CN114312558A - 一种用于在汽车上实现低速提示音avas和主动声增强ase的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，通过两个处理单元协同进行低速提示音和主动声增强处理，并配合后端AVAS模块实现低速提示音和主动声增强功能。该系统实现低速提示音功能时无需在同一车机系统装置中配置额外的专供低速提示音扬声器使用的模拟音频通道，后端AVAS模块采用共用某一路车内模拟音频通道和使用单独的PWM脉宽调制传输通道相结合的形式实现低速提示音功能，并具备工作模式判断与切换功能。采用该系统生成的声音可随车辆状态及用户驾驶风格的变化而改变和匹配，从而有效地传递信息给其他道路使用者并增强或改变驾乘过程中声音感知。
Description
技术领域
本发明属于汽车工程技术领域，主要涉及汽车低速提示音、汽车主动发声、声音增强技术。
背景技术
随着汽车减振降噪技术的进步和电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车的发展，汽车的车外和车内噪声总体显著降低，尤其是电动汽车等新能源汽车。显著降低的车外噪声使得汽车在道路交通中，相对不易被其他交通参与者尤其是行人所注意和发现，增加了安全风险，因此，按联合国ECE-R138《针对安静道路行驶车辆可听度降低的要求》，各国制定了电动车(含具有纯电行驶模式的混合动力车辆)低速提示音(Acoustic VehicleAlerting System,AVAS)法规标准，即通过增加一个汽车提示音系统，当汽车行驶车速低于一定数值时，由该系统发出提示声音，以传递信息给其他道路使用者，该系统需具备跟踪车辆状态并发出不同调整的提示声音的功能。中华人民共和国国家标准GB/T 37153-2018《电动汽车低速提示音》对低速提示音系统的功能及声音相关特征(总声压级、1/3倍频程声压级、频移及暂停开关等)进行了具体规定。根据这些法规及国家标准的规定，车辆所装备的汽车低速提示音系统需具备跟踪汽车车速等车辆状态，向车外其他道路使用者发出特定频率成分和声压级的声音的功能，且发出的声音需随着车速的变化而变化。目前，满足以上法规及标准要求的低速提示音系统的主要实现形式为独立于汽车车机系统装置(In-VehicleInfotainment System,IVI)的独立模块或装置，该装置通过对车速等车辆状态的跟踪，在特定的处理单元上运行软件程序并生成符合法规标准要求且具有设计差异性的数字音频信号、经过数模转换并通过功率放大器放大后通过安装在车外的扬声器播放，以提醒其他交通参与者。
另一方面，车辆行驶过程尤其是加速过程中的发动机噪声，特别是大功率大扭矩和加速性能好的运动型、竞速型汽车(“跑车”)的发动机噪声，往往会给用户带来“力量感”、“动力感”的正面感受。部分汽车品牌，尤其是运动型、竞速型汽车品牌也会将其特定的发动机噪声作为品牌特征的一部分。而电动汽车等新能源汽车的发展及传统燃油汽车的技术进步，车辆发动机噪声的显著降低或消失，导致也导致车辆驾乘人员，尤其是驾驶员的听觉感受，驾驶感受发生较大改变，长期的低噪声甚至会引起驾驶员的疲劳，增加安全风险。因此，主动声增强(Active Sound Enhancement,ASE)技术方法及系统设备开始使用。主动声增强也被称作主动声浪、数字声浪、数字声场或发动机声增强、主动声均衡等，即通过主动地由车内音响系统的扬声器发出跟随车辆状态，诸如车速、动力系统转速、加速踏板开度等，在特定的处理单元上运行软件程序并生成与这些车辆状态中的部分或全部参数相关联且随着这些车辆状态改变而改变的声音，一般为模拟某种特定的发动机声音或其他声音，并通过车内音响系统的扬声器播放出来以人为的增加车内总噪声，改变驾乘者听觉主客观体验的技术及设备。目前，汽车主动声增强设备一般为集成在汽车车机系统装置 (In-VehicleInfotainment System,IVI)中或通过独立硬件模块实现。
目前，汽车低速提示音和汽车主动声增强的技术及设备基本均为分别实现或仅为满足法规要求配置AVAS功能和主动声增强功能。从技术实现路径上，两种技术的实现原理及装置相似性很高，即均通过对相似车辆状态的跟踪(一般通过对车辆CAN或CAN-FD协议的读取)，在特定的处理单元上运行软件程序(一般为DSP、MCU或SOC芯片)并生成随着这些车辆状态改变而改变的数字音频信号，经过数模转换并通过功率放大器放大后在车外或车内的扬声器上播放，因此，两种功能可以在相同的同一套硬件系统，如车机系统(IVI)上同时实现，在满足法规、提升安全性、用户体验和驾乘满意度的基础上，显著降低开发成本。且可以利用车机系统相对更高的硬件配置、计算能力、存储与互联网访问和更新能力，实现更多的声音风格，达成更好的声音体验。
同时，由于现有的绝大部分车机系统在设计时仅配备了针对车内扬声器使用的音频通道，未配置额外的、供安装在车外的低速提示音扬声器使用的音频通道，且并未在设计车机系统时预留AVAS功能，若增加一路AVAS专用音频通道，需要对车机系统硬件进行设计变更，成本高，周期长。
