污染估算系统技术方案

提供一种用于估算由机动车辆的废气引起的污染水平的污染估算系统（100）。所述系统包含声传感器接口（110），其被布置成从声传感器获得包含机动车辆声音的音频样本的使用数据；及经训练的废气模型单元（120），其被布置成接收所述使用数据的所述音频样本作为输入，且将经训练的废气模型应用至所述所接收的音频样本以产生与所述所接收的音频样本相关联的经估算的污染水平。所述经训练的废气模型已通过使用机器学习算法在多个训练项目上训练废气模型获得，所述多个训练项目包含从一个或多个声传感器获得的机动车辆声音的多个音频样本及相关联的污染水平。

Pollution estimation system

A pollution estimation system (100) for estimating the pollution level caused by motor vehicle exhaust is provided. The system includes an acoustic sensor interface (110), which is arranged to obtain the use data of audio samples containing the sound of motor vehicles from the acoustic sensor, and a trained exhaust model unit (120), which is arranged to receive the audio samples of the use data as input, and to apply the trained exhaust model. To the received audio sample to generate an estimated pollution level associated with the received audio sample. The trained exhaust model has been obtained by using machine learning algorithm to train exhaust model on multiple training projects, which include multiple audio samples of motor vehicle sound obtained from one or more acoustic sensors and associated pollution levels.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】污染估算系统
本专利技术涉及一种污染估算系统、一种污染估算方法、一种计算机程序及一种计算机可读介质。
技术介绍
机动车辆排放贡献于空气污染且是产生城市烟雾的主要因素。估算在美国每年有15,000例入院由柴油排气污染引起（参见CATF，2005年6月修订的“AnAnalysisofDieselAirPollutionandPublicHealthinAmerica.(v.1.3)”，第8页）。因此存在对监控由车辆排气引起的污染的需要（尤其在城市中）。通过监控，可获得对通过车辆排气的污染在哪儿是特定问题的了解。然后可使用此信息，比如用于规划目的（例如，当规划城市中新的基础设施时）或用以调节交通等等。车辆废气贡献的污染包括以下各者：致癌物、单氮氧化物（NOx）（包括一氧化氮（NO）及二氧化氮（NO2））、碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、细颗粒尤其是柴油微粒。监控车辆废气是有挑战的，因为其需要靠近来源进行感测。理想地，感测将接近车辆本身的排气管。尽管对试验车进行此是可能的，但不适合用于大规模监控。此外，如果一种类型以上的污染需要监控，那么潜在的大量不同污染物使得传感器也相对昂贵。
技术实现思路
具有监控由机动车辆排气引起的污染的改良方法将是有利的。提供一种用于估算由机动车辆的废气引起的污染水平的污染估算系统。所述系统包含-声传感器接口，其被布置成从声传感器获得包含机动车辆声音的音频样本的使用数据，-经训练的废气模型单元，其被布置成接收所述使用数据的所述音频样本作为输入，且将经训练的废气模型应用至所述所接收的音频样本以产生与所述所接收的音频样本相关联的经估算的污染水平，其中-所述经训练的废气模型已通过使用机器学习算法在多个训练项目上训练废气模型获得，所述多个训练项目包含从一个或多个声传感器获得的机动车辆声音的多个音频样本及相关联的污染水平。通过取得机动车辆（比如汽车）的声音的音频片段，所述经训练的废气模型单元可估算由该机动车辆引起的污染。以此方式，所述污染估算系统不需要污染传感器来估算污染水平。事实上，声传感器可用于多个目的，且也用作估算污染水平。所述废气模型可以是例如神经网络。所述估算系统可通过包含分类模型以及回归模型的混合模型改良。举例来说，在实施方案中，所述废气模型包含分类模型及至少一个回归模型。标签列表经定义用于所述废气模型，所述回归模型中的每一者与所述标签列表中的标签相关联。所述分类模型被布置成从机动车辆声音的音频样本预测标签，且-所述经训练的废气模型单元被布置成-将所述经训练的分类模型应用至所述使用数据的所述音频样本以从所述标签列表获得所预测标签，-将与所述所预测标签相关联的经训练的回归模型应用至所述使用数据的所述音频样本，以产生经估算的污染水平，-所述多个训练项目包含机动车辆声音的多个音频样本、相关联的污染水平、一个或多个相关联的标签，所述标签是从所述标签列表选择的，所述废气模型可已经通过以下步骤获得：-在所述多个训练项目的机动车辆声音的所述多个音频样本及所述相关联的标签上训练所述分类模型，因此获得被布置成从机动车辆声音的音频样本预测标签的经训练的分类模型，且-训练所述至少一个回归模型中的每一特定回归模型，所述训练在所述多个音频样本中与所述特定回归模型所相关联的所述标签相关联的所述音频样本上进行，因此获得被布置成从特定标签的机动车辆声音的音频样本估算污染水平的至少一个回归模型。在实施方案中，所述标签列表的至少两个标签指示机动车辆的燃料类型，所述两个标签至少区分机动车辆是使用汽油还是柴油燃料。已发现分类器可区分使用柴油的汽车和使用汽油行驶的汽车的声音。专门用于柴油或汽油的回归模型接着将声音转变成估算。在实施方案中，所述系统包含户外照明器（例如，户外照明灯杆），其中所述户外照明器包含声传感器，所述声传感器被布置成获得机动车辆声音的音频样本作为使用数据。举例来说，所述系统可包含分布在区域中（例如，照明灯杆中）的多个声传感器。在实施方案中，所述污染估算系统连接到交通管理系统，如果污染水平超过阈值，那么所述污染估算系统发送警告消息到交通管理系统，使得所述交通管理系统调节交通流量。所述污染估算系统是电子系统。排气模型单元是电子装置，且可在计算机上实施。本文中所描述的污染估算方法可应用于大范围实际应用中。此类实际应用包括局部化污染水平较高的区域、控制交通等等。根据本专利技术的方法可作为计算机实施方法在计算机上、或在专用硬件中或在两者的组合中实施。用于根据本专利技术的方法的可执行代码可存储在计算机程序产品上。计算机程序产品的示例包括记忆体装置、光存储装置、集成电路、服务器、在线软件等等。优选地，所述计算机程序产品包含存储在计算机可读介质上的非暂时性程序代码，其用于当所述程序产品在计算机上执行时执行根据本专利技术的方法。在优选实施方案中，计算机程序包括计算机程序代码，其适配为当在计算机上运行计算机程序时执行根据本专利技术的方法的所有步骤。优选地，所述计算机程序体现在计算机可读介质上。附图说明参看附图，将仅通过示例的方式来描述本专利技术的另外细节、方面和实施方案。出于简单和清楚起见而说明图中的元件，且其未必按比例绘制。在图中，对应于已描述过的元件的元件可具有相同附图标记。在附图中，图1a示意性地示出污染估算系统的实施方案的示例，图1b-1f示意性地示出废气模型单元的实施方案的示例，图1g示意性地示出污染训练系统的实施方案的示例，图2a-2d示意性地示出传感器单元的实施方案的示例，图3示意性地示出照明系统的实施方案的示例，图4示意性地示出污染估算方法的实施方案的示例，图5a示意性地示出根据实施方案的具有包含计算机程序的可写入部分的计算机可读介质，图5b示意性地示出根据实施方案的处理器系统的表示，图6以曲线图示意性地示出与速度相关的汽车的噪音及CO2排放的示例。图1a-3中的附图标记列表：100污染估算系统101污染训练系统110声传感器接口120废气模型单元121分类模型122选择器123.1-123.3标签预测124多个回归模型124.1-124.3回归模型125经集成的多个回归模型126特征提取器126.1-126.4所提取特征130机器学习单元132训练数据库140交通管理系统201-204传感器单元210声传感器220相机230处理器240污染传感器300照明系统310道路330-335照明灯杆340灯具341构造元件342灯杆。