CN114384471A - 检测车辆鸣笛的方向并确定鸣笛车辆的位置的系统 - Google Patents

检测车辆鸣笛的方向并确定鸣笛车辆的位置的系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及检测车辆鸣笛的方向并确定鸣笛车辆的位置的系统。所述系统包括第一、第二和第三麦克风，其被配置为从声波的源接收声波。所述系统包括存储器，其被配置为存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图。该系统包括处理器，该处理器被配置为：测量通过第一和第二麦克风、第二和第三麦克风、以及第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；从存储器接收第一、第二和第三相位差图；以及基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述声波的所述源的位置。

Description

检测车辆鸣笛的方向并确定鸣笛车辆的位置的系统
背景技术
在这一部分中提供的信息是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。在本部分中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不构成现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是本公开的现有技术
本发明涉及一种用于检测车辆鸣笛的方向并确定鸣笛车辆的位置的系统。
在驾驶第一车辆时，无论是在城市中还是在高速公路上，或者在倒车于车道中或在停车库中时，在第一车辆附近的第二车辆可能会鸣笛以警告或警示第一车辆的驾驶员。确定鸣笛的方向和确定第二车辆的位置是有帮助的。知道鸣笛的方向和作为鸣笛的源的第二车辆的位置可以帮助第一车辆的驾驶员决定是否改变车道以及切换到哪条车道(右或左)，是否进行靠路边停车(例如，如果第二车辆是诸如警车、救护车、消防车或拖车的紧急车辆)等。鸣笛的早期检测可以降低碰撞和拥塞的可能性。
发明内容
一种系统，包括第一、第二和第三麦克风，其被配置为从声波的源接收声波。所述系统包括存储器，所述存储器被配置为存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图。所述系统包括处理器，被配置为测量通过第一和第二麦克风、第二和第三麦克风、以及第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；从所述存储器接收所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的所述第一相位差图、所述第二相位差图和所述第三相位差图；以及基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述声波的所述源的位置。
在其他特征中，第一、第二和第三麦克风被布置在第一车辆中，并且声波的源是来自第一车辆附近的第二车辆的鸣笛。
在另一特征中，处理器被配置为基于由源输出的声波的频率生成第一、第二和第三相位差图的至少一个。
在其他特征中，所述处理器被配置为：基于由所述源发射的所述声波的第一频率生成用于所述第一麦克风和所述第二麦克风的所述第一相位差图；基于小于所述第一频率的第二频率生成用于所述第二麦克风和所述第三麦克风的所述第二相位差图；以及基于小于所述第二频率的第三频率生成用于所述第三麦克风和所述第一麦克风的所述第三相位差图。
在另一特征中，第三频率是第一频率的一半。
在其他特征中，处理器被配置为通过以下步骤生成所述第一、第二和第三相位差图：将所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风布置在包括多个单元的网格中；以及基于源自所述网格的所述单元中的每个的第一频率、第二频率和第三频率的波，计算所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的相位差。
在另一特征中，处理器被配置成响应于具有第一频率的声波来识别源在网格的区域内的位置。
在其他特征中，处理器被配置为：生成所述第一、第二和第三相位差图以在所述第一、第二和第三麦克风周围的网格状区域内定位所述源，其中所述网格状区域包括多个单元；分别从所述第一、第二和第三相位差图中减去所述第一、第二和第三相位差；将相减的结果平方；将相减的结果的平方相加；以及识别所述源在所述单元中的所述相减的结果的平方之和为最小的一个单元中的所述位置。
在另一特征中，处理器被配置为在第一车辆中的显示器上显示第二车辆的位置。
在其他特征中，一种方法包括：在第一、第二和第三麦克风处接收来自声波的源的声波。所述方法包括：在存储器中存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图。所述方法包括：测量通过第一和第二麦克风、第二和第三麦克风、以及第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差。所述方法包括：从所述存储器检索所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差图。所述方法包括：基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述声波的所述源的位置。