此外，目前现有的低速提示音及主动声增强的声音设计无法对路况、流量、交通参与者行为等环境特征和用户驾驶习惯、驾驶风格、心情与微表情识别等用户特征信息作出适应性的调整。例如，当车辆在不同的交通流量、路段、道路条件等等实时交通状况下行驶时，比如行驶至放学时段学校等其他交通参与者多更需安全注意的区域时，AVAS系统发出声音的特征，如频率、声压级等无法自动进行适应性调整。不同用户在不同的驾驶心理需求下，对ASE声音的特性及倾向性有着不同的预期，现有ASE系统声音的特征，如频率、声压级，及开启情况等无法自动进行适应性的调整和优化。ASE和AVAS的声音风格或特征可选择数量相对有限，无法在线或及时更新等。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，达到在不增加车机现有模拟音频输出通道的情况下，通过共用车内音频通道，低成本实现低速提示音功能，又可同时实现主动声增强功能的目的；进一步还可以使生成的声音可随车辆状态及用户驾驶风格的变化而改变和匹配，从而有效地传递信息给其他道路使用者并增强或改变驾乘过程中声音感知。
为了达到上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提出的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其包括前端和后端。
所述前端包括车辆状态采集单元、数模转换及功放单元以及若干个处理单元。
其中，车辆状态采集单元负责实时采集车辆实时状态信息，并将信息解析提取后传递至处理单元，所述处理单元负责进行主动声增强ASE处理和/或低速提示音AVAS处理；所述车辆实时状态信息包括车速、车辆驱动系统转速、加速踏板开度、加速踏板开度变化率等。
在进行低速提示音AVAS处理时，由两个处理单元协同进行，采用两种处理模式，两种模式是根据车内扬声器系统是否有除AVAS之外的音频信号需要处理进行判断，当某一时刻仅有AVAS音频信号需要处理且AVAS所共用的车内扬声器系统不工作时，由与ASE相同的处理单元进行AVAS处理，为模式1，所生成的原始音频信号为数字音频格式；否则，由另外一个处理单元进行AVAS处理，为模式2，所生成的原始音频信号为PWM脉宽调制形式。
在进行主动声增强ASE处理时，由至少其中一个处理单元进行或者两个处理单元协同进行处理，实时计算并产生根据所述实时车辆状态变化而变化的原始音频数字信号。
所述数模转换及功放单元将原始音频信号处理后转换为模拟音频信号，输出给后端；
所述后端用于主动声增强ASE和低速提示音AVAS功能的声音实现与播放，包括共用车内模拟音频通道的AVAS输出模块，PWM-AVAS模块及车内扬声器和车外扬声器系统。所述前端生成的主动声增强ASE音频信号直接输出至车内扬声器和/或车外扬声器播放。所述前端生成的低速提示音AVAS音频信号通过AVAS输出模块和PWM-AVAS模块处理后，再输出至车内扬声器和/或车外扬声器播放。
其中，所述AVAS输出模块包含车内模拟音频通道占用取样判断电路和电路切换模块，其通过共用车内模拟音频通道，以数字音频形式传输音频信号，并判断所共用的车内模拟音频通道是否被其他音源或功能占用并进行相应的扬声器选择与关断。
所述PWM-AVAS输出模块与AVAS输出模块联动，在AVAS输出模块连接至AVAS扬声器时，PWM-AVAS模块断开，在AVAS输出模块连接至车内扬声器时，AVAS输出模块接通，接受前端以PWM脉宽调制形式传输的AVAS音频信号，将其转换为模拟音频信号经功率放大器放大后由AVAS扬声器播放。
根据本发明上面提供的技术方案可知，所述前端的功能在同一个车机系统装置或类似独立装置中的两个具有执行软件程序的处理单元协同实现，协同执行低速提示音和主动声增强的程序指令，并产生相应的原始音频数字信号，且该信号分别为数字音频形式和PWM脉宽调制形式的组合。其中，主动声增强功能的音频信号仅通过数字音频信号传输，经过数模转换及功放单元处理后转换为模拟音频信号，并传递至车内扬声器系统发出声音。而低速提示音的原始音频数字信号通过两种组合方式传输。低速提示音的声音播放通过后端实现。
根据本发明上面提供的技术方案可知，本发明所称后端，采用共用某一路车内模拟音频通道和使用单独的PWM脉宽调制传输通道相结合的形式实现，并具备工作模式判断功能。
根据本发明上面提供的技术方案可知，所共用的车内模拟音频通道在连接至原有的某一个或一路车内扬声器之前，先连接至AVAS模块，并在AVAS模块中设置一个工作模式判断装置。该装置通过判断所共用的车内模拟音频通道是否被除AVAS外的音频信号或功能占用，进行对应的通道选择。若识别到仅有AVAS音频信号输入，则关闭该共用的车内扬声器，同时接通AVAS扬声器发出警示音；若识别到车内扬声器被除AVAS外的音频信号或功能占用，则断开该共用车内模拟通道向AVAS扬声器的输出，同时接通该路车内扬声器，以确保该共用车内模拟音频通道在同一时间内仅驱动车内扬声器和AVAS扬声器中的一个，而不同时发声。当车内扬声器被除AVAS外的音频信号或功能占用，AVAS输出模块断开时，PWM-AVAS输出模块工作，接收由前端生成并以PWM脉宽调制方式传输的音频信号，转换为模拟音频信号后通过扬声器发出声音。