具体实施方式虽然本专利技术容许许多不同形式的实施方案，但在附图中示出且将在本文中详细地描述一个或多个具体实施方案，出于对本公开文本应视为本专利技术的原理的例示性的且不意在将本专利技术限制为所示出及描述的具体实施方案的理解。在下文中，为理解起见，在操作中描述实施方案的元件。然而，显而易见的是，相应元件被布置成执行描述为由它们执行的功能。另外，本专利技术并不限于所述实施方案，且本专利技术在于上文描述的或相互不同的从属权利要求中列举的每一个新颖特征或特征的组合。存在对获得在区域中（比如说城市中）的污染的了解的需要，其不需要让每辆汽车都配备污染传感器。事实上，如果污染传感器完全不需要或仅限制性地需要，这也是优选的。下文描述的实施方案使用声传感器（比如说安装在照明灯杆中）来记录车辆声音。接着从车辆的声音本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估算由机动车辆的废气引起的污染水平的污染估算系统（100），所述系统包括：‑ 声传感器接口（110），其被布置成从声传感器获得包含机动车辆声音的音频样本的使用数据，‑ 经训练的废气模型单元（120），其被布置成接收所述使用数据的所述音频样本作为输入，且将经训练的废气模型应用至所接收的音频样本以产生与所述所接收的音频样本相关联的经估算的污染水平，其中‑ 所述经训练的废气模型已通过使用机器学习算法在多个训练项目上训练废气模型获得，所述多个训练项目包含从一个或多个声传感器获得的机动车辆声音的多个音频样本及相关联的污染水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.10 EP 16159645.71.一种用于估算由机动车辆的废气引起的污染水平的污染估算系统（100），所述系统包括：-声传感器接口（110），其被布置成从声传感器获得包含机动车辆声音的音频样本的使用数据，-经训练的废气模型单元（120），其被布置成接收所述使用数据的所述音频样本作为输入，且将经训练的废气模型应用至所接收的音频样本以产生与所述所接收的音频样本相关联的经估算的污染水平，其中-所述经训练的废气模型已通过使用机器学习算法在多个训练项目上训练废气模型获得，所述多个训练项目包含从一个或多个声传感器获得的机动车辆声音的多个音频样本及相关联的污染水平。2.如权利要求1所述的污染估算系统，其中-所述废气模型包含分类模型（121）及至少一个回归模型（124.1、124.2、124.3），标签列表经定义用于所述废气模型，所述回归模型中的每一者与所述标签列表中的标签相关联，所述分类模型被布置成从机动车辆声音的音频样本预测标签，且-所述经训练的废气模型单元被布置成-将所述经训练的分类模型应用至所述使用数据的所述音频样本以从所述标签列表获得所预测标签，-将与所述所预测标签相关联的所述至少一个回归模型的经训练的回归模型应用至所述使用数据的所述音频样本，以产生经估算的污染水平，-所述多个训练项目包含机动车辆声音的多个音频样本、相关联的污染水平、一个或多个相关联的标签，所述标签是从所述标签列表选择的，-所述废气模型已通过以下步骤获得：-在所述多个训练项目的机动车辆声音的所述多个音频样本及所述相关联的标签上训练所述分类模型，因此获得被布置成从机动车辆声音的音频样本预测标签的经训练的分类模型，且-训练所述至少一个回归模型中的每一特定回归模型，所述训练在所述多个音频样本中与所述特定回归模型所相关联的标签相关联的音频样本上进行，因此获得被布置成从具特定标签的机动车辆声音的音频样本估算污染水平的至少一个回归模型。3.如权利要求2所述的污染估算系统，其中所述废气模型包含多个回归模型，所述标签列表的至少两个标签与所述多个回归模型的不同回归模型相关联。4.如权利要求2或3所述的污染估算系统，其中-所述标签列表的至少两个标签指示机动车辆的燃料类型，所述两个标签至少区分机动车辆是使用汽油还是柴油燃料，和/或-所述标签列表的至少两个标签指示机动车辆的当前使用，所述两个标签至少区分机动车辆是运行静止还是运行非静止。5.如前述权利要求中任一项所述的污染估算系统，其中所述废气模型单元被布置成产生至少两个不同污染物的多个经估算的污染水平。6.如前述权利要求中任一项所述的污染估算系统，其包含：-传感器单元（201），其包含：-声传感器（210），其被布置成获得机动车辆声...

【专利技术属性】
技术研发人员：AG西尼特新，ICM费林森伯格，M奥恩，L豪伦德尔斯基，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL