一种汽车鸣笛实时定位系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种汽车鸣笛实时定位系统，包括麦克风阵列、带通滤波器、前置放大器和开发板，麦克风阵列和带通滤波器电性连接，带通滤波器和前置放大器电性连接，前置放大器和开发板电性连接，麦克风阵列用于获取外界声音信号并将该声音信号传输至带通滤波器滤除部分频段的噪声干扰，经过前置放大器完成信号放大过程后传输到开发板，开发板用于整体系统的电路控制和数据处理，开发板电性连接有视频采集单元和视频显示单元，视频采集单元用于进行拍摄获得定位声源云图，该定位声源云图通过视频显示单元进行结果显示。本发明专利技术能够有针对性地将鸣笛所处频段的声音进行保留，为后续放大、精细滤波、声源定位等提供数据保障。

A real-time positioning system and method for car whistle

【技术实现步骤摘要】
一种汽车鸣笛实时定位系统及方法
本专利技术涉及车辆鸣笛监测
，具体涉及一种汽车鸣笛实时定位系统及方法。
技术介绍
随着车辆增多交通压力逐渐增大，面对交通拥堵、车辆行人抢道或其他原因，容易导致鸣笛现象。汽车鸣笛造成噪声污染，影响城市居民日常生活和夜间休息，成为困扰交管部门多年的难题。目前我国在《中华人民共和国道路交通安全法》《中华人民共和国环境噪声污染防治法》等，制定相关鸣笛违章处理办法，但是由于违规鸣喇叭取证难是治理噪声污染的困难所在，即缺少准确定位鸣笛车辆方法，不能对鸣喇叭的违规的行为及时进行取证，查处违法行为得不到证据支持，不能从根源上治理乱鸣笛现象。此外，交通环境声音状况比较复杂，主要包括以下三种声音：汽车轮胎与地面摩擦的声音；汽车发动机、排气管、汽车传动系统的声音；汽车喇叭、风阻和刹车、减速带及承载物撞击引起的车辆振动的声音。实际环境中三种声音混合在一起，加之道路上车辆、种类繁多，采集到的声音并不理想，欲定位鸣笛车辆，需要滤除其他的噪声干扰，才能准确地提取出鸣笛声纹特征。为满足定位鸣笛车辆的取证需求，维护居民等日常生活，需要一种能够确保实时定位、具有较高准确性与鲁棒性的鸣笛车辆定位技术。本专利技术提出了一种基于深度学习与改进SRC-PHAT算法的车辆鸣笛定位方法，该方法主要针对车辆在禁鸣笛区域鸣笛，定位违规车辆位置方式上的创新，采用深度学习与改进SRC-PHAT算法结合的方式。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供一种汽车鸣笛实时定位系统以及一种受外界噪声环境因素影响小、定位速度快、识别率高的车辆鸣笛定位方法，使用深度学习自编码器对采集到的声音进行消噪，降低环境中复杂噪声对汽车笛声的混淆所带来的不利影响，从而提高定位算法精度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种汽车鸣笛实时定位系统，包括麦克风阵列、带通滤波器、前置放大器和开发板，所述麦克风阵列和所述带通滤波器电性连接，所述带通滤波器和所述前置放大器电性连接，所述前置放大器和所述开发板电性连接，所述麦克风阵列用于获取外界声音信号并将该声音信号传输至所述带通滤波器滤除部分频段的噪声干扰，经过所述前置放大器完成信号放大过程后传输到所述开发板，所述开发板用于整体系统的电路控制和数据处理，所述开发板电性连接有视频采集单元和视频显示单元，所述视频采集单元用于进行拍摄获得定位声源云图，该定位声源云图通过所述视频显示单元进行结果显示。在本专利技术中，优选地，所述带通滤波器包括二阶低通滤波器和二阶高通滤波器，所述二阶低通滤波器通过电阻R1与所述麦克风阵列的声频输入端口相连，所述二阶低通滤波器通过电容C3和电容C4与所述二阶高通滤波器相连，所述二阶高通滤波器和所述麦克风阵列的声频输出端口相连。在本专利技术中，优选地，所述二阶低通滤波器包括第一双运算放大器，所述第一双运算放大器的正向输入端通过电阻R2、电容C2与所述第一双运算放大器的输出端相连，所述电阻R1和所述电阻R2串联，所述第一双运算放大器的正向输入端通过电容C1接地，所述第一双运算放大器的正向输入端通过电阻R2和电阻R3接地，所述第一双运算放大器的反向输入端通过电阻R4接地，且所述第一双运算放大器的反向输入端通过电阻R5和所述第一双运算放大器的输出端相连。在本专利技术中，优选地，所述二阶高通滤波器包括第二双运算放大器，所述第二双运算放大器的正向输入端通过电阻R6接地，所述第二双运算放大器的正向输入端通过电阻R7和所述第二双运算放大器的输出端相连，所述第二双运算放大器的反向输入端通过电阻R8和所述第二双运算放大器的输出端相连，所述第二双运算放大器的输出端通过电阻R8和电阻R9接地，所述第二双运算放大器的输出端和所述麦克风阵列的声频输出端口相连。