因此，本发明可同时实现低速提示音和主动声增强两种功能。
具体地，在本发明的技术方案中，所述后端的车内模拟音频通道占用取样判断电路负责对车内模拟音频通道是否被除AVAS外的音频信号或功能占用的进行判断，若识别到仅有 AVAS音频信号输入，则通过电路切换模块关闭该一个或一路车内扬声器，同时接通AVAS扬声器；若识别到车内扬声器被除AVAS外的音频信号或功能占用，则则通过电路切换模块断开该共用车内模拟通道向AVAS扬声器的输出，同时接通该一个或一路车内扬声器。
进一步，所述判断方式包括但不限于对该通道的电流、频率、幅值、持续时间等信号特征进行采集，亦可包括对前端数据处理单元工作状态的采集或同步。
进一步，所述PWM-AVAS输出模块在车内扬声器被除AVAS外的音频信号或功能占用， AVAS输出模块断开的情况下工作，接收由前端生成并以PWM脉宽调制方式传输的音频信号，包括PWM信号向模拟音频信号的转换、放大功能，也包括PWM-AVAS输出模块与AVAS输出模块联动与互锁功能。
本发明在以上技术方案的基础上，作为更进一步的优化，所述前端的处理单元还可以配置有主动声和低速提示音个性化处理模块，其用于对一组车辆状态与用户驾驶习惯参数的跟踪，将该组车辆状态与用户驾驶习惯参数与车辆类型、车辆行驶模式与状态、车辆位置、实时交通状况相关联，并对车辆状态与用户驾驶习惯参数的阈值进行分析和判断，生成用户驾驶风格，并通过对车辆状态与用户驾驶风格参数的实时匹配，生成与之关联的声音，输出至后端播放。
具体地：
对于低速提示音功能，个性化处理模块是：通过对一组车辆状态与用户驾驶习惯参数的跟踪，对该车或多个车辆、该驾驶员或乘坐人员在一段时间内的该组车辆状态与用户驾驶习惯参数的阈值进行分析和判断，识别和生成车辆状态和用户驾驶风格，选择相关联的声音特征数据库，通过对车辆关键状态与用户特定驾驶风格参数的实时匹配，生成与之关联的声音，通过后端低速提示音(AVAS)模块播放，以有效地传递信息给其他道路使用者。
对于主动声增强功能，个性化处理模块是：通过对一组车辆状态与用户驾驶习惯参数的跟踪，该组车辆状态与用户驾驶习惯参数与车辆类型、车辆行驶模式与状态、车辆位置、实时交通状况相关联，并对用户驾驶习惯参数的阈值进行分析和判断，识别和生成车辆状态和用户驾驶风格，选择相关联的声音特征数据库，通过对车辆状态与用户驾驶风格参数的实时匹配，生成与之关联的声音，通过车内音响系统的扬声器播放，以增强或改变用户驾乘过程中声音感知。
进一步，本发明中，所述前端的处理单元中还配置有用于ASE和AVAS声音特征和声音风格样本的用户自定义设计和修改的功能模块，所述功能模块执行如下操作：获取用户通过ASE和AVAS声音设计交互界面给出的设计组合或修改指令，根据指令生成自定义的ASE和AVAS声音，并对ASE和AVAS声音进行是否符合相关法规规定的判断，若符合，允许用户试听其合成的自定义ASE和AVAS声音，若不符合，自动予以修改或提醒用户，最后生成的符合要求的用户自定义ASE和AVAS声音样本并转换为程序指令可调用的基础文件，并更新传递至负责ASE和AVAS程序指令运行的前端的处理单元。
综上所述，本发明是提供了一种共用车内模拟音频通道且实现汽车低速提示音(AVAS) 和主动声增强(ASE)的系统，该系统通过在同一个车机系统装置或类似独立装置中的两个具有执行软件程序的处理单元协同执行低速提示音(AVAS)和主动声增强(ASE)的程序指令并配合后端AVAS模块实现低速提示音和主动声增强功能。该系统实现低速提示音(AVAS) 功能时无需在同一车机系统装置中配置额外的专供低速提示音扬声器使用的模拟音频通道，后端AVAS模块采用共用某一路车内模拟音频通道和使用单独的PWM脉宽调制传输通道相结合的形式实现低速提示音功能，并具备工作模式判断与切换功能。所共用的车内模拟音频通道在连接至原有的某一个或一路车内扬声器之前，先连接至AVAS模块，并在AVAS模块中设置一个工作模式判断装置，通过对所共用的车内模拟音频通道是否被其他音频信号或功能占用的判断，进行AVAS声音生成及输出模式的功能切换与互锁。
该系统还可以进一步通过对车辆实时状态及用户驾驶习惯的跟踪和分析，识别和生成车辆状态和用户驾驶风格，选择相关联的声音特征数据库，通过对车辆关键状态与用户特定驾驶风格等参数的实时匹配，生成并发出与之关联的低速提示音和主动声增强声音。
因此，采用该系统可在不增加车机现有模拟音频输出通道的情况下，低成本实现低速提示音功能，又可同时实现主动声增强功能，且生成的声音可随车辆状态及用户驾驶风格的变化而改变和匹配，从而有效地传递信息给其他道路使用者并增强或改变驾乘过程中声音感知。
附图说明
图1为本发明的示例性系统框图。
图2为本发明的AVAS功能实现装置(后端)系统性框图。
图3为本发明的功能实现流程图。
图4为本发明中AVAS功能的方法系统图。
