TWI801870B - 汽車聲響警示系統及方法 - Google Patents

Abstract

一種汽車聲響警示系統及方法，該方法包含：一小波轉換合成單元經由一處理單元取得一引擎的一引擎轉速；該小波轉換合成單元根據該引擎轉速的大小，自一資料庫取得對應的一次頻帶聲響，且該次頻帶聲響包含一低頻輸入聲響及一高頻輸入聲響；該小波轉換合成單元藉由小波轉換技術，將該低頻輸入聲響轉換為一近似信號，並將該高頻輸入聲響轉換為一細節信號，再合成為一合成聲響；以及該播放單元取得並播放該合成聲響。藉由小波轉換技術，可以根據該作動參數的大小，合成出最適當的該合成聲響，有效提醒行人或其他用路人注意，大幅提升安全性。

Description

汽車聲響警示系統及方法

本發明係關於一種汽車聲響警示系統及方法，尤指一種汽車聲響警示系統及方法。

相較於燃油車輛的燃燒爆炸音、機械噪音與排氣噪音，油電混合動力車及電動車等車輛在電動模式下的整體音量較低，甚至趨近於無聲，使得行人不易注意到電動模式的車輛。根據美國公路安全保險協會(Insurance Institute for Highway Safety,IIHS)及美國國家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)的研究顯示，電動模式的車輛在市區行駛時與行人的碰撞風險較其他車輛多出約17%。

為了提醒行人或其他用路人注意，自2011年起就陸續有國際車廠研發了可以發出類似傳統內燃機引擎運轉聲響的警示系統，即汽車聲響警示系統(acoustic vehicle alert system,AVAS)。

在專利方面，則例如有中華民國專利公告號第I657437號提供一種播放與電動載具相關之音頻訊號的方法、裝置以及系統，主要是在判定電動載具之速度後，由電動載具之揚聲器產生音頻訊號片段。

而本發明之目的，在於提供一種不同於前述專利案的汽車聲響警示系統及方法，同樣可以提醒行人或其他用路人注意。

爰此，本發明人提供不同於前述專利案的一種汽車聲響警示系統，設置於一電動車，該電動車有一作動單元，該作動單元包含一引擎，該汽車聲響警示系統包含：一處理單元，設置於該電動車，該處理單元訊號連接該作動單元；一小波轉換合成單元，設置於該電動車，該小波轉換合成單元訊號連接該處理單元，該小波轉換合成單元包含一合成低通濾波器及一合成高通濾波器；一資料庫，設置於該電動車，該資料庫訊號連接該小波轉換合成單元，該作動單元有一作動參數包含一引擎轉速，該資料庫中儲存有複數次頻帶聲響，每一次頻帶聲響包含一低頻輸入聲響及一高頻輸入聲響，且所述次頻帶聲響分別對應不同大小之該引擎轉速；以及一播放單元，設置於該電動車，該播放單元訊號連接該小波轉換合成單元；透過該處理單元取得該引擎轉速，該小波轉換合成單元自該處理單元取得該引擎轉速後，根據該引擎轉速的大小，自該資料庫中取得對應的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響；該小波轉換合成單元藉由小波轉換(Wavelet Transform)技術，由該合成低通濾波器將該低頻輸入聲響轉換為一近似信號，由該合成高通濾波器將該高頻輸入聲響轉換為一細節信號，該小波轉換合成單元再將該近似信號與該細節信號合成為一合成聲響，該合成聲響傳送至該播放單元後，由該播放單元播放該合成聲響。

本發明人再提出一種汽車聲響警示方法，包含：一電動車上之一處理單元取得該電動車之一作動單元的一作動參數，該作動單元包含一引擎，該作動單元有一作動參數包含一引擎轉速；一小波轉換合成單元自該處理單元取得該引擎轉速；於一資料庫儲存對應不同大小之該引擎轉速的複數次頻帶聲響，且每一次頻帶聲響包含一低頻輸入聲響及一高頻輸入聲響，該小波轉換合成單元根據該引擎轉速的大小，自該資料庫中取得對應該引擎轉速的所述次頻 帶聲響；該小波轉換合成單元藉由小波轉換(Wavelet Transform)技術，由該小波轉換合成單元之一合成低通濾波器將該低頻輸入聲響轉換為一近似信號，由該小波轉換合成單元之一合成高通濾波器將該高頻輸入聲響轉換為一細節信號；該小波轉換合成單元將該近似信號與該細節信號合成為一合成聲響；以及該播放單元取得並播放該合成聲響。