在本专利技术中，优选地，所述第一双运算放大器的型号设置为LM358AD，所述第二双运算放大器的型号设置为LM358AD。在本专利技术中，优选地，所述前置放大器包括第一信号放大器和第二信号放大器，所述第一信号放大器的正向输入端通过电阻R12外接有信号输入端子，所述第一信号放大器的输出端通过电阻R13和所述第二信号放大器的反向输入端相连，所述第二信号放大器的输出端外接有信号输出端子。在本专利技术中，优选地，所述第一信号放大器的反向输入端通过电阻R11接地，所述第一信号放大器的反向输入端通过电容C11和所述第一信号放大器的输出端相连，所述电容C11两端并联有电阻R14，所述第二信号放大器的正向输入端通过电阻R15接地，所述第二信号放大器的反向输入端通过滑动变阻器P1和所述第二信号放大器的输出端相连。在本专利技术中，优选地，所述视频采集单元的AVDD端口外接有磁珠，所述视频采集单元的SIO_C端口和所述开发板的I2C_SDA端口相连，所述视频采集单元的SIO_D端口和所述开发板的I2C_SCA端口相连，所述视频采集单元的XCLK端口和所述开发板的SENSE_CLK端口相连。在本专利技术中，优选地，所述开发板的型号设置为HI3516DV300，所述开发板通过外接串口与所述前置放大器相连，所述开发板外接有MIPI屏接口，所述开发板通过所述MIPI屏接口和所述视频显示单元相连，所述开发板外接有以太网口和电源接口。在本专利技术中，优选地，一种汽车鸣笛实时定位方法，包括以下步骤：步骤(1)：首先利用带通滤波器对采集的声音信号进行粗滤波；步骤(2)：经过粗滤波后的语音信号，采用深度学习降噪自编码器进一步提取鸣笛声纹信息，选用LSTM提取信号的时序信息，使用Keras深度学习框架训练模型；步骤(3)：将提取的鸣笛声纹信息进行交叠分段加窗处理；步骤(4)：进行短时过零率分析；步骤(5)：结合结果以及环境因素，设定合适的阈值V，判断当前是否存在鸣笛，当结果大于阈值时，当前有鸣笛发生，进行下一步声源定位；否则，没有发生鸣笛，不进行声源定位，返回到步骤(3)；步骤(6)：当判断有车辆违规鸣笛时，采用SRC-PHAT声源定位算法进行准确的声源定位；所述步骤(6)的SRC-PHAT声源定位算法包括以下步骤：步骤(6-1)：初始化变量：声速、麦克风阵列个数n；步骤(6-2)：利用GCC-PHAT算法，对声源进行粗定位；步骤(6-3)：将定位区域划分网格，分别计算每个网格区域对应的SRP-PHAT值；所述步骤(6-3)包括以下步骤：步骤(6-3-1)：计算各网格点到各阵元之间的到达时间差；步骤(6-3-2)：根据各到达时间差，获取所述步骤(6-2)求得的GCC-PHAT值；步骤(6-3-3)：将所有阵元所对应的GCC-PHAT值进行求和，得到该网格点的SRP-PHAT值；步骤(6-4)：将SRP-PHAT按降序排列，选取前m个值，根据其对应的网格范围，收敛搜索区域，若未找到全局最优值，则转至步骤(6-3)；否则，停止搜索，得到声源的位置。本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)通过带通滤波器包括二阶低通滤波器和二阶高通滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，包括麦克风阵列、带通滤波器、前置放大器和开发板，所述麦克风阵列和所述带通滤波器电性连接，所述带通滤波器和所述前置放大器电性连接，所述前置放大器和所述开发板电性连接，所述麦克风阵列用于获取外界声音信号并将该声音信号传输至所述带通滤波器滤除部分频段的噪声干扰，经过所述前置放大器完成信号放大过程后传输到所述开发板，所述开发板用于整体系统的电路控制和数据处理，所述开发板电性连接有视频采集单元和视频显示单元，所述视频采集单元用于进行拍摄获得定位声源云图，该定位声源云图通过所述视频显示单元进行结果显示。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，包括麦克风阵列、带通滤波器、前置放大器和开发板，所述麦克风阵列和所述带通滤波器电性连接，所述带通滤波器和所述前置放大器电性连接，所述前置放大器和所述开发板电性连接，所述麦克风阵列用于获取外界声音信号并将该声音信号传输至所述带通滤波器滤除部分频段的噪声干扰，经过所述前置放大器完成信号放大过程后传输到所述开发板，所述开发板用于整体系统的电路控制和数据处理，所述开发板电性连接有视频采集单元和视频显示单元，所述视频采集单元用于进行拍摄获得定位声源云图，该定位声源云图通过所述视频显示单元进行结果显示。