图5为本发明中ASE功能的方法系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，以下通过特定的说明性方案描述的本发明仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，即本发明的主题并不仅仅限于此类方案，并且可以在不脱离本发明的主题的情形下进行额外的修改、应用和实施。在附图说明中，相同的示意性说明可以用于描述同类部件，且可在不脱离本发明主题的情形下，更改本发明阐述的各种部件。
本发明中所称的软件程序指令执行装置适用于可运行多种计算机程序语言或平台形成的计算机程序及其编译、封装或嵌入的可执行指令、文件、数据编码，并不仅局限于单一程序语言，如C，HiFi及Android等语言或平台。
本发明中所称具有执行软件程序及读写非暂时性计算机可读存储介质的处理单元(以下简称处理单元)一般而言是指从计算机可读介质、本地存储器或基于云的存储介质中接收指令，并执行指令的处理芯片或芯片组。这些处理单元包括但不限于数字信号处理器 (DSP)、微控制器(MCU)、片上系统芯片(SOC)或其他具备执行软件程序及读写非暂时性计算机可读存储介质的处理单元的芯片或芯片组。
本发明所述的计算机可读介质包括但不限于本地存储、基于云的存储介质或组合。本发明所涉及的声音特征、声音样本、声音数量、声音风格可以进行非定期或定期性的更新。
本发明所述更新方式包括但不限于有线线缆连接、Wi-Fi、蓝牙、USB、移动数据、5G、 NFC传输、使用其他设备如智能手机、平板电脑等形式。所称更新、基于云的存储介质的读取可以通过服务器、服务器集群、接收器进行，并可以使用专用或通用操作系统或软件程序来执行。
如图1所示，本发明所称的具有用于在汽车上使用车内音频通道且可同时实现低速提示音和主动声增强功能的系统的车辆101，其中一个或多个用于发出AVAS声音的扬声器115 布置在车辆101的外部。多个属于汽车音响系统的车内扬声器113布置在汽车101的驾驶舱内。
本发明所称的在汽车上使用车内音频通道且可同时实现AVAS和ASE功能的系统包括：前端102(即软件程序指令执行装置)，汽车车内音响系统(其中一路用于连接车内扬声器的模拟音频通道114将与安装在车外的AVAS模块103及AVAS扬声器115共用)和AVAS功能实现装置，统称为后端。
本发明所述前端102本身可能即为车机系统装置中的硬件处理单元，即车机装置，也可能属于一个独立于汽车车机系统的单独硬件系统。
前端102主要由车辆状态采集单元104，若干个具有执行软件程序及读写非暂时性计算机可读存储介质的处理单元105/106/108、数模转换及功放单元107及其他单元构成。
其中，该前端102中负责实时采集车辆状态的单元104，用于采集车速、车辆驱动系统转速、加速踏板开度、加速踏板开度变化率等车辆实时状态信息，并将信息解析提取后传递至其中两个或一个处理单元。
实时车辆状态采集单元104包括但不限于汽车电子通讯总线(CAN、CAN-FD)的读取芯片、整车控制器(VCU)读取芯片、电驱控制器等动力总成控制器读取芯片(IPU、ECU等)、FlexRay、A2B、LAN、光电传感器、转速传感器、GPS跟踪装置等车辆通讯协议的读取芯片、控制单元或状态读取方式。处理单元为该前端102中至少两个具有执行软件程序及读写非暂时性计算机可读存储介质的处理单元，这些处理单元包括但不限于数字信号处理器(DSP)106、微控制器(MCU)105、片上系统芯片(SOC)108。
车辆101行驶中或启动后，车辆101用户通过人机交互界面或物理按键启动低速提示音和主动声增强功能，并选择特定的声音风格或其他与声音特征相关的设置项后，前端102 中两个处理单元将运行低速提示音(AVAS)和主动声增强(ASE)功能的软件程序指令。
本发明通过实时车辆状态采集单元104对车辆的实时状态进行跟踪，按用户选定的风格和设置，实时计算并产生根据所述实时车辆状态变化而变化的原始音频数字信号，且该信号分别为数字音频形式、或者数字音频形式和PWM脉宽调制形式的组合。本发明所跟踪的车辆实施状态包括但不限于车速、车辆驱动系统转速、加速踏板开度、加速踏板开度变化率等参数。
其中，主动声增强ASE的处理由其中一个处理单元执行，如DSP 106，且仅通过数字音频信号传输并经数模转换及功放单元107处理后转换为模拟音频信号通过车内模拟音频通道传递至车内扬声器系统113发出声音。这里所指的主动声增强ASE的处理是指实现现有的主动声增强ASE功能，即指通过对车辆状态的跟踪，如通过对车速、动力系统转速、加速踏板开度等车辆状态的跟踪，主动的生成并通过车内和/或音响系统发出跟随这些车辆状态改变而改变的声音的功能。主动声增强功能所发出的声音一般为模拟某种特定的发动机声音或其他声音，以改变驾乘者听觉主客观体验。该处理方法是现有的，在此不再赘述。
其中，低速提示音AVAS的处理有两个处理单元协同进行，存在两种处理(执行)模式，这两种处理(执行)模式根据车内扬声器系统113是否有除AVAS之外的音频信号需要处理进行判断，或者由与ASE相同的处理单元执行(可称为执行模式1)，所生成的原始音频信号为数字音频格式；或者两个协同处理单元中的另外一个处理单元执行(可称为执行模式2)，所生成的原始音频信号为PWM脉宽调制形式。例如，具体来说，当某一时刻仅有AVAS音频信号需要处理且AVAS所共用的车内扬声器系统113不工作时，AVAS程序指令由与ASE相同的处理单元执行，如106DSP(执行模式1)，所生成的原始音频信号为数字音频格式，否则，AVAS程序指令由另外一个处理单元执行，如105MCU(执行模式2)，所生成的原始音频信号为PWM脉宽调制形式。