進一步，有一錄音單元訊號連接該小波轉換合成單元，該小波轉換合成單元包含一分析低通濾波器及一分析高通濾波器；該錄音單元取得一燃油車之一燃油引擎的一引擎聲響送至該小波轉換合成單元，該引擎聲響係來自該引擎轉速介於每分鐘1000至8000轉之間的該燃油引擎，且該引擎聲響對應該引擎轉速，該小波轉換合成單元再藉由小波轉換技術，由該分析低通濾波器自該引擎聲響分析出一近似係數，由該分析高通濾波器自該引擎聲響分析出一細節係數，該小波轉換合成單元再將該近似係數及該細節係數做為所述次頻帶聲響並對應該引擎轉速儲存於該資料庫，且當該小波轉換合成單元要合成該合成聲響時，該低頻輸入聲響為該近似係數，該高頻輸入聲響為該細節係數。

進一步，該作動單元包含一油門，該作動參數包含一油門深度，且所述次頻帶聲響分別對應不同大小之該油門深度，該小波轉換合成單元經由該處理單元取得該油門深度後，根據該油門深度的大小，自該資料庫中取得對應的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響以合成出該合成聲響。

其中，該播放單元係為一智慧音箱，每一引擎轉速對應複數次頻帶聲響，透過對該智慧音箱發出一語音指令，該智慧音箱控制該小波轉換合成單元選擇對應同一引擎轉速的另一所述次頻帶聲響，該小波轉換合成單元再藉由小波轉換技術合成並更新該合成聲響。

其中，該處理單元係為車上診斷系統(On-Board Diagnostics,OBD)或控制器區域網路匯流排(Controller Area Network Bus,CAN bus)系統。

根據上述技術特徵較佳地可達成以下功效：

1.小波轉換合成單元藉由小波轉換技術，可以根據作動參數的大小，合成出最適當的合成聲響，可以有效提醒行人或其他用路人注意，大幅提升安全性。

2.透過錄音單元，可以預先實車錄製引擎聲響，再藉由小波轉換合成單元進行引擎聲響的分析及合成聲響的合成，無論是近似係數還是細節係數都可以被保留，最後由播放單元播放的合成聲響可以更為真實。

3.引擎聲響可以錄製自轉速介於每分鐘1000至8000轉之間的燃油引擎，小波轉換合成單元要進行合成聲響的合成時，可以更好的對應到作動單元不同大小的作動參數。

4.當播放單元是智慧音箱時，使用者可以藉由輸入語音指令，進而調整合成聲響，提高使用者的駕駛或乘車樂趣。

5.處理單元可以是車上診斷系統或控制器區域網路匯流排系統，對作動參數的取得可以更為即時。

1:電動車

2:處理單元

3:小波轉換合成單元

31:分析低通濾波器

32:分析高通濾波器

33:合成低通濾波器

34:合成高通濾波器

4:資料庫

5:播放單元

6:錄音單元

A:油門深度

B:引擎轉速

C:次頻帶聲響

D:引擎聲響

E:合成聲響

[第一圖]係本發明實施例之實施示意圖一，示意小波轉換合成單元自引擎聲響分析出次頻帶聲響。

[第二圖]係本發明實施例之實施示意圖二，示意小波轉換合成單元將次頻帶聲響合成為合成聲響。

[第三圖]係本發明實施例之實施示意圖三，示意一階小波轉換合成單元的整體架構。

[第四圖]係本發明實施例之流程方塊圖一，示意小波轉換合成單元自引擎聲響分析出次頻帶聲響。

[第五圖]係本發明實施例之流程方塊圖二，示意小波轉換合成單元將次頻帶聲響合成為合成聲響。

[第六圖]係本發明實施例之實施示意圖四，示意三階小波轉換合成單元之分析低通濾波器及分析高通濾波器部分的架構。

[第七圖]係本發明實施例之實施示意圖五，示意三階小波轉換合成單元之合成低通濾波器及合成高通濾波器部分的架構。

綜合上述技術特徵，本發明汽車聲響警示系統及方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明實施例汽車聲響警示系統，可以用於執行本發明之一汽車聲響警示方法。

該汽車聲響警示系統設置於一車輛，例如相對較安靜的一電動車1。該電動車1有二作動單元，所述作動單元皆有各自的一作動參數，在本發明之較佳實施例中，所述作動單元分別為一油門及一引擎(皆未繪出)，該作動參數則對應為一油門深度A及一引擎轉速B。要補充說明的是，以下僅以該引擎轉速B為例做說明，實際實施時也可以將該引擎轉速B與該油門深度A換算後做替換。