在其他特征中，该方法还包括将第一、第二和第三麦克风布置在第一车辆中。声波的源是来自第一车辆附近的第二车辆的鸣笛。
在另一特征中，该方法还包括基于由源输出的声波的频率生成第一、第二和第三相位差图的至少一个。
在其他特征中，该方法还包括：基于由所述源发射的所述声波的第一频率生成用于所述第一麦克风和所述第二麦克风的所述第一相位差图；基于小于所述第一频率的第二频率生成用于所述第二麦克风和所述第三麦克风的所述第二相位差图；以及基于小于所述第二频率的第三频率生成用于所述第三麦克风和所述第一麦克风的所述第三相位差图。
在另一特征中，该方法还包括选择第三频率作为第一频率的一半。
在其他特征中，该方法还包括通过以下步骤生成所述第一、第二和第三相位差图：将所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风布置在包括多个单元的网格中；以及基于源自所述网格的所述单元中的每个的第一频率、第二频率和第三频率的波，计算所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的相位差。
在另一特征中，该方法还包括响应于具有第一频率的声波来识别源在网格的区域内的位置。
在其他特征中，该方法还包括：生成所述第一、第二和第三相位差图以在所述第一、第二和第三麦克风周围的网格状区域内定位所述源，其中所述网格状区域包括多个单元；分别从所述第一、第二和第三相位差图中减去所述第一、第二和第三相位差；将相减的结果平方；将相减的结果的平方相加；以及识别所述源在所述单元中的所述相减的结果的平方之和为最小的一个单元中的所述位置。
在另一特征中，该方法还包括在第一车辆中的显示器上显示第二车辆的位置。
在其他特征中，一种系统包括第一、第二和第三麦克风，所述第一、第二和第三麦克风被配置为从声波的源接收具有第一频率的声波。所述系统包括存储器，所述存储器被配置为存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图。所述第一、第二和第三相位差图通过以下步骤生成：基于源自所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风周围的网格状区域的多个单元的所述第一频率的波以及第二频率和第三频率的波，计算所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的相位差。所述系统包括处理器，其被配置为：测量通过第一和第二麦克风、第二和第三麦克风、以及第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；以及基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述源在所述网格状区域的单元中的一个单元中的位置。
在其他特征中，处理器被配置为：分别从所述第一、第二和第三相位差图中减去所述第一、第二和第三相位差；将相减的结果平方；将相减的结果的平方相加；以及识别所述源在所述单元中的所述相减的结果的平方之和为最小的一个单元中的所述位置。
本发明还可包括下列方案。
1. 一种系统，包括：
第一、第二和第三麦克风，其被配置为从声波的源接收声波；
存储器，其被配置为存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图；以及
处理器，其被配置为：
测量通过所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；
从所述存储器接收所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差图；以及
基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述声波的所述源的位置。
2. 根据方案1所述的系统，其中所述第一、第二和第三麦克风被布置在第一车辆中，并且其中所述声波的所述源是来自所述第一车辆附近的第二车辆的鸣笛。
3. 根据方案1所述的系统，其中所述处理器被配置成基于由所述源输出的所述声波的频率来生成所述第一、第二和第三相位差图中的至少一者。
4. 根据方案1所述的系统，其中所述处理器被配置为：
基于由所述源发射的所述声波的第一频率生成用于所述第一麦克风和所述第二麦克风的所述第一相位差图；
基于小于所述第一频率的第二频率生成用于所述第二麦克风和所述第三麦克风的所述第二相位差图；以及
基于小于所述第二频率的第三频率生成用于所述第三麦克风和所述第一麦克风的所述第三相位差图。
5. 根据方案4所述的系统，其中所述第三频率是所述第一频率的一半。
6. 根据方案1所述的系统，其中所述处理器被配置为通过以下步骤生成所述第一、第二和第三相位差图：