这里处理单元具体做的低速提示音AVAS的处理是指实现现有的低速提示音功能，即指当汽车行驶车速低于一定数值时，用于发出提示声音，以有效地传递信息给其他道路使用者的系统所发出的提示声音，具体定义和特征，符合中华人民共和国国家标准GB/T37153-2018之规定。该处理方法也是现有的，在此不再赘述。
参见图2，本发明所称的低速提示音AVAS的声音播放通过后端实现，该后端包括共用车内模拟音频通道的AVAS输出模块301、PWM-AVAS模块111及车内扬声器114和车外扬声器系统。具体而言，后端采用共用某一路车内模拟音频通道和使用单独的PWM脉宽调制传输通道相结合的两种实现形式实现，并具备工作模式判断功能。
AVAS输出模块301包含车内模拟音频通道占用取样判断电路110和电路切换模块109。即车内模拟音频通道在连接至原有的某一个车内扬声器114之前，先连接至AVAS输出模块301 中的电路切换模块109，并在AVAS输出模块301中设置一个工作模式判断电路110。
该工作模式判断电路110通过对所共用的车内模拟音频通道的扬声器114是否被除AVAS 外的音频信号或功能占用的判断，进行对应的通道选择。若识别到仅有AVAS音频信号输入，则电路切换模块109将关闭该共用的车内扬声器114，同时接通AVAS扬声器115发出警示音；若识别到车内扬声器114被除AVAS外的音频信号或功能占用，则电路切换模块109将断开该共用车内模拟通道向AVAS扬声器115的输出，同时接通一个车内扬声器114，以确保该共用车内模拟音频通道在同一时间内仅驱动车内扬声器114和AVAS扬声器115中的一个，而不会同时发声；当车内扬声器114被除AVAS外的音频信号或功能占用，AVAS扬声器115断开时， PWM-AVAS输出模块110工作，接收由前端中某个处理单元105生成并以PWM脉宽调制方式传输的音频信号，转换为模拟音频信号后通过AVAS扬声器115发出声音。
具体而言，表1为低速提示音(AVAS)功能的工作模式说明:
表1
该表概述了AVAS模块的工作模式，即通过对AVAS工作状态和车内扬声器工作状态的不同组合情形，即所共用的车内模拟音频通道及扬声器114是否被除AVAS外的音频信号或功能占用的判断，分为四种工作模式，对应不同的运行程序指令的处理单元，分别为：
工作模式1，当实时车辆状态及AVAS功能未处在GB/T中华人民共和国国家标准GB/T 37153-2018所规定的发声工况或用户开启了功能暂停开关后(以下简称AVAS不工作，反之则简称AVAS工作)，且车内扬声器系统113也未工作，即未被除AVAS外的音频信号或功能占用时(以下简称车内扬声器不工作，反之则简称车内扬声器工作)，程序指令及系统的工作方式为：AVAS程序指令不工作。
工作模式2，当AVAS工作且车内扬声器不工作时，程序指令及系统的工作方式为AVAS程序加载在处理单元106，如DSP中，生成的AVAS音频信号以数字音频形式通过某一路共用通道输出至AVAS扬声器115，此时，该共用通道上的车内扬声器114由电路切换模块109断开。
工作模式3,当AVAS不工作且车内扬声器工作时，程序指令的工作方式为AVAS功能不开启，此时，此时，该共用通道上的AVAS扬声器115由电路切换模块109断开。
工作模式4,当AVAS工作且车内扬声器工作时，程序指令的工作方式为：AVAS程序指令加载在处理单元105，如MCU中，生成的AVAS音频信号以PWM脉宽调制的形式经由PWM-AVAS 模块110输出至AVAS扬声器115。
图2给出了后端的系统性框图，其具备表1所示的工作模式的切换功能。
具体的，后端由：共用车内模拟音频通道的AVAS输出模块301(由车内模拟音频通道占用取样判断电路110与电路切换模块109组成)、PWM-AVAS输出模块111、AVAS扬声器115和供电模块112构成。
该后端具备两路输入通道，分别对应前端的两种输出通道。其中一路与所共用的车内模拟音频通道，并同时连接了某一个或一路车内扬声器113、并经过电路切换模块109连接至AVAS扬声器115。而另一路则接入PMW-AVAS输出模块111。
车内模拟音频通道的AVAS输出模块301中的取样判断电路110与车内扬声器中的另外一路114相连接，通过对114所在的模拟音频通道是否被除AVAS外的音频信号或功能占用的进行判断，以实现工作模式判断功能。
所述判断方式包括但不限于对该通道的电流、频率、幅值、持续时间等信号特征进行采集。可能的实现元件、装置或电路包括但不限于场效应二极管、锁相环电路音调译码器、微控制器、晶体振荡器、分频器、相位比较器、音频译码器、解码器等。
电路切换模块109默认状态为接通AVAS扬声器115，断开车内扬声器114，若识别到仅有 AVAS音频信号输入时，由于用于取样的车内扬声器113并不工作，若取样判断电路110作出车内共用通道空闲的判断，则联动电路切换模块109使其保持默认状态，前端以数字音频形式通过车内模拟音频通道输出AVAS至扬声器115发出AVAS声音，此时，PWM-AVAS模块111由于前端未有有效输出，并不工作。
当车内扬声器113工作时，其工作状态信息，如特定的电压、电流、其所传递的模拟声音信号的声音频率、幅值、相位等特征，将传递至与之相连接的车内模拟音频通道占用取样判断电路110，进而触发110做出车内共用通道被占用的判断，并联动电路切换模块109,电路切换模块109随即接通车内扬声器113并同时断开通往AVAS扬声器115的通道。
由于车内扬声器执行并生成诸如ASE主动声增强功能及音乐等，除AVAS外的音频信号时，程序指令将自动启动另一个处理单元105，如MCU，来运行AVAS程序指令，并以PWM脉宽调制的形式输出，故前端自身已知晓车内扬声器被占用并自动改用PWM脉宽调制形式输出， PWM-AVAS输出模块111与AVAS扬声器115保持常接通，111接收到PWM脉宽调制信号后工作，将PWM形式传输的AVAS声音信号转换为模拟音频信号后输出至AVAS扬声器115发声。
图3为图1所示系统和方法在表1所示四种具体工作模式下，在车内扬声器系统和图2所示后端AVAS模块协同下，同时实现低速提示音(AVAS)和主动声增强(ASE)的功能的具体实现流程图。其中，ASE功能启动400命令和AVAS功能启动命令405由车辆101的用户发出指令启动低速提示音(AVAS)和/或主动声增强(ASE)功能后实现，用户发出指令的方式可以为通过车机系统的通用操作系统或者人机交互界面和/或物理按键实现。用户可以选择同时启动低速提示音(AVAS)和主动声增强(ASE)两种功能，也可仅启动其中一种功能。用户亦可设定这两种功能或其中任何一种功能的特定的声音风格或其他与声音特征相关的设置项。
其中，ASE程序指令运行401由处理单元106执行，此时，程序指令将判断车内是否播放音乐或其他声音402，当106或其他负责播放音乐或其他音频播放的处理单元也在同时工作时，程序指令进行ASE音频与其他音乐或车内声音的混音程序，生成的ASE音频信号以数字音频的形式与音乐混音后输出至车内扬声器发声404；若程序指令判断车内未播放音乐或其他声音，则车内扬声器直接发出生成的ASE声音。
而AVAS程序指令运行406由后端AVAS模块300执行。后端AVAS模块300通过对车内扬声器 113进行取样407，以判断音频通道是否被AVAS之外的音频占据的判断408。若被占用，则由处理单元105运行AVAS程序指令，以PWM脉宽调制形式传输至300的PWM-AVAS输出模块111，转换为模拟音频信号后输出至AVAS扬声器115发声；若未被占用409，则由处理单元106运行 AVAS程序指令，前端以数字音频形式通过车内模拟音频通道输出AVAS至扬声器115发出AVAS 声音410。
图4给出了本专利所称的AVAS功能500的方法系统图。系统500具备车辆状态与用户驾驶习惯参数跟踪的功能501，该功能通过跟踪车辆类型502、车辆行驶模式与状态503、实时交通状况504等，以识别和生成的特定用户驾驶习惯507和车辆状态参数508，并生成本地数据库及对应程序指令506。该本地系统数据库及对应程序指令506将与基于云的存储介质或处理装置509进行双向通讯及访问，共同构成编程及声音特征数据库。
该数据库506和509用来识别和生成车辆状态及用户驾驶风格，选择相关联的声音特征数据库、声音风格和程序指令。通过对车辆关键状态与用户特定驾驶风格参数的实时匹配 510，生成与之关联的声音，并通过后端AVAS模块播放，以有效地传递信息给其他道路使用者。
主要的实时匹配参数除中华人民共和国国家标准GB/T 37153-2018之规定外，也包括但不限于车速514、动力系统转速515、加速踏板工作状态516以其他517的车辆实施状态特征 511。亦包括用户驾驶习惯518、驾驶风格519、心情与微表情识别520等用户特征信息512中的一种或多种，以及车辆GPS定位信息522、交通流量523、路况524等525实时交通状况513 等其他相关信息的一种或多种，此外，还包括与主动声增强(ASE)声音风格的联动或匹配。
图5给出了本专利所称ASE功能的方法系统图。具体而言，具有系统600的车辆628，其具有通过连接和联网服务器、接收器、基于云的存储介质或处理装置的能力。
系统600具备车辆状态与用户驾驶习惯参数跟踪的功能501，该功能通过跟踪车辆类型 502、车辆行驶模式与状态503、实时交通状况504等，以识别和创建、生成的特定用户驾驶习惯507和车辆状态参数508，并生成本地数据库及对应程序指令506。该本地系统数据库及对应程序指令506将与存储在基于云的存储介质或处理装置509进行双向通讯及访问，共同构成编程及声音特征数据库。
该数据库506和509将识别和生成车辆状态和/或用户驾驶风格，选择相关联的声音特征数据库、声音风格和程序指令。通过对车辆关键状态与用户特定驾驶风格参数的实时匹配 510，由前端处理单元106或云处理装置509生成与之关联的声音，通过车内模拟音频通道输出至汽车扬声器系统的车内扬声器(例如113、114)、车外扬声器(例如115)播放，以增强或改变用户驾乘过程中声音感知。