該汽車聲響警示系統包含：一處理單元2、一小波轉換合成單元3、一資料庫4、一播放單元5及一錄音單元6。

該處理單元2設置於該電動車1，該處理單元2訊號連接所述作動單元。該處理單元2可以是車上診斷系統(On-Board Diagnostics,OBD)或控制器區域網路匯流排(Controller Area Network Bus,CAN bus)系統，於圖式中僅以CAN bus系統的顯示器做為該處理單元2的示意。

該小波轉換合成單元3設置於該電動車1，該小波轉換合成單元3訊號連接該處理單元2。

該資料庫4設置於該電動車1，該資料庫4訊號連接該小波轉換合成單元3，該資料庫4中儲存有複數次頻帶聲響C分別對應不同大小之該作動參數，且每一次頻帶聲響C包含一低頻輸入聲響及一高頻輸入聲響。

該播放單元5設置於該電動車1，該播放單元5訊號連接該小波轉換合成單元3。於本發明之較佳實施例中，該播放單元5係為一智慧音箱。

該錄音單元6訊號連接該小波轉換合成單元3，該錄音單元6例如可以是一般的麥克風或收音設備。

請參閱第一圖、第三圖及第四圖，以下說明的是如何取得所述次頻帶聲響C。

一使用者可以從該電動車1上，使用該錄音單元6實車錄製一燃油車(未繪出)的一燃油引擎所發出的一引擎聲響D，或是直接從該燃油車上、路邊等等錄製該引擎聲響D。較佳地，該引擎聲響D係來自該引擎轉速B介於每分鐘1000至8000轉之間的該燃油引擎[該引擎轉速B請搭配第二圖]。

該錄音單元6取得該引擎聲響D後，將該引擎聲響D送至該小波轉換合成單元3，該小波轉換合成單元3再藉由小波轉換(Wavelet Transform)技術，自該引擎聲響D分析出所述次頻帶聲響C，並儲存於該資料庫4。

該小波轉換合成單元3分析出所述次頻帶聲響C後，還可以根據該引擎聲響D換算出該引擎轉速B。

以該燃油引擎為六缸汽油引擎為例，該引擎聲響D的來源主要分為以下二種：

第一種是由該燃油引擎氣缸中的燃料燃燒引起的噪聲，取決於燃燒產生的壓力脈衝，並與該引擎轉速B成正比，計算公式為F₀=n×RPM/120，其中，n為汽缸數量，即6，RPM是該引擎轉速B，由於每個氣缸中引擎脈衝的強度不均勻，從而導致諧波分量為F₀/6的倍數。

第二種是曲軸旋轉和固體結構振動引起的機械噪聲。對於四衝程發動機，每個氣缸在曲軸每旋轉兩圈，燃油就會點燃一次。因此，對於六缸發動機，曲軸旋轉頻率是F₀的三分之一。

該小波轉換合成單元3即可根據以上公式換算出該引擎轉速B，並對應該引擎轉速B儲存所述次頻帶聲響C，例如以加上索引的方式便於查詢，方便後續根據該引擎轉速B選擇不同的所述次頻帶聲響C。

更詳細的說明小波轉換技術，以一階的該小波轉換合成單元3為例，該小波轉換合成單元3包含一分析低通濾波器31及一分析高通濾波器32。該小波轉換合成單元3由該分析低通濾波器31自該引擎聲響D以二倍降取樣(down-sampling by 2)分析出一近似(Approximation)係數，由該分析高通濾波器32自該引擎聲響D以二倍降取樣分析出一細節(Detail)係數，該小波轉換合成單 元3再將該近似係數及該細節係數皆做為所述次頻帶聲響C並對應該引擎轉速B儲存於該資料庫4。

若令

為輸入信號，則該分析低通濾波器31及該分析高通濾波器32的輸出將分別為：

對a₁(n)進行一階小波分析的該近似係數：

2k)a ₁(n)。

對a₁(n)進行一階小波分析的該細節係數：

2k)a ₁(n)。

請參閱第二圖、第三圖及第五圖，以下說明的是如何取得合成聲響E。

該處理單元2開啟後，可以取得該作動參數，包含該油門深度A及/或該引擎轉速B，以下僅以該引擎轉速B為例。由於該處理單元2是車上診斷系統或控制器區域網路匯流排系統，對該作動參數的取得可以更為即時。

