CN213799444U - 基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统及汽车，包括至少一个超声波传感器、至少一个声压传感器、信号调理模块、数字信号处理器、主控模块、显示模块和预警模块；信号调理模块分别连接各超声波传感器和各声压传感器；数字信号处理器分别连接信号调理模块和主控模块，用于获取信号调理模块调理后的噪声信号，并输出噪声信号声压值至主控模块；主控模块还分别与显示模块和预警模块连接，用于检测噪声信号声压值，并输出检测结果至显示模块；以及在噪声信号声压值大于预设阈值时输出预警指令至预警模块。上述系统采用多个声压传感器采集噪声信号，能够有效监测自动驾驶过程中的噪声信号。

Description

基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别是涉及一种基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统及汽车。

背景技术

在人们生活水平与生活质量的不断提高之下，汽车已经不断融入到人们优质的生活当中。当然自动驾驶汽车的技术也在不断地受到大家的青睐。自动驾驶技术是基于多种传感器技术对于车况信息的采集，结合人工智能和网联化技术，综合考虑各种复杂路况来对汽车的驾驶系统进行的一个设计。

汽车自动驾驶过程中，各种传感器的传输信号往往夹杂着各种噪声信号，当噪声信号超过系统的可承受的阈值之后，则影响自动驾驶汽车的安全驾驶性。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够在汽车自动驾驶过程中有效监测噪声信号的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统及汽车。

一种基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，包括至少一个超声波传感器、至少一个声压传感器、信号调理模块、数字信号处理器、主控模块、显示模块和预警模块；

所述信号调理模块分别连接各所述超声波传感器和各所述声压传感器，用于消除各所述超声波传感器和各所述声压传感器的干扰信号；

所述数字信号处理器分别连接所述信号调理模块和所述主控模块，用于获取所述信号调理模块调理后的噪声信号，并输出噪声信号声压值至所述主控模块；

所述主控模块还分别与所述显示模块和所述预警模块连接，用于检测所述噪声信号声压值，并输出检测结果至显示模块；以及在所述噪声信号声压值大于预设阈值时输出预警指令至所述预警模块。

在其中一个实施例中，各所述声压传感器包括电容式驻极体话筒。

在其中一个实施例中，还包括多种传感器，各所述声压传感器分别设置于所述多种传感器内，所述多种传感器包括摄像头、雷达传感器、温度传感器及压力传感器中任意一种或任意组合。

在其中一个实施例中，所述信号调理模块包括相敏检波器和低通滤波器，所述相敏检波器连接所述低通滤波器。

在其中一个实施例中，所述数字信号处理器包括TMS320C6748单片机。

在其中一个实施例中，所述主控模块包括STM32f103RC单片机。

在其中一个实施例中，所述预警模块包括扬声器和警示灯，所述主控模块分别连接所述扬声器和所述警示灯。

一种汽车，包括上述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统。

上述基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统中，采用多个声压传感器采集噪声信号，能够有效监测自动驾驶过程中的噪声信号。

附图说明

图1为一个实施例中的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统的结构示意图；

图2为一个实施例中的信号调理模块的结构示意图；

图3为一个实施例中的预警模块的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平”的、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，一种基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，包括至少一个超声波传感器100、至少一个声压传感器200、信号调理模块300、数字信号处理器400、主控模块500、显示模块600和预警模块700。其中，信号调理模块300分别连接各超声波传感器100和各声压传感器200，用于消除各超声波传感器100和各声压传感器200的干扰信号；数字信号处理器400分别连接信号调理模块300和主控模块500，用于获取信号调理模块300调理后的噪声信号，并输出噪声信号声压值至主控模块500；主控模块500还分别与显示模块600和预警模块700连接，用于检测噪声信号声压值，并输出检测结果至显示模块600；以及在噪声信号声压值大于预设阈值时输出预警指令至预警模块700。

本实施例中，采用多个声压传感器200可以更大程度地获得噪声信号的信息量，并且能够通过主控模块500将采集的噪声信号与阈值信号进行比对。具体地，各个声压传感器200分别内置于其它传感器中(例如摄像头、雷达传感器、温度传感器等)，主控模块500能够将其它传感器的数据和声压传感器200 的数据进行噪声的辨识和分离，从而对自动驾驶装置的各个信号进行有效的保障，有利于自动驾驶汽车的各个信号的稳定性和准确性。

在一个实施例中，各声压传感器200包括电容式驻极体话筒。

本实施例中，电容式驻极体话筒对于声音有很强的敏感性，而且还能够将物理噪声信号通过声电转换部分和阻抗部分转化成能够被系统识别的电信号。其中，声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。这样就可以非常有效的将声音信号与电信号之间建立一个联系。

在一个实施例中，基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统还包括多种传感器，各声压传感器200分别设置于多种传感器内，多种传感器包括摄像头、雷达传感器、温度传感器及压力传感器中任意一种或任意组合。

本实施例中，应用于自动驾驶汽车的多种传感器主要包括是摄像头、雷达传感器、温度传感器及压力传感器。通过上述多种传感器的组合来完成对于汽车安全运行辐射区域的环境情况检测，从而形成一个物理地图来对汽车的前行进行导航。例如，汽车顶部设置雷达传感器，雷达传感器可以对方圆60米的辐射范围进行扫描检测，扫描检测的结果以3D的形式展现，这样就可以给计算机一个最初始的判断标准，一个高效准确的信息测量装置对于自动驾驶汽车的安全运行起到一个至关重要的意义。汽车的车体位置设置有不同的摄像头，如前置摄像头可以记录汽车行驶过程中前面环境的变化。

上述对于自动驾驶的各个检测环节，都会有噪声信号的渗入，为了保证上述各项功能的传感器能够精准高效的进行数据采集和传输，本实施例中的多种传感器均内置了声压传感器200，从而实现对各个传感器的噪声信号进行检测。

在一个实施例中，各超声波传感器100分别设置在汽车的前后左右四个位置。

本实施例中，各超声波传感器100利用超声波的超声回声定位，通过发送和接收回来的回波信息从而能够准确的定位到障碍物离汽车之间的距离及大概方位。通过此装置利用超声波就能够为汽车提供障碍物的具体位置，提前做好准备，以防有意外发生。

在一个实施例中，如图2所示，信号调理模块300包括相敏检波器310和低通滤波器320，相敏检波器310连接低通滤波器320。

本实施例中，由于系统检测和传输的信号为弱信号，但是伴随着很强的干扰噪声，所以信号调理模块300采用如图2所示的相干检测装置。其中，Es表示输入信号，Er表示参考信号。相敏检波器310的主要功能相当于一个乘法器。具体的调理过程如下：

首先，将输入信号Es的初始角频率设置为ω₀，那么干扰噪声的角频率可以设置为ω，这样就可以得到输入信号Es与参考信号Er二者产生的相位差为θ，而干扰噪声与参考信号Er的相位差为α，且ω≠ω₀,α≠θ。输入信号Es和参考信号Er输入至相敏检波器310后，相敏检波器310对该两个信号之间的相位进行检波，从而鉴别输入信号Es的相位和频率，提高抗干扰能力。当相敏检波器310 输出信号通过低通滤波器320时，如果把低通滤波器320的截止频率设置为ω₀-ω，那么干扰噪声分量在低通滤波器320中将被滤除。

在一个实施例中，数字信号处理器400包括TMS320C6748单片机。

本实施例中，TMS320C6748单片机主频456MHz，可通过动态电压与频率缩放及多种省电模式管理片上电源，耗电低。

在一个实施例中，主控模块500包括STM32f103RC单片机。

本实施例中，STM32f103RC单片机与数字信号处理器400(TMS320C6748 单片机)采用SPI接口通信，一方面数字信号处理器400将数据处理结果通过 SPI发送给STM32f103RC单片机进行后期管理，另一方面STM32f103RC单片机也可以通过SPI切换数字信号处理器400的数据处理模式。