主要的实时匹配参数包括但不限于车速514、动力系统转速515、加速踏板工作状态516 以其他517的车辆实施状态特征511，也包括用户驾驶习惯518、驾驶风格519、心情与微表情识别520等用户特征信息512中的一种或多种，以及车辆GPS定位信息522、交通流量523、路况524等525实时交通状况513等其他相关信息的一种或多种，也包括与低速提示音声音风格的联动或匹配。
在进一步的实施例中，前端的处理单元中还配置有用于ASE和AVAS声音特征和声音风格样本的用户自定义设计和修改的功能模块，所述功能模块执行如下操作：获取用户通过 ASE和AVAS声音设计交互界面给出的设计组合或修改指令，根据指令生成自定义的ASE和 AVAS声音，并对ASE和AVAS声音进行是否符合相关法规规定的判断，若符合，允许用户试听其合成的自定义ASE和AVAS声音，若不符合，自动予以修改或提醒用户，最后生成的符合要求的用户自定义ASE和AVAS声音样本并转换为程序指令可调用的基础文件，并更新传递至负责ASE和AVAS程序指令运行的前端的处理单元。
在上述说明书中，已经通过参考特定的示例描述了本发明的主旨内容。然而，在不脱离如权利要求书所阐述的本发明的主旨内容的情况下，可以进行各种修改和改变。本说明书中的附图是说明性而不是限制性的。因此，本发明的主旨范围应当由权利要求及其符合法律规定的等效形式或实体确定，而非仅由所描述的示例确定。在本说明书任何方法或过程权利要求中所阐述的任何步骤可以按任何次序或次序组合执行，并不受限于所述权利要求中所给出的示例性特定次序。任何设备权利要求中所阐述的模块和/或电路、单元、系统都可以按照任意的排列组合、组装、配置，并且不限于在所述权利要求中程序的特定组成、组装或配置形式。
在上述说明书中的术语“包括但不限于”、“属于”或其任何变形旨在指代和表明非排他性的包括或隶属关系，使得包括一系列要素的手段、方法、设备、技术、实体、特征、程序指令等不仅包括所明确陈述的要素，且还包括未明确具体列出的此类手段、方法、设备、技术、实体、特征、程序指令等固有的其他要素。在不脱离本公开的一般方法论和设计原理的情况下，在本发明主旨的具体实践中使用的上述手段、方法、设备、技术、实体、特征、程序指令之外，都可变化或以其他方式特定的适用于特定环境、硬件平台、软件平台、生产与制造规则、设计参数或其他相关联的操作要求。
Claims (13)
1.一种用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述系统包括前端和后端；
所述前端包括车辆状态采集单元、数模转换及功放单元以及若干个处理单元；
其中，车辆状态采集单元负责实时采集车辆实时状态信息，并将信息解析提取后传递至处理单元，所述处理单元负责进行主动声增强ASE处理和/或低速提示音AVAS处理；所述车辆实时状态信息包括车速、车辆驱动系统转速、加速踏板开度、加速踏板开度变化率等；
在进行低速提示音AVAS处理时，由两个处理单元协同进行，采用两种处理模式，两种模式是根据车内扬声器系统是否有除AVAS之外的音频信号需要处理进行判断，当某一时刻仅有AVAS音频信号需要处理且AVAS所共用的车内扬声器系统不工作时，由与ASE相同的处理单元进行AVAS处理，为模式1，所生成的原始音频信号为数字音频格式；否则，由另外一个处理单元进行AVAS处理，为模式2，所生成的原始音频信号为PWM脉宽调制形式；
在进行主动声增强ASE处理时，由至少其中一个处理单元进行处理或者两个处理单元协同进行处理，实时计算并产生根据所述实时车辆状态变化而变化的原始音频数字信号；
所述数模转换及功放单元将原始音频信号处理后转换为模拟音频信号，输出给后端；
所述后端用于主动声增强ASE和低速提示音AVAS功能的声音实现与播放，包括共用车内模拟音频通道的AVAS输出模块，PWM-AVAS模块及车内扬声器和车外扬声器系统；所述前端生成的主动声增强ASE音频信号直接输出至车内扬声器和/或车外扬声器播放或者与音乐混音后输出至车内扬声器和/或车外扬声器播放；所述前端生成的低速提示音AVAS音频信号通过AVAS输出模块和PWM-AVAS模块处理后，再输出至车内扬声器和/或车外扬声器播放；
其中，所述AVAS输出模块包含车内模拟音频通道占用取样判断电路和电路切换模块，其通过共用车内模拟音频通道，以数字音频形式传输音频信号，并判断所共用的车内模拟音频通道是否被其他音源或功能占用并进行相应的扬声器选择与关断。
2.根据权利要求1所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述PWM-AVAS输出模块与AVAS输出模块联动，在AVAS输出模块连接至AVAS扬声器时，PWM-AVAS模块断开，在AVAS输出模块连接至车内扬声器时，AVAS输出模块接通，接受前端以PWM脉宽调制形式传输的AVAS音频信号，将其转换为模拟音频信号经功率放大器放大后由AVAS扬声器播放。