該小波轉換合成單元3自該處理單元2取得該引擎轉速B後，根據該引擎轉速B的大小，自該資料庫4中取得對應的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響。較佳地，該低頻輸入聲響為該近似係數，該高頻輸入聲響為該細節係數。

接著，該小波轉換合成單元3分別轉換該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響，並將轉換後的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響合成為一合成聲響E，該合成聲響E傳送至該播放單元5後，由該播放單元5播放該合成聲響E。

更詳細的說，以一階的該小波轉換合成單元3為例，該小波轉換合成單元3包含一合成低通濾波器33及一合成高通濾波器34。該小波轉換合成單元3由該合成低通濾波器33將該低頻輸入聲響以二倍升取樣(up-sampling by 2)轉換為一近似信號，由該合成高通濾波器34將該高頻輸入聲響以二倍升取樣轉換為一細節信號，該小波轉換合成單元3再將該近似信號與該細節信號合成為該合成聲響E，並由該播放單元5播放該合成聲響E。

若令

及

分別做為輸入該小波轉換合成單元3的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響，則該合成低通濾波器33及該合成高通濾波器34的輸出將分別為：

一階小波分析的該近似信號：

。

一階小波分析的該細節信號：

。

該小波轉換合成單元3合成後的該合成聲響E則為a _1S (m)=a _1L (m)+d _1H (m)。

由於該播放單元5係為該智慧音箱，該使用者也可以對該播放單元5發出一語音指令，該播放單元5再控制該小波轉換合成單元3選擇對應同一引擎轉速B的另一所述次頻帶聲響C，該小波轉換合成單元3再藉由小波轉換技術合成並更新該合成聲響E。藉由該語音指令，該使用者可以自由調整該合成聲響E，提高該使用者的駕駛或乘車樂趣。要特別說明的是，該智慧音箱的控制方法並非本發明之重點，也已為習知技術，因此未詳加說明。

請參閱第二圖、第六圖及第七圖，該小波轉換合成單元3可以進一步推展至更高階的架構。

以三階的該小波轉換合成單元3為例，第六圖示意該小波轉換合成單元3之該分析低通濾波器31及該分析高通濾波器32部分的架構，同樣是以二倍降取樣進行該引擎聲響D的分析。

而第七圖則示意該小波轉換合成單元3之該合成低通濾波器33及該合成高通濾波器34部分的架構，同樣是以二倍升取樣進行該合成聲響E的合成。

復請參閱第一圖及第二圖，該小波轉換合成單元3藉由小波轉換技術，可以根據該作動參數的大小，合成出最適當的該合成聲響E，可以有效提醒行人或其他用路人注意，大幅提升該電動車1的安全性。

同時，由於該小波轉換合成單元3無論是該近似係數還是該細節係數都保留下來，最後由該播放單元5播放的該合成聲響E可以更為真實。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

1:電動車

2:處理單元

3:小波轉換合成單元

4:資料庫

5:播放單元

A:油門深度

B:引擎轉速

C:次頻帶聲響

E:合成聲響

Claims (8)

