CN115457788A - 一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统 - Google Patents

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徐光宇
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Abstract

本发明属于车辆辅助驾驶技术领域，提供一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，包括：声音输入单元，用于采集行车时车辆周围的环境声音信息；声音处理单元，用于过滤由声音输入单元采集到的环境声音信息，并保留周车声音信息，然后根据不同的行车场景对所述周车声音信息进行增强或者不增强处理，行车场景包括高速行车场景和低速行车场景；声音输出单元，用于以声学形式向驾驶员输出由所述声音处理单元处理后的周车声音信息。本发明能够将车辆行驶过程中有效的环境声音信息筛选出来，并通过声学形式传递给驾驶员，使得驾驶员在行车过程中对周围的车辆信息有一个听觉上的感知，从而提高驾驶员对不同行车场景的应变能力，降低发生交通事故的风险。

Description

一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统
技术领域
本发明属于车辆辅助驾驶技术领域，具体涉及一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统。
背景技术
对于有人驾驶车辆，驾驶员对周围环境的感知是驾驶的重要环节，其中听觉感知是总体感知的一部分，与视觉感知对应，做补充搭配。各国交通法规对听力障碍驾驶员规定不同，有些法规禁止无听觉感知人员驾驶车辆，可见听觉对驾驶感知所起作用的重要性。
随着汽车行业的高速发展，目前大多数车辆的密闭隔音性能较好，对环境噪声的屏蔽增加了驾驶人员听觉的舒适度，但是同时也屏蔽了周围车辆环境的一些关键信息，而缺失了这些关键信息，容易造成行车过程中的安全隐患。尤其是针对前后车距长、盲区多的大型商用车辆，安全隐患更大。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，用来解决背景技术中指出的由于车辆的密闭隔音性能较好，从而屏蔽了周围车辆环境的一些关键信息，导致行车过程中容易出现安全隐患的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，所述系统包括：
声音输入单元，用于采集行车时车辆周围的环境声音信息；
声音处理单元，用于过滤由声音输入单元采集到的环境声音信息，并保留周车声音信息，然后根据不同的行车场景对所述周车声音信息进行增强或者不增强处理；
声音输出单元，用于以声学形式向驾驶员输出由所述声音处理单元处理后的周车声音信息。
进一步限定，所述行车场景包括高速行车场景和低速行车场景；其中，在所述高速行车场景下，所述音量调整模块不对所述周车声音信息进行增强处理，在所述低速行车场景下，所述音量调整模块对所述周车声音信息进行增强处理。
进一步限定，所述周车声音信息包括周车的胎噪、发动机噪声和喇叭鸣响。
进一步限定，所述声音处理单元还用于识别所述周车声音信息中的低频噪声，并将所述低频噪声的频率调整为适合人耳分辨的频率。
进一步限定，所述声音输入单元包括四个麦克风阵列，四个所述麦克风阵列分别安装在车辆左右前灯和左右后灯处。
进一步限定，所述麦克风阵列的外部包覆有的保护壳体。
进一步限定，四个所述麦克风阵列分别嵌入车辆左右前灯和左右后灯内。
进一步限定，所述声音输入单元还包括输入端处理器，所述输入端处理器将麦克风阵列采集到的模拟声音信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至声音处理单元。
进一步限定，所述声音输出单元包括四个扬声器，四个所述扬声器分别安装在驾驶员前挡风玻璃上部的左右两侧和驾驶员座椅靠枕的左右两侧。
进一步限定，所述声音输出单元还包括输出端处理器，所述输出端处理器用于接收来自声音处理单元的数字信号，并将所述数字信号转化为模拟声音信号，通过所述扬声器将所述模拟声音信号传递给驾驶员。
采用上述技术方案的发明，具有如下优点：
本发明能够将车辆行驶过程中有效的环境声音信息筛选出来，并通过声学形式传递给驾驶员，使得驾驶员在行车过程中对周围的车辆信息有一个听觉上的感知，从而提高驾驶员对不同行车场景的应变能力，降低发生交通事故的风险。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统实施例的结构示意图；
主要元件符号说明如下：100、声音输入单元；110、麦克风阵列；120、输入端处理器；200、声音处理单元；300、声音输出单元；310、扬声器；320、输出端处理器。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，该系统包括声音输入单元100、声音处理单元200和声音输出单元300。声音输入单元100用于采集行车时车辆周围的环境声音信息，声音处理单元200用于处理由声音输入单元100采集的环境声音信息，取得关键得到环境声音信息，经过处理后的环境声音信息由声音输出单元300以声学形式向驾驶员输出。从而使得驾驶员在隔音性能好的车辆内，感知到行车过程中关键的环境声音信息，降低行车过程中的安全隐患。
在本实施例中，声音处理单元200可以为ECU电子控制单元，集成在整车控制系统中，专用于处理声音信息。声音处理单元200中具有声音数据库，声音数据库中存储有行车途中的本车声音信息、周车声音信息、风噪等行车声音信息。其中，本车声音信息包括但不限于本车的胎噪、发动机噪声、喇叭鸣响等；周车声音信息具体为除本车以外的其他车辆的声音信息，周车声音信息包括但不限于周车的胎噪、发动机噪声、喇叭鸣响等。
当声音输入单元100将采集的环境声音信息发送给声音处理单元200后，声音处理单元200首先根据声音数据库中的行车声音信息，对环境声音信息进行识别，然后过滤掉除周车声音信息以外得到其他声音信息，只保留周车声音信息。可以理解的是，诸如本车声音信息、风噪等行车声音信息，均是无用的声音信息，这些声音信息不仅会影响驾驶员的听觉体验，更是会干扰驾驶员对行车环境的判断。而在行车过程中，周车声音信息是最有用的信息之一，驾驶员掌握了这些信息，能够很大程度地降低交通事故得到发生。