2.根据权利要求1所述的一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，所述带通滤波器包括二阶低通滤波器和二阶高通滤波器，所述二阶低通滤波器通过电阻R1与所述麦克风阵列的声频输入端口相连，所述二阶低通滤波器通过电容C3和电容C4与所述二阶高通滤波器相连，所述二阶高通滤波器和所述麦克风阵列的声频输出端口相连。


3.根据权利要求2所述的一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，所述二阶低通滤波器包括第一双运算放大器，所述第一双运算放大器的正向输入端通过电阻R2、电容C2与所述第一双运算放大器的输出端相连，所述电阻R1和所述电阻R2串联，所述第一双运算放大器的正向输入端通过电容C1接地，所述第一双运算放大器的正向输入端通过电阻R2和电阻R3接地，所述第一双运算放大器的反向输入端通过电阻R4接地，且所述第一双运算放大器的反向输入端通过电阻R5和所述第一双运算放大器的输出端相连。


4.根据权利要求3所述的一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，所述二阶高通滤波器包括第二双运算放大器，所述第二双运算放大器的正向输入端通过电阻R6接地，所述第二双运算放大器的正向输入端通过电阻R7和所述第二双运算放大器的输出端相连，所述第二双运算放大器的反向输入端通过电阻R8和所述第二双运算放大器的输出端相连，所述第二双运算放大器的输出端通过电阻R8和电阻R9接地，所述第二双运算放大器的输出端和所述麦克风阵列的声频输出端口相连。


5.根据权利要求4所述的一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，所述第一双运算放大器的型号设置为LM358AD，所述第二双运算放大器的型号设置为LM358AD。


6.根据权利要求1所述的一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，所述前置放大器包括第一信号放大器和第二信号放大器，所述第一信号放大器的正向输入端通过电阻R12外接有信号输入端子，所述第一信号放大器的输出端通过电阻R13和所述第二信号放大器的反向输入端相连，所述第二信号放大器的输出端外接有信号输出端子。


7.根据权利要求6所述的一种汽车鸣笛实时定位系统，其特征在于，所述第一信号放大器的反向输入端通过电阻R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦志亮，
申请(专利权)人：青岛海之声科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37