可以理解地，主控模块500一方面检测声压传感器200的噪声信号，另一方面是检测自动驾驶汽车的物理信号。首先对于系统进行复位，再将串口，总线进行初始化操作，然后再与多种传感器(例如摄像头、雷达传感器、温度传感器等)通讯，检测车辆多种传感器CAN总线数据并且通过CAN总线回传噪声信号，在CAN时钟的节奏下进行通信模式的不断切换，进而获取多种传感器的通信信号。本申请的噪声监测系统对检测到的信号进行判断并且进行滤波处理，通过预警模块700提示系统的运作是否正常，实际检测到的噪声信号显示到显示模块600上，进而可以直观的观察和智能化的滤除，有助于自动驾驶汽车技术上的更新与完善。

在一个实施例中，如图3所示，预警模块700包括扬声器710和警示灯720，主控模块500分别连接扬声器710和警示灯720。

本实施例中，预警模块700用于提示系统的运作是否正常，在主控模块500 检测到噪声信号声压值大于预设阈值时，预警模块700发出预警信号。

应当理解地是，预设阈值是对噪声信号声压值容许范围所作的规定，在此不做具体限定。

需要说明的是，预警模块700接收到预警指令而执行预警动作，为预警模块700自有功能，本领域中任意一种预警装置均可实现，为现有技术，如扬声器、警示灯等。例如，当预警模块为扬声器710时，扬声器710接收到主控模块500传输的高电平信号(预警指令)，发出响声(预警动作)。此外，主控模块500与预警模块700之间还可以连接延时电路，通过该延时电路，可以使得本申请的预警模块700可以进行持续报警。

在一个实施例中，提供了一种汽车，包括上述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统。

需要说明的是，汽车可以为客车、轿车或轨道车，在此不做具体限定。

本实施例中，汽车搭载多种传感器(例如摄像头、雷达传感器、温度传感器等)，并且每个传感器均内置一个声压传感器200。例如，汽车顶部设置雷达传感器，雷达传感器可以对方圆60米的辐射范围进行扫描检测；汽车前后左右设置有超声波传感器100，超声波传感器100准确的定位到障碍物离汽车之间的距离及大概方位。多种传感器均内置了声压传感器200，可以实现对各个传感器的噪声信号进行检测，从而进行噪声的辨识和分离，有利于提高自动驾驶过程中的各个信号的稳定性和准确性。

上述基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统中，采用多个声压传感器200 采集噪声信号，能够有效监测自动驾驶过程中的噪声信号。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，其特征在于，包括至少一个超声波传感器、至少一个声压传感器、信号调理模块、数字信号处理器、主控模块、显示模块和预警模块；

所述信号调理模块分别连接各所述超声波传感器和各所述声压传感器，用于消除各所述超声波传感器和各所述声压传感器的干扰信号；

所述数字信号处理器分别连接所述信号调理模块和所述主控模块，用于获取所述信号调理模块调理后的噪声信号，并输出噪声信号声压值至所述主控模块；

所述主控模块还分别与所述显示模块和所述预警模块连接，用于检测所述噪声信号声压值，并输出检测结果至显示模块；以及在所述噪声信号声压值大于预设阈值时输出预警指令至所述预警模块。

2.根据权利要求1所述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，其特征在于，各所述声压传感器包括电容式驻极体话筒。

3.根据权利要求1所述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，其特征在于，还包括多种传感器，各所述声压传感器分别设置于所述多种传感器内，所述多种传感器包括摄像头、雷达传感器、温度传感器及压力传感器中任意一种或任意组合。

4.根据权利要求1所述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，其特征在于，所述信号调理模块包括相敏检波器和低通滤波器，所述相敏检波器连接所述低通滤波器。

5.根据权利要求1所述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，其特征在于，所述数字信号处理器包括TMS320C6748单片机。

6.根据权利要求1所述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，其特征在于，所述主控模块包括STM32f103RC单片机。

7.根据权利要求1所述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统，其特征在于，所述预警模块包括扬声器和警示灯，所述主控模块分别连接所述扬声器和所述警示灯。

8.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的基于多种传感器的自动驾驶噪声监测系统。

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