在过滤掉无用的环境声音信息后，声音处理单元200会根据不同的行车场景对周车声音信息进行增强或者不增强处理。在本实施例中，行车场景具体包括高速行车场景和低速行车场景。为满足行车场景的逻辑判断，声音处理单元200中具有场景判断逻辑模块，场景判断逻辑模块中预设有车速阈值，当实际车速小于车速阈值时，判定为低速行车场景，当实际车速大于等于车速阈值时，判定为高速行车场景。例如，预先设置车速阈值为20km/h，当车速小于20km/h时，判定为低速行车场景，当实际车速大于等于20km/h时，判定为高速行车场景。
可以理解的是，在高速行车场景下，由于周车的车速一般较快，周车声音信息的音量一般都比较大，不用对周车声音信息进行增强处理，驾驶员也能够听到。但是在低速行车场景下，由于周车的车速一般较慢，特别是在狭窄弯道路口、车库出口等视野盲区位置，驾驶员看不见其他车辆的信息，声音输入单元100能够采集到的声音信息也比较小。因此，在低速行车场景下，声音处理单元200不仅会从环境声音信息中筛选出周车声音信息，还会对周车声音信息进行放大处理，将周车声音信息的音量提高，使得驾驶员能够在听觉上清晰地感知到周围的车辆信息，降低交通事故得到发生。
本领域技术人员知晓，车辆的喇叭鸣响一般比较尖锐，其频率较高，而胎噪、发动机噪声的频率一般较低，当喇叭鸣响和胎噪、发动机噪声等周车声音信息一同穿入驾驶员的耳朵中时，由于其频率不统一，不仅会降低驾驶员的听觉体验，同时也会干扰驾驶员的判断。因此，在对环境声音信息进行过滤和增强后，声音处理单元200还用于识别周车声音信息中的低频噪声，如胎噪、发动机噪声等，并将这些低频噪声的频率调整为适合人耳声学系统分辨的频率。
在本实施例中，声音输入单元100包括四个麦克风阵列110和一个输入端处理器120。其中，每个麦克风阵列110均有四个阵列分布的麦克风组成，其阵列形式可以为矩形阵列、线性阵列、环形阵列等。并且四个麦克风阵列110分别安装在车辆左右前灯和左右后灯处。通过这样的布局，使得声音输入单元100能够更好地采集到本车周边范围内的环境声音信息，减少其他范围的环境声音信息的干扰。
每个麦克风阵列110的外部均包覆有光滑透声的保护壳体，以此降低风噪的干扰。此外，四个麦克风阵列110分别嵌入车辆左右前灯和左右后灯内，以此保证车灯部位的美观。
在本实施例中，四个麦克风阵列110与输入端处理器120电连接，输入端处理器120将麦克风阵列110采集到的模拟声音信号转换为数字信号，并将数字信号通过车内以太网总线传输至声音处理单元200，进行加工处理。
在本实施例中，声音输出单元300包括四个扬声器310和一个输出端处理器320。其中，四个扬声器310分别安装在驾驶员前挡风玻璃上部的左右两侧和驾驶员座椅靠枕的左右两侧。使得四个扬声器310构成一个对称声场阵列结构，这种对称声场阵列结构可让驾驶员的双耳感受到前后左右水平方向上360度的音源信号。
在本实施例中，输出端处理器320与声音处理单元200电连接，输出端处理器320用于接收来自声音处理单元200的数字信号，并将数字信号转化为模拟声音信号。输出端处理器320与扬声器310电连接，扬声器310能够将模拟声音信号传递给驾驶员。
以上对本发明提供的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述系统包括：
声音输入单元(100)，用于采集行车时车辆周围的环境声音信息；
声音处理单元(200)，用于过滤由声音输入单元(100)采集到的环境声音信息，并保留周车声音信息，然后根据不同的行车场景对所述周车声音信息进行增强或者不增强处理；
声音输出单元(300)，用于以声学形式向驾驶员输出由所述声音处理单元(200)处理后的周车声音信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述行车场景包括高速行车场景和低速行车场景；其中，在所述高速行车场景下，所述声音处理单元(200)不对所述周车声音信息进行增强处理，在所述低速行车场景下，所述声音处理单元(200)对所述周车声音信息进行增强处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述周车声音信息包括周车的胎噪、发动机噪声和喇叭鸣响。
4.根据权利要求3所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述声音处理单元(200)还用于识别所述周车声音信息中的低频噪声，并将所述低频噪声的频率调整为适合人耳分辨的频率。
5.根据权利要求1所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述声音输入单元(100)包括四个麦克风阵列(110)，四个所述麦克风阵列(110)分别安装在车辆的左右前灯和左右后灯处。
6.根据权利要求5所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述麦克风阵列(110)的外部包覆有的保护壳体。
7.根据权利要求5所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，四个所述麦克风阵列(110)分别嵌入车辆的左右前灯和左右后灯内。
8.根据权利要求5所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述声音输入单元(100)还包括输入端处理器(120)，所述输入端处理器(120)将麦克风阵列(110)采集到的模拟声音信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至声音处理单元(200)。
9.根据权利要求5-8任一项所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述声音输出单元(300)包括四个扬声器(310)，四个所述扬声器(310)分别安装在驾驶员前挡风玻璃上部的左右两侧和驾驶员座椅靠枕的左右两侧。
10.根据权利要求9所述的一种基于声学的车辆驾驶感官增强系统，其特征在于，所述声音输出单元(300)还包括输出端处理器(320)，所述输出端处理器(320)用于接收来自声音处理单元(200)的数字信号，并将所述数字信号转化为模拟声音信号，通过所述扬声器(310)将所述模拟声音信号传递给驾驶员。
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