将所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风布置在包括多个单元的网格中；以及
基于源自所述网格的所述单元中的每个的第一频率、第二频率和第三频率的波，计算所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的相位差。
7. 根据方案6所述的系统，其中所述处理器被配置成响应于具有所述第一频率的所述声波而识别所述源在所述网格的区域内的所述位置。
8. 根据方案1所述的系统，其中所述处理器被配置为：
生成所述第一、第二和第三相位差图以在所述第一、第二和第三麦克风周围的网格状区域内定位所述源，其中所述网格状区域包括多个单元；
分别从所述第一、第二和第三相位差图中减去所述第一、第二和第三相位差；
将相减的结果平方；
将相减的结果的平方相加；以及
识别所述源在所述单元中的所述相减的结果的平方之和为最小的一个单元中的所述位置。
9. 根据方案2所述的系统，其中所述处理器被配置成在所述第一车辆中的显示器上显示所述第二车辆的位置。
10. 一种方法，包括：
在第一、第二和第三麦克风处接收来自声波的源的声波；
在存储器中存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图；
测量通过第一和第二麦克风、第二和第三麦克风、以及第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；
从所述存储器检索所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差图；以及
基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述声波的所述源的位置。
11. 根据方案10所述的方法，还包括：
将所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风布置在第一车辆中，
其中，所述声波的源是来自所述第一车辆的附近的第二车辆的鸣笛。
12. 根据方案10所述的方法，还包括基于由所述源输出的所述声波的频率生成所述第一相位差图、所述第二相位差图和所述第三相位差图中的至少一个。
13. 根据方案10所述的方法，还包括：
基于由所述源发射的所述声波的第一频率生成用于所述第一麦克风和所述第二麦克风的所述第一相位差图；
基于小于所述第一频率的第二频率生成用于所述第二麦克风和所述第三麦克风的所述第二相位差图；以及
基于小于所述第二频率的第三频率生成用于所述第三麦克风和所述第一麦克风的所述第三相位差图。
14. 根据方案13所述的方法，还包括选择所述第三频率作为所述第一频率的一半。
15. 根据方案10所述的方法，还包括通过以下步骤生成所述第一、第二和第三相位差图：
将所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风布置在包括多个单元的网格中；以及
基于源自所述网格的所述单元中的每个的第一频率、第二频率和第三频率的波，计算所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的相位差。
16. 根据方案15所述的方法，还包括响应于具有所述第一频率的所述声波来识别所述源在所述网格的区域内的位置。
17. 根据方案10所述的方法，还包括：
生成所述第一、第二和第三相位差图以在所述第一、第二和第三麦克风周围的网格状区域内定位所述源，其中所述网格状区域包括多个单元；
分别从所述第一、第二和第三相位差图中减去所述第一、第二和第三相位差；
将相减的结果平方；
将相减的结果的平方相加；以及
识别所述源在所述单元中的所述相减的结果的平方之和为最小的一个单元中的所述位置。
18. 根据方案11所述的方法，还包括在所述第一车辆中的显示器上显示所述第二车辆的位置。
19. 一种系统，包括：
第一、第二和第三麦克风，其被配置为从声波的源接收具有第一频率的声波；
存储器，其被配置为存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图；其中，所述第一、第二和第三相位差图通过以下步骤生成：
基于源自所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风周围的网格状区域的多个单元的所述第一频率的波以及第二频率和第三频率的波，计算所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的相位差；以及
处理器，其被配置为：
测量通过第一和第二麦克风、第二和第三麦克风、以及第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；以及
基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述源在所述网格状区域的单元中的一个单元中的位置。
20. 根据方案19所述的系统，其中所述处理器被配置为：
分别从所述第一、第二和第三相位差图中减去所述第一、第二和第三相位差；
将相减的结果平方；
将相减的结果的平方相加；以及
识别所述源在所述单元中的所述相减的结果的平方之和为最小的一个单元中的所述位置。
本公开的进一步的应用领域从详细描述、权利要求和附图将变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本公开从详细描述和附图将变得更完全地被理解，其中：
图1示出了用于确定两个麦克风之间的相位差的系统的示例；
图2A和2B分别示出了当声源的位置未知时基于两个麦克风之间的相位差绘制的展开和包装的相位差图的轮廓线的示例；
图3示出了当从固定位置处的源连续发出鸣笛三次时的瀑布图的示例；
图4示出了用于基于三对麦克风之间的相位差生成三对麦克风的相位差图的网格和三个麦克风的示例；
图5示出了图4所示的三对麦克风的相位差图，并且减去在驾驶时测量的相位差以确定鸣笛车辆的位置；
图6示出了用于使用图4和图5所示的三对麦克风和相位差图来检测鸣笛的方向并定位鸣笛的源的系统；
图7示出了用于使用图4所示的三个麦克风对来生成图5所示的相位差图的方法；以及
图8示出了用于使用图4和图5所示的三对麦克风和相位差图来检测鸣笛的方向并定位鸣笛的源的方法。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
使用当前可用的方法，不能确定鸣笛的方向或鸣笛的源的位置。本公开提供了一种使用相位差图(下面解释)来确定来自乘用车辆或紧急车辆的鸣笛的方向的系统。具体地，该系统使用安装在车辆中的三个外部麦克风来检测和可视化鸣笛的方向并确定鸣笛车辆的位置。基于由三个麦克风测量的相位差，可以在相减的相位差图的平方和的最小值处找到鸣笛的源(即，鸣笛车辆)的位置。通过绘制相减的相位差图的平方和来实现鸣笛方向和鸣笛源位置的可视化。
图1示出了用于确定两个麦克风102和104之间的相位差的系统100的示例。例如，两个麦克风102和104可以安装在第一车辆的外部。两个麦克风102、104的位置可以分别由笛卡尔坐标(
Figure 871501DEST_PATH_IMAGE001
)给出。此外，具有频率f的声源106 (例如，鸣笛)的位置可以由笛卡尔坐标
Figure 680188DEST_PATH_IMAGE002
给出。例如，源106可以是第二车辆，诸如紧急车辆(例如，警车、消防车、救护车等)
两个麦克风102、104从源106接收的声波之间的相位差(
Figure 286750DEST_PATH_IMAGE003
)可以如下计算。首先，如下计算源106和两个麦克风102、104之间的距离D2和D3。
Figure 14534DEST_PATH_IMAGE004
Figure 378650DEST_PATH_IMAGE005
距离D2和D3之间的差如下确定。
Figure 397553DEST_PATH_IMAGE006
两个麦克风102、104从源106接收的声波之间的相位差可以如下计算。
Figure 389780DEST_PATH_IMAGE007
其中λ=1/f是从源106发射的声音(即，鸣笛)的波长；并且c是声速。
由麦克风102、104接收的信号处于包装相位(0～2π)。两个麦克风102、104之间的相位差是包装的数据格式(-2π～2π)。因此，确定由两个麦克风102、104从源106接收的声波之间的相位差的方法是基于包装的相位差的。
图2A和2B分别示出了当声源的位置未知时基于两个麦克风之间的相位差绘制的展开和包装的相位差图(PDM)的轮廓线的示例。在所示的相位差图中，声源与两个麦克风的相对距离被绘制在X轴和左Y轴上，并且两个麦克风之间的归一化相位差被绘制在右Y轴上。给定两个麦克风的测量相位差，声源的位置在相位差图的轮廓线上。声源位置的可能解决方案的示例在图2B中的110-1、110-2、110-3、110-4等处示出。
然而，不能仅用两个麦克风来确定声源的精确位置。至少一个以上（第三）麦克风(即，三个或更多个麦克风)可以用于使用基于三个麦克风对之间的相位差生成的相位差图来确定声源的位置，如下所述。在描述相位差图的生成之前，下面参照图3示出并描述针对多个鸣笛绘制的瀑布图。从瀑布图中选择的频率可以用于生成相位差图，如下所述。
图3示出了当从固定位置的源连续发出鸣笛三次时的瀑布图151的示例。瀑布图是三维图，其中同时示出了诸如光谱的多条数据曲线。在瀑布图中，频率、时间和幅度分别绘制在X、Y和Z轴上。瀑布图中的曲线通常在横向和竖向上都交错。
在所示的示例中，从固定位置处的源快速连续地发出鸣笛三次。第一、第二和第三连续的鸣笛的曲线分别在150、152和154处示出。在每条曲线中(即，对于每个鸣笛)，识别具有最高振幅(幅度)的峰，并且选择峰的频率。在所示的示例中，三个鸣笛中的每个的峰出现在约1 kHz处。这三个鸣笛的这些峰被称为第一峰，它们分别在156-1、156-2和156-3处示出。
另外，如果可用，则识别具有比具有最高幅度的第一峰连续更低或降低的幅度的一个或两个以上峰。在所示的示例中，三个鸣笛中的每个的第二和第三峰分别出现在大约800 Hz和500 Hz。这三个鸣笛的第二峰分别示出在158-1、158-2和158-3处。这三个鸣笛的第三个峰分别示出为160-1、160-2和160-3。第一、第二和第三峰的这些频率(分别为约1000、800和500 Hz)对于三个鸣笛大致相同，这些频率可以用于生成三对麦克风的相位差图，如下所述。