1. 一種汽車聲響警示系統，設置於一電動車，該電動車有一作動單元，該作動單元包含一引擎，該汽車聲響警示系統包含：一處理單元，設置於該電動車，該處理單元訊號連接該作動單元；一小波轉換合成單元，設置於該電動車，該小波轉換合成單元訊號連接該處理單元，該小波轉換合成單元包含一合成低通濾波器、一合成高通濾波器、一分析低通濾波器及一分析高通濾波器；一錄音單元，訊號連接該小波轉換合成單元；一資料庫，設置於該電動車，該資料庫訊號連接該小波轉換合成單元，該作動單元有一作動參數包含一引擎轉速，該資料庫中儲存有複數次頻帶聲響，每一次頻帶聲響包含一低頻輸入聲響及一高頻輸入聲響，且所述次頻帶聲響分別對應不同大小之該引擎轉速；以及一播放單元，設置於該電動車，該播放單元訊號連接該小波轉換合成單元；透過該處理單元取得該引擎轉速，該小波轉換合成單元自該處理單元取得該引擎轉速後，根據該引擎轉速的大小，自該資料庫中取得對應的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響；由該錄音單元取得一燃油車之一燃油引擎的一引擎聲響送至該小波轉換合成單元，該引擎聲響係來自該引擎轉速介於每分鐘1000至8000轉之間的該燃油引擎，且該引擎聲響對應該引擎轉速，該小波轉換合成單元再藉由小波轉換技術，由該分析低通濾波器自該引擎聲響分析出一近似係數，由該分析高通濾波器自該引擎聲響分析出一細節係數，該小波轉換合成單元再將該近似係數及該細節係數做為所述次頻帶聲響並對應該引擎轉速儲存於該資料庫，且當該小波轉換合成單元要合成該合成聲響時，該低頻輸入聲響為該近似 係數，該高頻輸入聲響為該細節係數；該小波轉換合成單元再藉由小波轉換(Wavelet Transform)技術，由該合成低通濾波器將儲存於該資料庫內之該低頻輸入聲響轉換為一近似信號，由該合成高通濾波器將儲存於該資料庫內之該高頻輸入聲響轉換為一細節信號，該小波轉換合成單元再將該近似信號與該細節信號合成為一合成聲響，該合成聲響傳送至該播放單元後，由該播放單元播放該合成聲響。
2. 如請求項1所述之汽車聲響警示系統，進一步，該作動單元包含一油門，該作動參數包含一油門深度，且所述次頻帶聲響分別對應不同大小之該油門深度，該小波轉換合成單元經由該處理單元取得該油門深度後，根據該油門深度的大小，自該資料庫中取得對應的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響以合成出該合成聲響。
3. 如請求項1所述之汽車聲響警示系統，其中，該播放單元係為一智慧音箱，每一引擎轉速對應複數次頻帶聲響；透過對該智慧音箱發出一語音指令，該智慧音箱控制該小波轉換合成單元選擇對應同一引擎轉速的另一所述次頻帶聲響，該小波轉換合成單元再藉由小波轉換技術合成並更新該合成聲響。
4. 如請求項1所述之汽車聲響警示系統，其中，該處理單元係為車上診斷系統(On-Board Diagnostics,OBD)或控制器區域網路匯流排(Controller Area Network Bus,CAN bus)系統。
5. 一種汽車聲響警示方法，包含：一電動車上之一處理單元取得該電動車之一作動單元的一作動參數，該作動單元包含一引擎，該作動單元有一作動參數包含一引擎轉速；一小波轉換合成單元自該處理單元取得該引擎轉速； 於一資料庫儲存對應不同大小之該引擎轉速的複數次頻帶聲響，且每一次頻帶聲響包含一低頻輸入聲響及一高頻輸入聲響，該小波轉換合成單元根據該引擎轉速的大小，自該資料庫中取得對應該引擎轉速的所述次頻帶聲響；一錄音單元取得一燃油車之一燃油引擎的一引擎聲響送至該小波轉換合成單元，該小波轉換合成單元再藉由小波轉換技術，由該小波轉換合成單元之一分析低通濾波器自該引擎聲響分析出一近似係數，由該小波轉換合成單元之一分析高通濾波器自該引擎聲響分析出一細節係數，該小波轉換合成單元再將該近似係數及該細節係數做為所述次頻帶聲響儲存於該資料庫，且當該小波轉換合成單元要合成該合成聲響時，該低頻輸入聲響為該近似係數，該高頻輸入聲響為該細節係數；該小波轉換合成單元再藉由小波轉換(Wavelet Transform)技術，由該小波轉換合成單元之一合成低通濾波器將儲存於該資料庫內之該低頻輸入聲響轉換為一近似信號，由該小波轉換合成單元之一合成高通濾波器將儲存於該資料庫內之該高頻輸入聲響轉換為一細節信號；該小波轉換合成單元將該近似信號與該細節信號合成為一合成聲響；以及該播放單元取得並播放該合成聲響。
6. 如請求項5所述之汽車聲響警示方法，進一步，該作動單元包含一油門，該作動參數包含一油門深度，且所述次頻帶聲響分別對應不同大小之該油門深度，該小波轉換合成單元經由該處理單元取得該油門深度後，根據該油門深度的大小，自該資料庫中取得對應的該低頻輸入聲響及該高頻輸入聲響以合成出該合成聲響。
7. 如請求項5所述之汽車聲響警示方法，其中，該播放單元係為一智慧音箱，每一引擎轉速對應複數次頻帶聲響，透過對該智慧音箱發出一語音指令，該智慧音箱控制該小波轉換合成單元選擇對應同一引擎轉速的另一所述次頻帶聲響，該小波轉換合成單元再藉由小波轉換技術合成並更新該合成聲響。
8. 如請求項5所述之汽車聲響警示方法，其中，該處理單元係為車上診斷系統(On-Board Diagnostics,OBD)或控制器區域網路匯流排(Controller Area Network Bus,CAN bus)系統。

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