系统包括鸣笛抓拍装置1-1、支撑架1-2、标准声源系统1-3、传动控制系统装置1-4、信号发生采集分析系统1-5和计算机1-6。上述的机动车鸣笛抓拍装置1-1固定安装在于支撑架1-2上，支撑架立于室内地面上，传动控制系统装置1-4在机动车鸣笛抓拍系统室内测量过程中，使其调整声源1-3的位置，让它正对麦克风阵列，采用电机带动丝杠传动滑块，通过滑块的移动带动安装在其上部的声源横向移动，实现声源按照校准要求进行平移，极大的提高了校准效率和精度，信号发生采集分析系统通过B&K 3560B PULSE系统发出包含幅值、频率等信息的电信号，信号经过功率放大器放大后输入给标准声源，发出fi频点下的声信号，代替了使用实际机动车在室内进行鸣笛，；传声器将接收到的声波信号，返回给B&K 3560B PULSE系统的输入通道，并经过其内部程序分析得到标准声源的幅值和频率等参数，然后经VC控制软件调用读取后完成对标准声源系统的校准，确保声源定位系统的校准值能被溯源，方便进行机动车鸣笛抓拍装置的室内校准工作的测量。
如图2所示为传动及控制装置的示意图。传动及控制系统装置在机动车鸣笛抓拍系统室内测量过程中，使其调整声源的位置，采用电机2-1带动丝杠2-2传动滑块2-3，通过滑块的移动带动安装在其上部的声源横向移动，可实现双声源的自动移动以及距离位移的反馈，使标准声源到达所设置的测量点的物理空间位置上。传动及控制装置在横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，实现声源按照校准要求进行平移，极大的提高了校准效率和精度。
一种机动车鸣笛抓拍装置关键参数测量方法研究的室内校准方法，该方法具体实施包括以下步骤：
步骤一：如图4所示，在标准声源装置系统正前方1m处布置工作标准传声器，设定声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi，调节输出电压幅值使标准传声器处声压级比背景噪声高40dB以上；移除工作标准传声器，将声阵列(鸣笛抓拍系统)的中心点正对标准声源的中心点，两个之间的中心位置相距1m；标准声源发出声信号，从0dB开始逐渐增大声阵列系统图形显示的动态范围，直到成像图形上出现旁瓣。每个距离间隔处的测量持续时间对于中心频率等于或小于160Hz的频带，测量时间至少为30秒；中心频率等于或大于200Hz的频带，测量时间至少为10s。读出此时成像图形上的声源主瓣声压级最大值L1i与旁瓣声压级最大值L2i。根据公式计算fi频点下的主旁瓣抑制比Di为：
Di＝L1i-L2i
步骤二：如图5所示，在标准声源装置系统正前方1m处布置工作标准传声器，设定声频信号发生器输出正弦信号的频率为fi，调节输出电压幅值使标准传声器处声压级比背景噪声高40dB以上；移除工作标准传声器，将声阵列(鸣笛抓拍系统)的中心点正对标准声源的中心点，两个之间的中心位置相距1m；用标准声源模拟机动车鸣笛，触发声源发出声信号，在有效抓拍区域内声源进行N次鸣笛，抓拍系统记录M次。M次记录中，“有效”抓拍P次。则捕获率和有效率的计算公式：
步骤三：如图4所示，传动及控制系统采用电机带动丝杠传动滑块，通过滑块的移动带动安装在其上部的声源横向移动，可实现双声源的自动移动以及距离位移的反馈，使标准声源到达所设置的测量点的物理空间位置；在标准声源到达指定测量点位置时，标准声源发出声信号通过信号发生采集系统输出，机动车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源发出的信号，产生声音云图，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机动车鸣笛抓拍装置定位输出的标准声源坐标进行水平与垂直定位精度指标的比较，观察声音云图与机动车运行图像是否一致，从而实现对定位精度指标的校准测量。
综上，本发明对机动车鸣笛抓拍系统装置的空间定位精度、抓拍系统特性中的抓拍率和有效率以及主旁瓣抑制比关键参数指标提供了测量方法，同时搭建机动车鸣笛抓拍装置的室内测量方法系统，包括机动车鸣笛抓拍系统装置、支撑架、标准声源系统装置、传动控制系统装置、信号采集分析系统与计算机，其中特征在于：机动车鸣笛抓拍系统装置固定安装在支撑架上，支撑架立于室内地面上，鸣笛抓拍系统装置，其用于采集监控区域内的音频信号，并判断该音频信号中是否包含鸣笛声，若是，则识别该鸣笛声所属鸣笛车辆的车型信息传动控制系统用于负责声源的运动，在机动车鸣笛抓拍系统的室内校准过程中调整声源的位置，以满足校准的要求，信号发生采集分析系统采用丹麦B&K公司的PULSE系统和传声器，通过控制PULSE系统来完成声频信号的产生，传声器接收到的信号直接输入PULSE进行分析。该系统可以成为机动车鸣笛抓拍系统关键参数测量方法的有用工具，便于用户分析，为使用者提供了很大的灵活性。
Claims (3)
1.一种机动车鸣笛抓拍室内关键参数校准系统，包括机动车鸣笛抓拍系统装置、支撑架、标准声源系统装置、传动控制系统装置、信号采集分析系统与计算机，其中特征在于：机动车鸣笛抓拍系统装置固定安装在支撑架上，支撑架立于室内地面上，鸣笛抓拍系统装置，其用于采集监控区域内的音频信号，并判断该音频信号中是否包含鸣笛声，若是，则识别该鸣笛声所属鸣笛车辆的车型信息传动控制系统用于负责声源的运动，在机动车鸣笛抓拍系统的室内校准过程中调整声源的位置，以满足校准的要求，信号发生采集分析系统采用丹麦B&K公司的PULSE系统和传声器，通过控制PULSE系统来完成声频信号的产生，传声器接收到的信号直接输入PULSE进行分析。
2.根据权利要求1所述的机动车鸣笛抓拍系统室内装置，其特征在于：传动控制系统装置在机动车鸣笛抓拍系统室内校准过程中，使其调整声源的位置，让它正对麦克风阵列，采用电机带动丝杠传动滑块，通过滑块的移动带动安装在其上部的声源横向移动，实现声源按照校准要求进行平移，极大的提高了校准效率和精度。
3.一种机动车鸣笛抓拍系统关键参数室内测量方法，使用权利要求1和2中任意一项机动车鸣笛抓拍系统室内关键参数测量方法的校准装置，其特征包括以下几个步骤：
步骤一：进行声源定位校准之前，防止声源声压级过大损坏扬声器。当电压幅值和功率放大倍数使扬声器发出超过135dB的声音时，提出超过声源最大幅值，点击确定后所有数值清零,接着将机动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程序界面输出结果的坐标系原点，同时将所设室内地面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，一些外在因素准备好以后，需要对声源进行精确定位。通过波束形成算法和机动车鸣笛声的频谱特点，对鸣笛机动车进行声学定位。
步骤二：在机动车鸣笛抓拍系统装置正对高清摄像头1m前的位置处放置已校准标准传声器，使鸣笛抓拍系统麦克风阵列的中心点正对标准声源的中心点，两中心位置相距1m，标准声源发出声信号通过信号发生采集系统输出，然后机动车鸣笛抓拍装置开始抓拍标准声源发出的信号，从0dB开始逐渐增大声源定位系统图形显示的动态范围，直到成像图形上出现旁瓣，读出此时成像图形上的声源主瓣声压级最大值与旁瓣声压级最大值，两瓣声压级最大值之差代表主旁瓣抑制比，从而完成了主旁瓣抑制比的校准测量。
步骤三：标准声源发出声信号通过信号发生采集系统输出，机动车鸣笛抓拍装置开始抓拍标准声源发出的鸣笛声，在有效抓拍区域内，抓拍系统保存的鸣笛记录次数占鸣笛总次数的比例，简称抓拍率；在一定次数鸣笛检验过程中，正确报告鸣笛次数占抓拍记录总次数的比例，简称有效率，以百分比表示，从而完成了抓拍率与有效率的校准测量；
步骤四：传动及控制系统采用电机带动丝杠传动滑块，通过滑块的移动带动安装在其上部的声源横向移动，可实现双声源的自动移动以及距离位移的反馈，使标准声源到达所设置的测量点的物理空间位置，极大地提高了校准效率和准确度；在标准声源到达指定测量点位置时，标准声源发出声信号通过信号发生采集系统输出，机动车鸣笛抓拍装置抓拍标准声源发出的信号，产生声音云图，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机动车鸣笛抓拍装置定位输出的标准声源坐标进行水平与垂直定位精度指标的比较，观察声音云图与机动车运行图像是否一致，从而实现对定位精度指标的校准测量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200828 |