图4示出了用于生成三个麦克风202、204和206的相位差图的网格200的示例。这些相位差图是在车辆制造时生成的，并存储在车辆中。然后，在描述相位差图的生成之后，这些相位差图被实时地(即，在驾驶车辆时)用于定位鸣笛车辆，如下所述。
例如，用于生成相位差图的网格200可以是跨越50×50m2的面积的10×10网格(即，具有100个单元)。替代性地，也可以使用其他任意的面积(M * N)或其他任意的P * Q个单元的PxQ网格，M、N、P、Q为大于1的整数，M、N的单位可以是英尺、码、米。单元的大小和形状可以是均匀的或变化的。使用相位差图可定位鸣笛车辆所在的精度与网格200中的单元的数量(即，单元密度)成比例。使用相位差图可定位鸣笛车辆所在的精度也与麦克风的数量成比例。
三个麦克风202、204和206被布置成近似靠近网格200的中心区域，尽管三个麦克风202、204和206可以位于网格200中的任何位置。三个麦克风202、204和206可以彼此分开合适的距离。例如，可以基于将安装三个麦克风202、204和206的车辆来确定合适的距离。
三个麦克风202、204和206可以被布置在三角形的顶点处。三角形的类型(例如，等边、等腰、直角或不规则三角形)可取决于将安装三个麦克风202、204和206的车辆。为了生成相位差图，固定通常如上所述选择的三个麦克风202、204和206的位置就足够了。
三个麦克风202、204和206可以被分组为三对：包括麦克风202、204的第一对(分别也称为mic1和mic2或第一和第二麦克风)；包括麦克风204、206的第二对(分别也称为mic2和mic3或第二和第三麦克风)；以及包括麦克风206、202的第三对麦克风(分别也称为mic3和mic1或第三和第一麦克风)。
假设鸣笛的源(例如图1所示的元件106)位于第一单元(所示的100个单元中的任何一个)。进一步假设来自源的鸣笛具有在大约1 kHz的第一峰，以及接下来的两个连续的较低峰，分别在800和500 Hz，如图3所示，这三个频率可以分别总体表示为f1、f2和f3，如图5所示。例如，f1 = 1 kHz，f2 = 800 Hz，以及f3 = 500 Hz。通常，f2和f3可以具有f1和f1/2之间的任何值，其可以使用或者可以不使用如图3所示的瀑布图来导出。
在鸣笛的源(例如图1所示的元件106)位于第一单元(所示的100个单元中的任何一个)的情况下，从源到三个麦克风202、204和206中的每个的距离是已知的。此外，虽然f1可在参考图1所示和所述的等式中用于计算每对麦克风的相位差，但是如果如上所述的不同频率f1、f2和f3用于不同麦克风对，则可更准确地确定鸣笛的源的位置。
例如，f1可以用于计算第一麦克风202和第二麦克风204 (即，第一对麦克风mic1和mic2)之间的相位差；f2可以用于计算第二麦克风204和第三麦克风206 (即，第二对麦克风mic2和mic3)之间的相位差；并且f3可以用于计算第三和第一麦克风206、202 (即，第三对麦克风mic3和mic1)之间的相位差。
在已知从源到三个麦克风202、204和206中的每个的距离的情况下，以及在已知频率f1、f2、f3的情况下，使用参考图1示出和描述的等式来计算三对麦克风中的麦克风之间的相位差Δθ12、Δθ23和Δθ31。
接下来，假设鸣笛的源(例如，图1中所示的元件106)位于第二单元(所示的100个单元中的任何一个)处，在从源到三个麦克风202、204和206中的每个的距离已知的情况下，以及在频率f1、f2、f3已知的情况下，使用参考图1所示和所述的等式来计算在每个对中的麦克风之间的相位差Δθ12、Δθ23和Δθ31。类似地，通过以下来计算附加相位差Δθ12、Δθ23和Δθ31：假定鸣笛的源位于网格200的其他单元处，计算所述距离，以及使用所述频率f1、f2、f3。
图5示出了图4所示的三对麦克风的相位差图。使用如上所述为网格200中所有单元的第一对麦克风mic1和mic2 (麦克风202、204)计算的相位差Δθ12、为第一对麦克风mic1和mic2 (麦克风202、204)生成第一相位差图210。使用如上所述为网格200中所有单元的第二对麦克风mic2和mic3 (麦克风204、206)计算的相位差Δθ23，为第二对麦克风mic2和mic3(麦克风204、206)生成第二相位差图212。使用如上所述为网格200中所有单元的第三对麦克风mic3和mic1 (麦克风206、202)计算的相位差Δθ31、为第三对麦克风mic3和mic1 (麦克风206、202)生成第三相位差图214。在所示的相位差图210、212、214中，在X和Y轴上绘制了距离，并且在Z轴上绘制了归一化的相位差。
基于在使用期间(例如，在驾驶时)由相应的麦克风对测量的相位差，每个相位差图表示网格200中的鸣笛的源的位置的所有可能的解决方案。基于在使用期间由第一对麦克风mic1和mic2 (麦克风202、204)测量的相位差，相位差图210表示网格200中的鸣笛的源的位置的所有可能的解决方案。基于在使用期间由第二对麦克风mic2和mic3 (麦克风204、206)测量的相位差，相位差图212表示网格200中的鸣笛的源的位置的所有可能的解决方案。基于在使用期间由第三对麦克风mic3和mic1 (麦克风206、202)测量的相位差，相位差图212表示网格200中的鸣笛的源的位置的所有可能的解决方案。
网格200中(以及，当驾驶时，在车辆周围等于网格200的区域中)的鸣笛的源的精确位置可以使用如图5所示以及如下面参考图5和6所述的三个差图210、212、214的组合来确定。
图6示出了根据本公开的用于使用图4和图5中所示的三对麦克风和相位差图来检测鸣笛的方向并定位鸣笛的源的系统300。系统300包括安装在第一车辆302中的三个麦克风202、204和206。系统300还包括鸣笛感测模块310和信息娱乐模块312。鸣笛传感模块310包括存储器320和处理器322。存储器320存储相位差图210、212、214。信息娱乐模块312包括例如多媒体、导航和车辆302的其他子系统。信息娱乐模块312包括显示器340。
在使用中(例如，在驾驶车辆302时)，当第一车辆302附近的第二车辆330鸣笛时，处理器322计算如上所述的三对麦克风中的麦克风之间的相位差Δθ12、Δθ23和Δθ31。处理器322从存储在存储器320中的相应相位差图212、214、216中减去这些相位差Δθ12、Δθ23和Δθ31。图5中分别在220、222和224示出了相减的结果。相减可以被视为在相位差Δθ12、Δθ23和Δθ31的值处从相应相位差图210、212、214中取出的水平部分，如图5中分别在230、232和234处所示。
处理器322接着将相减的结果220、222及224相加以生成图5中所示的净结果240，处理器322接着计算源(即，第二车辆330)在网格200中的单元中的位置(
Figure 157973DEST_PATH_IMAGE008
)，其在相减的相位差图212、214、216的平方和的最小值处，如下：
Figure 868440DEST_PATH_IMAGE009
其中
Figure 487771DEST_PATH_IMAGE010
是麦克风对i的相位差图(以矩阵形式)；并且FDi是麦克风对i的测量相位差(标度)。
图5中250处示出了如第一车辆302所检测到的鸣笛的第二车辆330的精确位置的示例。处理器322基于并且类似于图5中所示的单元240在信息娱乐模块312的显示器340上生成视觉指示，包括如图5中的250处所示的第二车辆330的位置的指示。基于显示器340上的视觉指示，第一车辆302的驾驶员可以决定是否改变车道、靠路边停车等。
图7示出了根据本公开的用于使用图4中所示的三个麦克风对来生成图5中所示的相位差图的方法400。例如，方法400可由图6所示的系统300的鸣笛感测模块310执行。以下描述中的术语“控制”指的是鸣笛感测模块310的处理器322。
在402，控制定义三个(或更多)麦克风对(例如，mic1-2、mic2-3和mic3-1)。在404，控制定义了三个(或更多)麦克风在j个单元的网格(例如，Xm1、Ym1、Xm2、Ym2、Xm3、Ym3)中的位置。
在406，控制检索麦克风对i的位置。在408，控制计算假设声源存在于单元j中时麦克风对（mic对）i的相位差。在410，控制确定j是否是网格的最后一个单元。如果j不是网格的最后一个单元(即，如果没有针对网格的所有单元j确定麦克风对i的相位差)，则在412，控制递增j，并且控制返回到408。如果j是网格的最后一个单元(即，如果针对网格的所有单元j确定了麦克风对i的相位差)，则在414，控制针对麦克风对i生成相位差图(
Figure 68925DEST_PATH_IMAGE011
)。
在416，控制确定是否为所有麦克风对生成相位差图。如果没有为所有麦克风对生成相位差图，则在418，控制递增i，并且控制返回到406。如果为所有麦克风对生成相位差图，则控制结束。
图8示出了根据本公开的用于使用图4和图5中所示的三对麦克风和相位差图来检测鸣笛的方向并定位鸣笛的源的方法450。例如，方法450可由图6所示的系统300的鸣笛感测模块310执行。以下描述中的术语“控制”指的是鸣笛感测模块310的处理器322。
在452，控制测量每个麦克风对i的相位差(FDi) (Δθ12、Δθ23和Δθ31)。在454，控制从存储器检索麦克风对i的相位差图(
Figure 341775DEST_PATH_IMAGE011
) 。在456，控制从麦克风对i的相位差图(
Figure 8379DEST_PATH_IMAGE011
)减去麦克风对i的相位差(FDi)作为(
Figure 883931DEST_PATH_IMAGE011
-FDi)。在458，控制将麦克风对i的经减去相位差图的平方计算为(FDMj,i - FDi)2。
在460，控制确定是否对所有麦克风对执行了处理。如果没有对所有麦克风对执行处理，则在462，控制递增i，并且控制返回到452。如果针对所有麦克风对执行处理，那么在464，控制将所有麦克风对的经相减的相位差图的平方相加为∑i 3(FDMj,i - FDi)2。
在466，控制找到网格中所有麦克风对的相减的相位差图的平方和最小的单元j ，即，∑3 i=1(FDMj,i – FDi)2。所有麦克风对的相减的相位差图的平方和最小的网格的单元j是鸣笛的源的位置。
在468，控制通过绘制所有麦克风对的相减的相位差图的平方和的彩色图来显示鸣笛的源的方向和位置。车辆驾驶员在查看鸣笛的源的显示方向和位置时可以决定是否改变车道、靠路边停车等。
虽然在检测鸣笛的源的方向和位置的上下文中描述了本公开，但是本公开的范围不限于此。本公开的教导还可以应用于在各种其他应用中检测具有已知频率的任何声源的方向和位置。
例如，本教导可以用于在救援任务中定位被困的人和动物。例如，装置可以配备有三个或更多个麦克风和不同的相位差图组，每组被设计为检测不同频率的声音。这种装置可以用于检测具有不同频率的声源。
前述描述本质上仅是说明性的，并且不意图限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以以各种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求书之后，其他修改将变得显而易见。
应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行。此外，尽管上文将实施例中的每一者描述为具有某些特征，但关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一者或一者以上可在其它实施例中的任一者的特征中实施及/或与其它实施例中的任一者的特征组合，即使未明确地描述所述组合。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“耦合/联接”、“相邻”、“紧挨着”、“在顶部”、“之上”、“之下”和“设置”。除非明确地描述为“直接的（地）”，当第一和第二元件之间的关系在上述公开中描述时，该关系可以是在第一和第二元件之间不存在其它中间元件的直接关系，但是也可以是在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件的间接关系。如在本文使用的，短语A、B和C中的至少一个应该被解释为表示使用非排他逻辑OR的逻辑(A ORB OR C)，并且不应该被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个、和C中的至少一个”。
在附图中，箭头的方向，如箭头所指示的，通常表示图示感兴趣的信息(例如数据或指令)的流动。例如，当元素A和元素B交换各种信息，但是从元素A发送到元素B的信息与图示相关时，箭头可以从元素A指向元素B。该单向箭头不暗示没有其它信息从元素B发送到元素A。此外，对于从元素A发送到元素B的信息，元素B可以向元素A发送对该信息的请求或对该信息的接收确认。
在本申请中，包括下面的定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指以下各项、作为以下各项的一部分或者包括以下各项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储器电路(共享、专用或组)，其存储由所述处理器电路执行的代码；提供所述功能的其他合适的硬件组件；或者上述中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载平衡。在进一步的示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块完成一些功能。
如上所使用的术语“代码”可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包括执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”包括与附加处理器电路结合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。
对多处理器电路的引用包括离散管芯上的多处理器电路、单个管芯上的多处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或以上的组合。术语“共享存储器电路”包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语“组存储器电路”包括与附加存储器结合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语“存储器电路”是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的术语“计算机可读介质”不包括通过介质(诸如在载波上)传播的暂时的电信号或电磁信号；因此，术语“计算机可读介质”可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(诸如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的设备和方法可以部分地或完全地由通过配置通用计算机以执行计算机程序中实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来实现。上述功能块、流程图部件和其它元素用作软件规范，其可以由熟练技术人员或程序员的例行工作转换成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。
计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象符号)；(ii)汇编代码；(iii)由编译器从源代码生成的目标代码；(iv)由解释器执行的源代码；(v)由即时编译器编译和执行的源代码，等等。仅作为示例，可以使用来自包括C、C + +、C #、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5(超文本标记语言第5次修订)、Ada、ASP(活动服务器页面)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®的语言的语法来编写源代码。

Claims (10)

1.一种系统，包括：
第一、第二和第三麦克风，其被配置为从声波的源接收声波；
存储器，其被配置为存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图；以及
处理器，其被配置为：
测量通过所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；
从所述存储器接收所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差图；以及
基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述声波的所述源的位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一、第二和第三麦克风被布置在第一车辆中，并且其中所述声波的所述源是来自所述第一车辆附近的第二车辆的鸣笛。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置成基于由所述源输出的所述声波的频率来生成所述第一、第二和第三相位差图中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为：
基于由所述源发射的所述声波的第一频率生成用于所述第一麦克风和所述第二麦克风的所述第一相位差图；
基于小于所述第一频率的第二频率生成用于所述第二麦克风和所述第三麦克风的所述第二相位差图；以及
基于小于所述第二频率的第三频率生成用于所述第三麦克风和所述第一麦克风的所述第三相位差图。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述第三频率是所述第一频率的一半。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为通过以下步骤生成所述第一、第二和第三相位差图：
将所述第一麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风布置在包括多个单元的网格中；以及
基于源自所述网格的所述单元中的每个的第一频率、第二频率和第三频率的波，计算所述第一麦克风和所述第二麦克风、所述第二麦克风和所述第三麦克风以及所述第三麦克风和所述第一麦克风的相位差。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述处理器被配置成响应于具有所述第一频率的所述声波而识别所述源在所述网格的区域内的所述位置。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器被配置为：
生成所述第一、第二和第三相位差图以在所述第一、第二和第三麦克风周围的网格状区域内定位所述源，其中所述网格状区域包括多个单元；
分别从所述第一、第二和第三相位差图中减去所述第一、第二和第三相位差；
将相减的结果平方；
将相减的结果的平方相加；以及
识别所述源在所述单元中的所述相减的结果的平方之和为最小的一个单元中的所述位置。
9.根据权利要求2所述的系统，其中所述处理器被配置成在所述第一车辆中的显示器上显示所述第二车辆的位置。
10.一种方法，包括：
在第一、第二和第三麦克风处接收来自声波的源的声波；
在存储器中存储用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的第一、第二和第三相位差图；
测量通过第一和第二麦克风、第二和第三麦克风、以及第三和第一麦克风从源接收的声波之间的第一、第二和第三相位差；
从所述存储器检索所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差图；以及
基于用于所述第一和第二麦克风、所述第二和第三麦克风、以及所述第三和第一麦克风的所述第一、第二和第三相位差以及所述第一、第二和第三相位差图来识别所述声波的所述源的位置。
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