CN117864021A - 一种声光控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种声光控制系统，包括：数据采集模块：用于采集车辆的运行参数；数据处理模块：能够接收所述车辆的运行参数并对所述车辆的运行参数进行标准化处理；声光合成模块：能够接收标准化处理后的车辆的运行参数，合成声光信号；声光显示模块：能够接收声光信号，基于声光信号显示声灯。本发明根据车辆运行参数，合成相应的声光信号，为驾驶者提供更加直观、立体的感知体验，以模拟真实的驾驶感受；能够满足不同驾驶者的个性化需求，为未来的智能驾驶和人性化交通出行提供有力支持。
Description
技术领域
本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种声光控制系统。
背景技术
随着汽车行业的持续进步和技术的不断创新，消费者对车辆功能的需求也日益多元化和个性化。特别是在声音提示系统方面，传统的车辆声音提示系统往往采用单一、固定的声音信号来进行操作反馈或安全警告，这种方式在过去可能足够满足基本的驾驶需求。
然而，在现代社会，驾驶者不再仅仅满足于车辆提供的基本功能。他们期望车辆能够更加智能、更加个性化地适应他们的驾驶习惯和特定情境。特别是声音反馈方面，驾驶者希望能够根据自己的喜好选择不同的提示音、警告音或个性化音效，以增加驾驶的乐趣和新鲜感。
为了满足这些不断增长的需求，汽车行业正在积极探索和开发更加先进、更加个性化的声音提示系统。通过利用最新的声音处理技术，未来的车辆将能够实时感知驾驶者的需求和情境变化，并智能地调整声音反馈的内容和方式。这将使驾驶体验变得更加丰富、更加安全，同时也为汽车行业带来新的发展机遇。
随着消费者对个性化需求的不断增长和汽车技术的不断进步，传统的车辆声音提示系统已经无法满足现代驾驶者的多样化需求。因此，开发一种能够实时提供定制化声音反馈的声光控制系统，已经成为汽车行业发展的重要趋势之一。
发明内容
（一）发明目的
本发明的目的是提供一种能反馈客户定制的声音和灯光的声光控制系统。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种声光控制系统，包括：数据采集模块、数据处理模块、声光合成模块和声光显示模块；
所述数据采集模块：用于采集车辆的运行参数；
所述数据处理模块：能够接收所述车辆的运行参数并对所述车辆的运行参数进行标准化处理；
所述声光合成模块：能够接收标准化处理后的车辆的运行参数，合成声光信号；
所述声光显示模块：能够接收所述声光信号，基于所述声光信号显示声灯。
本发明的另一方面，优选地，所述采集的车辆的运行参数包括：车辆的车速、电机转速、加速踏板位置和车辆加速度。
本发明的另一方面，优选地，所述声光合成模块包括声音合成单元、转换单元和音频功率放大单元；所述声光信号包括声音信号；
所述声音合成单元接收标准化处理后的车辆的运行参数并根据所述标准化处理后的车辆的运行参数，合成数字声音；
所述转换单元接收所述数字声音，转换成声音信号；
所述音频功率放大单元接收声音信号，对接收到的声音信号进行音频功率放大。
本发明的另一方面，优选地，所述声光合成模块还包括灯光合成单元；所述声光信号还包括灯光信号；
所述灯光合成单元根据所述声音信号，利用灯光控制算法，合成灯光信号。
本发明的另一方面，优选地，所述声光显示模块包括发声单元；
所述发声单元接收经过音频功率放大的声音信号，并向外辐射相应的声音。
本发明的另一方面，优选地，所述发声单元包括主动发声鼓、主动发声鼓安装支架和连接线束；所述主动发声鼓安装支架连接一对所述主动发声鼓，并与汽车底盘固定连接，所述连接线束电连接所述主动发声鼓与所述声光合成模块。
本发明的另一方面，优选地，所述声光显示模块包括发光单元；
所述发光单元包括LED灯和隔热层，所述LED灯与排气尾管连接；所述隔热层设置于所述LED灯与排气尾管之间。
本发明的另一方面，优选地，所述根据所述标准化处理后的车辆的运行参数，合成数字声音包括：
构建数字声音模型，所述数字声音模型包括频率模型和响度模型；
所述频率模型与车辆的运行参数中的车辆的车速和电机转速相关；
所述响度模型与车辆的运行参数中的加速踏板位置和车辆加速度相关。本发明的另一方面，优选地，所述频率模型通过以下公式表示：
；
其中，x(t)表示t时刻的频率的数值，k1表示电机转速系数，n为电机编号，N为电机总数，rtn表示第n个电机在t时刻的转速的数值，k2表示车辆的车速系数，vt表示车辆的车速的数值，k1与k2之和为1。
本发明的另一方面，优选地，所述响度模型通过以下公式表示：
；
其中，y(t)表示t时刻的响度的数值，k3表示加速踏板位置系数，k4表示车辆加速度系数，k3与k4之和为1，ut表示t时刻加速踏板位置数值,完全踩下的数值为10，完全没踩的数值为0，at表示t时刻车辆加速度的数值。
（三）有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明的数据采集模块负责实时捕捉车辆的运行参数，这些参数包括但不限于车速、加速度、转向角、发动机转速等关键信息；确保后续处理的数据来源准确可靠；数据处理模块接收来自数据采集模块的原始数据，并进行标准化处理，因为不同传感器采集的数据可能具有不同的量纲和单位，标准化处理能够将这些数据转换为统一的格式，便于后续的分析和合成。声光合成模块根据标准化后的车辆运行参数，合成相应的声光信号。这些信号旨在通过声音和光线的组合，为驾驶者提供更加直观、立体的感知体验，例如，在车辆加速时，声光合成模块可以生成渐强的引擎轰鸣声和明亮的灯光变化，以模拟真实的驾驶感受；声光显示模块将声光信号转化为实际的声音和灯光效果，呈现在驾驶者面前；声光信号的合成和显示方式多样且可定制，能够满足不同驾驶者的个性化需求，为未来的智能驾驶和人性化交通出行提供有力支持。
附图说明
图1是本发明一个实施例的整体结构示意图；
图2是本发明一个实施例的声光显示模块结构侧视图；
图3是本发明一个实施例的声光显示模块结构前视图，左侧为右侧局部A的细节图。
附图标记：
1：发声单元、1-1：主动发声鼓、1-2：主动发声鼓安装支架、1-3：连接线束；
2：发光单元、2-1：LED灯、2-2：隔热层；
3：后消声器总成、4：排气尾管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
实施例一
一种声光控制系统，图1示出了本发明一个实施例的整体结构示意图，如图1所示，包括：数据采集模块、数据处理模块、声光合成模块和声光显示模块；
所述数据采集模块：用于采集车辆的运行参数；此处不限制采集的车辆的运行参数的具体内容，可选的，本实施例中，所述采集的车辆的运行参数包括：车辆的车速、电机转速、加速踏板位置和车辆加速度；车速通常通过车轮转速传感器或车辆速度传感器来测量。这些传感器可以直接安装在车轮上或传动轴上，通过测量车轮的旋转速度或传动轴的转动来计算车辆的实际速度。传感器发送的脉冲信号被车辆的电子控制单元接收并处理，以得出车速的准确值。电机转速可以通过电机控制单元内部的传感器直接测量，这些传感器通常是编码器或解析器，能够精确测量电机的旋转速度和方向。将电机转速信息发送给车辆的主控制单元，用于监控和调整车辆的动力输出；加速踏板位置是通过一个称为加速踏板位置传感器APPS的设备来测量的。APPS通常是一个可变电阻，其阻值随加速踏板的踩下程度而变化。当驾驶者踩下加速踏板时，APPS的阻值变化被转换为电信号，发送给ECU，ECU根据这个信号判断驾驶者的加速意图并相应调整发动机或电机的输出。车辆加速度可以通过多种传感器来测量，最常见的是惯性测量单元IMU或加速度计。这些传感器通常安装在车辆的重心附近，以最小化由于车辆动态变化如转弯、颠簸引起的测量误差。加速度计测量车辆在各个轴上的加速度变化，并将这些数据发送给ECU进行处理和分析。IMU除了加速度计外，还包含陀螺仪和有时磁力计，用于测量车辆的角速度和方向变化；
所述数据处理模块：能够接收所述车辆的运行参数并对所述车辆的运行参数进行标准化处理；由于不同传感器可能具有不同的量纲、单位和测量范围，直接将这些原始数据用于控制算法可能会导致计算复杂度高、控制精度低等问题。因此，数据处理模块需要对这些原始数据进行转换和归一化，使它们具有统一的量纲和范围，便于后续的分析和计算。具体来说，标准化处理可以包括以下几个步骤：首先，对原始数据进行去噪和滤波处理，以消除传感器噪声和干扰信号对数据准确性的影响；其次，根据需要将原始数据转换为适当的数学形式，如将模拟信号转换为数字信号、将非线性数据转换为线性数据等；最后，将数据归一化到特定的范围内，如将车速归一化到0到1的范围内，以便在控制算法中使用。通过标准化处理，数据处理模块能够提供准确、一致的数据支持，使得声光合成模块能够根据这些数据合成出符合实际驾驶情境的声光信号。
所述声光合成模块：能够接收标准化处理后的车辆的运行参数，合成声光信号；此处不限制所述合成声光信号的具体内容，可选的，本实施例中，所述声光合成模块包括声音合成单元、转换单元和音频功率放大单元；所述声光信号包括声音信号；
所述声音合成单元接收标准化处理后的车辆的运行参数；
根据所述标准化处理后的车辆的运行参数，合成数字声音；进一步，包括：
构建数字声音模型，所述数字声音模型包括频率模型和响度模型；
所述频率模型与车辆的运行参数中的车辆的车速和电机转速相关；
所述响度模型与车辆的运行参数中的加速踏板位置和车辆加速度相关。
所述频率模型通过以下公式表示：
；
其中，x(t)表示t时刻的频率的数值，k1表示电机转速系数，n为电机编号，N为电机总数，rtn表示第n个电机在t时刻的转速的数值，k2表示车辆的车速系数，vt表示车辆的车速的数值，k1与k2之和为1；x(t)表示无量纲的值。
所述响度模型通过以下公式表示：
；
其中，y(t)表示t时刻的响度的数值，k3表示加速踏板位置系数，k4表示车辆加速度系数，k3与k4之和为1，ut表示t时刻加速踏板位置数值,完全踩下的数值为10，完全没踩的数值为0，at表示t时刻车辆加速度的数值；y(t)表示无量纲的值。
通过实时调整声音刺激的频率和响度，数字声音模型能够为驾驶者提供更加直观、及时的车辆状态信息。例如，随着车速的提升，频率模型可以调整声音信号的频率，使驾驶者感受到更加动感和紧张的声音氛围；而响度模型则可以根据加速踏板的位置和车辆加速度来调整声音刺激的响度，为驾驶者提供更加自然和真实的声音反馈。
所述转换单元接收所述数字声音，转换成声音信号；
所述音频功率放大单元接收声音信号，对接收到的声音信号进行音频功率放大。
所述声光合成模块还包括灯光合成单元；所述声光信号包括灯光信号；
所述灯光合成单元根据所述声音信号，利用灯光控制算法，合成灯光信号。
所述声光显示模块：能够接收所述声光信号，基于所述声光信号显示声灯。此处不限制所述声光显示模块的具体内容，可选的，本实施例中，所述声光显示模块包括发声单元；
所述发声单元接收经过音频功率放大的声音信号，并向外辐射相应的声音。
所述发声单元包括主动发声鼓、主动发声鼓安装支架和连接线束；
所述声光显示模块包括发光单元；
进一步，本实施例中，图2示出了本发明一个实施例的声光显示模块结构侧视图；图3示出了本发明一个实施例的声光显示模块结构前视图，如图2和图3所示，发声单元1包括主动发声鼓1-1、主动发声鼓安装支架1-2、连接线束1-3、设置在一对后消声器3总成中间的，主动发声鼓安装支架1-2连接两个主动发声鼓1-1，并与汽车底盘固定连接，连接线束1-3电连接所述主动发声鼓1-1与所述声光合成模块。
所述发光单元2包括LED灯2-1和隔热层2-2，所述LED灯2-1与排气尾管4连接；所述隔热层2-2设置于所述LED灯2-1与排气尾管4之间。