3.根据权利要求2所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述后端的车内模拟音频通道占用取样判断电路负责对车内模拟音频通道是否被除AVAS外的音频信号或功能占用的进行判断，若识别到仅有AVAS音频信号输入，则通过电路切换模块关闭该一个或一路车内扬声器，同时接通AVAS扬声器；若识别到车内扬声器被除AVAS外的音频信号或功能占用，则则通过电路切换模块断开该共用车内模拟通道向AVAS扬声器的输出，同时接通该一个或一路车内扬声器。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述判断方式包括但不限于对该通道的电流、频率、幅值、持续时间等信号特征进行采集，亦可包括对前端数据处理单元工作状态的采集或同步。
5.根据权利要求1、2或3所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述PWM-AVAS输出模块在车内扬声器被除AVAS外的音频信号或功能占用，AVAS输出模块断开的情况下工作，接收由前端生成并以PWM脉宽调制方式传输的音频信号，包括PWM信号向模拟音频信号的转换、放大功能，也包括PWM-AVAS输出模块与AVAS输出模块联动与互锁功能。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，针对低速提示音AVAS处理时，具有四种工作模式：
7.根据权利要求1、2或3所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述前端的处理单元还配置有主动声和低速提示音个性化处理模块，其用于对一组车辆状态与用户驾驶习惯参数的跟踪，将该组车辆状态与用户驾驶习惯参数与车辆类型、车辆行驶模式与状态、车辆位置和/或实时交通状况相关联，并对车辆状态与用户驾驶习惯参数的阈值进行分析和判断，生成用户驾驶风格，并通过对车辆状态与用户驾驶风格参数的实时匹配，生成与之关联的声音，输出至后端播放。
8.根据权利要求7所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述个性化处理模块通过跟踪获取车辆类型、车辆行驶模式与状态、实时交通状况等，识别和生成的特定用户驾驶习惯和车辆状态参数，并生成本地数据库及对应程序指令，所述本地系统数据库及对应程序指令能与基于云的存储介质或处理装置进行双向通讯及访问，共同构成编程及声音特征数据库，用来识别和生成车辆状态及用户驾驶风格，选择相关联的声音特征数据库、声音风格和程序指令，通过对车辆关键状态与用户特定驾驶风格参数的实时匹配，生成与之关联的声音，供后端播放。
9.根据权利要求7所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述实时匹配的参数除中华人民共和国国家标准GB/T 37153-2018之规定外，也包括但不限于车辆实施状态特征、用户特征信息、实时交通状况等其他相关信息，也包括与主动声增强(ASE)声音风格的联动或匹配。
10.根据权利要求8所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述车辆实施状态特征至少包括车速、动力系统转速、加速踏板工作状态；所述用户特征信息包括用户驾驶习惯、驾驶风格、心情与微表情识别等中的一种或多种；所述实时交通状况包括车辆GPS定位信息、交通流量、路况等相关信息的一种或多种。
11.根据权利要求1、2或3所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述前端的处理单元中还配置有用于ASE和AVAS声音特征和声音风格样本的用户自定义设计和修改的功能模块，所述功能模块执行如下操作：获取用户通过ASE和AVAS声音设计交互界面给出的设计组合或修改指令，根据指令生成自定义的ASE和AVAS声音，并对ASE和AVAS声音进行是否符合相关法规规定的判断，若符合，允许用户试听其合成的自定义ASE和AVAS声音，若不符合，自动予以修改或提醒用户，最后生成的符合要求的用户自定义ASE和AVAS声音样本并转换为程序指令可调用的基础文件，并更新传递至负责ASE和AVAS程序指令运行的前端的处理单元。
12.根据权利要求1、2或3所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述前端的多个处理单元包括但不限于数字信号处理器(DSP)、微控制器(MCU)、片上系统芯片(SOC)或其他具备执行软件程序及读写非暂时性计算机可读存储介质的处理单元的芯片或芯片组。
13.根据权利要求1、2或3所述的用于在汽车上实现低速提示音AVAS和主动声增强ASE的系统，其特征在于，所述前端为车机系统装置中的硬件处理单元，即车机装置，或者为属于一个独立于汽车车机系统的单独硬件系统。
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