本发明的数据采集模块负责实时捕捉车辆的运行参数，这些参数包括但不限于车速、加速度、转向角、发动机转速等关键信息；确保后续处理的数据来源准确可靠；数据处理模块接收来自数据采集模块的原始数据，并进行标准化处理，因为不同传感器采集的数据可能具有不同的量纲和单位，标准化处理能够将这些数据转换为统一的格式，便于后续的分析和合成。声光合成模块根据标准化后的车辆运行参数，合成相应的声光信号。这些信号旨在通过声音和光线的组合，为驾驶者提供更加直观、立体的感知体验，例如，在车辆加速时，声光合成模块可以生成渐强的引擎轰鸣声和明亮的灯光变化，以模拟真实的驾驶感受；声光显示模块将声光信号转化为实际的声音和灯光效果，呈现在驾驶者面前；声光信号的合成和显示方式多样且可定制，能够满足不同驾驶者的个性化需求，为未来的智能驾驶和人性化交通出行提供有力支持。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过现有技术中的各种手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。
以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
Claims (10)
1.一种声光控制系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据处理模块、声光合成模块和声光显示模块；
所述数据采集模块：用于采集车辆的运行参数；
所述数据处理模块：能够接收所述车辆的运行参数并对所述车辆的运行参数进行标准化处理；
所述声光合成模块：能够接收标准化处理后的车辆的运行参数，合成声光信号；
所述声光显示模块：能够接收所述声光信号，基于所述声光信号显示声灯。
2.根据权利要求1所述的声光控制系统，其特征在于，所述采集的车辆的运行参数包括：车辆的车速、电机转速、加速踏板位置和车辆加速度。
3.根据权利要求2所述的声光控制系统，其特征在于，所述声光合成模块包括声音合成单元、转换单元和音频功率放大单元；所述声光信号包括声音信号；
所述声音合成单元接收标准化处理后的车辆的运行参数并根据所述标准化处理后的车辆的运行参数，合成数字声音；
所述转换单元接收所述数字声音，转换成声音信号；
所述音频功率放大单元接收声音信号，对接收到的声音信号进行音频功率放大。
4.根据权利要求3所述的声光控制系统，其特征在于，所述声光合成模块还包括灯光合成单元；所述声光信号还包括灯光信号；
所述灯光合成单元根据所述声音信号，利用灯光控制算法，合成灯光信号。
5.根据权利要求3所述的声光控制系统，其特征在于，所述声光显示模块包括发声单元；
所述发声单元接收经过音频功率放大的声音信号，并向外辐射相应的声音。
6.根据权利要求5所述的声光控制系统，其特征在于，所述发声单元包括主动发声鼓、主动发声鼓安装支架和连接线束；
所述主动发声鼓安装支架连接一对所述主动发声鼓，并与汽车底盘固定连接，所述连接线束电连接所述主动发声鼓与所述声光合成模块。
7.根据权利要求1所述的声光控制系统，其特征在于，所述声光显示模块包括发光单元；
所述发光单元包括LED灯和隔热层，所述LED灯与排气尾管连接；所述隔热层设置于所述LED灯与排气尾管之间。
8.根据权利要求3所述的声光控制系统，其特征在于，所述根据所述标准化处理后的车辆的运行参数，合成数字声音包括：
构建数字声音模型，所述数字声音模型包括频率模型和响度模型；
所述频率模型与车辆的运行参数中的车辆的车速和电机转速相关；
所述响度模型与车辆的运行参数中的加速踏板位置和车辆加速度相关。
9.根据权利要求8所述的声光控制系统，其特征在于，
所述频率模型通过以下公式表示：
；
其中，x(t)表示t时刻的频率的数值，k1表示电机转速系数，n为电机编号，N为电机总数，rtn表示第n个电机在t时刻的转速的数值，k2表示车辆的车速系数，vt表示车辆的车速的数值，k1与k2之和为1。
10.根据权利要求9所述的声光控制系统，其特征在于，所述响度模型通过以下公式表示：
；
其中，y(t)表示t时刻的响度的数值，k3表示加速踏板位置系数，k4表示车辆加速度系数，k3与k4之和为1，ut表示t时刻加速踏板位置数值,完全踩下的数值为10，完全没踩的数值为0，at表示t时刻车辆加速度的数值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |