数字化车载个人随动超声波指向性声场系统技术方案

本发明专利技术涉及车载声场技术领域，具体地说，涉及数字化车载个人随动超声波指向性声场系统。其包括驾驶员头部位置感应装置、超声波指向性发射装置以及用于搭载超声波指向性发射装置和驾驶员头部位置感应装置的硬件装置，所述声场系统还包括数据接收模块和数据处理模块。本发明专利技术中通过超声波个人随动声场可以方便地保证行车过程中驾驶员的音频隐私，并且在不限制驾驶员驾驶姿态的情况下使驾驶员享有个人的声学环境，从而保证超声波指向性发射装置输出的超声波始终指向驾驶员耳部，解决行车过程中驾驶员头部偏移导致的语音丢失的问题。程中驾驶员头部偏移导致的语音丢失的问题。程中驾驶员头部偏移导致的语音丢失的问题。

【技术实现步骤摘要】
数字化车载个人随动超声波指向性声场系统


[0001]本专利技术涉及车载声场
，具体地说，涉及数字化车载个人随动超声波指向性声场系统。

技术介绍

[0002]超声波频率在人耳的听力范围之外，故超声波不会对人耳传递任何听觉影响。然而超声波在空气中传播具有高指向性与非线性原理，因此将音频信号以幅度调制的方式加载于超声信号之上可以产生高指向性音频波束，所述高指向性音频波束在空气中传播能够自解调从而传达所述音频信号。
[0003]车辆驾驶员在行车时会遇到接打电话与收听语音信息等问题，为保护其隐私，通常驾驶员会使用耳机，低音量免提或骨传导设备，然而上述方式依然存在不便之处，原因如下：采用耳机接打电话与播放语音信息的方式，不论是普通耳机还是无线耳机都需要将耳机机身插入耳朵，造成对听力的影响，使得驾驶员无法及时听到外界声音信号造成事故隐患；采用低音量免提接打电话与播放语音信息的方式，依然有造成隐私泄露之可能，当副驾驶座位有乘客存在时此问题尤为严重；采用骨传导设备接打电话与播放语音信息的方式，依然有漏音的可能性，无法有效的保护用户隐私。
[0004]目前有采用超声波定向声音装置可解决上述问题，然而目前的超声波定向声音装置发出的声场无法跟随使用者头部，由于超声波极强的指向性，使用者头部稍作偏离就无法收听音频，因此目前方法对驾驶员的驾驶姿态有较高的要求，同时，目前的超声波定向声音装置一般将声音加载至模拟正弦波信号上，由于正弦波输出效率较低，用户所听到音频的音质较为不理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供数字化车载个人随动超声波指向性声场系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供数字化车载个人随动超声波指向性声场系统，包括驾驶员头部位置感应装置、超声波指向性发射装置以及用于搭载超声波指向性发射装置和驾驶员头部位置感应装置的硬件装置，所述声场系统还包括数据接收模块和数据处理模块，其中：所述数据接收模块输出端与数据处理模块输入端连接，所述数据接收模块用于接收音频信号，并在接收到音频信号后，将所述音频信号发送至数据处理模块；所述驾驶员头部位置感应模块用于获取驾驶员头部在车厢内的位置，得到位置信息；
所述数据处理模块的接收端与所述数据接收模块以及驾驶员头部位置感应模块连接，用于接收音频信号和位置信息，并根据驾驶员头部在车厢内的位置信息计算声学波束成形所需参数，所需参数计算完成后所述数据处理模块进一步根据成形参数对获得的音频信号进行数字信号处理与调制；所述数据处理模块的输出端与超声波指向性发射装置相连，所述超声波指向性发射装置接收数据处理模块输出的经过数字信号处理以及调制的音频信号，并通过超声波指向性发射装置内承载的超声波换能阵列在波束成形电路的作用下，以波束的方式输出音频信号，使得音频信号可以跟随驾驶员的头部输出，并在驾驶员耳朵与超声波指向性发射装置之间形成有声区；同时所述超声波指向性发射装置（300）和有声区（a，b）配合进行危险驾驶动作的提醒。
[0007]作为本技术方案的进一步改进，所述硬件装置通过仪表盘两侧的壳体以及中央后视镜使驾驶员头部位置感应模块和超声波指向性发射装置独立安装在车厢内。
[0008]作为本技术方案的进一步改进，所述硬件装置将驾驶员头部位置感应模块和超声波指向性发射装置一体安装。
[0009]作为本技术方案的进一步改进，所述硬件装置包括有与超声波指向性发射装置和驾驶员头部角度感应模块活动连接的微调设备。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述波束成形电路包括芯片U1、U2和U3，电阻R1、R2、R3、R4和R5以及超声波换能阵列组E1，所述芯片U1包括引脚1、2、3、4、5、6、7、8，所述芯片U1的引脚1连接并联设置的电阻R1和R2，电阻R1和R2均为1000Ω，所述电阻R1和R2的输入端设置接口J1；所述芯片U2包括引脚1、2、3、4、5、6、7、8，所述芯片U1的引脚5和6并联后连接芯片U2的引脚5，所述芯片U2的引脚6和引脚7并联，且在引脚6上连接电阻R5和R4，所述电阻R4经过连接的电容C1接地；所述芯片U3的输入端与芯片U2并联后的引脚6和引脚7连接，所述芯片U3的输入端还连接有波束成型器，所述驾驶员头部位置感应模块的输出端连接有位置信息输出模块，所述波束成型器接收位置信息输出模块输出的驾驶员头部角度以及距离等变化信息，然后波束成型器将形成的角度参数输出至芯片U3，所述超声波换能阵列组E1上的超声波换能阵列与芯片U3之间通过运算放大器连接。
[0011]作为本技术方案的进一步改进，所述超声波指向性发射装置包括座体和超声波发射端，所述超声波发射端设置在座体上，在使用时超声波发射端通过座体固定在硬件装置上。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.该数字化车载个人随动超声波指向性声场系统中，通过超声波个人随动声场可以方便地保证行车过程中驾驶员的音频隐私，并且在不限制驾驶员驾驶姿态的情况下使驾驶员享有个人的声学环境，从而保证超声波指向性发射装置输出的超声波始终指向驾驶员耳部，解决行车过程中驾驶员头部偏移导致的语音丢失的问题。
[0013]2.该数字化车载个人随动超声波指向性声场系统中，在测量距离与坐姿距离之差的绝对值高于预定范围时，芯片U3将携带坐姿提示的音频信息传输至数据处理模块，经过
数字信号处理以及PWM调制后再利用超声波指向性发射装置输出至驾驶员的耳部，以起到提醒驾驶员校正坐姿的作用，保证整个驾驶过程中的安全性。
[0014]3.该数字化车载个人随动超声波指向性声场系统中，在驾驶员头部位置感应模块检测出头部出现大幅度或者来回摆动的角度变化时，通过芯片U3使携带疲劳驾驶提示的音频信息传输至所述数据处理模块，经过数字信号处理以及PWM调制后再利用超声波指向性发射装置输出，从而能够提醒驾驶员，降低疲劳驾驶带来危险。
[0015]4.该数字化车载个人随动超声波指向性声场系统中，在驾驶员头部位置感应模块检测出头部出现大幅度或者来回摆动的角度变化的同时，调用测量距离和坐姿距离，根据测量距离与坐姿距离之差的绝对值所在范围对驾驶员头部位置感应模块检测结果进行校验，以提高疲劳驾驶提醒的精确性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的车厢内结构示意图其一；图2为本专利技术的模块连接示意图；图3为本专利技术的波束成形电路原理示意图；图4为本专利技术的车厢内结构示意图其二；图5为本专利技术的波束成型器计算原理示意图；图6为本专利技术的疲劳驾驶提示原理示意图；图7为本专利技术的坐姿提醒原理示意图。
[0017]图中各个标号意义为：100、车厢；200、探测设备；300、超声波指向性发射装置；310、座体；320、超声波发射端。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.数字化车载个人随动超声波指向性声场系统，其特征在于：包括驾驶员头部位置感应装置、超声波指向性发射装置（300）以及用于搭载超声波指向性发射装置（300）和驾驶员头部位置感应装置的硬件装置，所述声场系统还包括数据接收模块和数据处理模块，其中：所述数据接收模块输出端与数据处理模块输入端连接，所述数据接收模块用于接收音频信号，并在接收到音频信号后，将所述音频信号发送至数据处理模块；所述驾驶员头部位置感应模块用于获取驾驶员头部在车厢（100）内的位置，得到位置信息；所述数据处理模块的接收端与所述数据接收模块以及驾驶员头部位置感应模块连接，用于接收音频信号和位置信息，并根据驾驶员头部在车厢内的位置信息计算声学波束成形所需参数，所需参数计算完成后所述数据处理模块进一步根据成形参数对获得的音频信号进行数字信号处理与PWM调制；所述数据处理模块的输出端与超声波指向性发射装置（300）相连，所述超声波指向性发射装置（300）接收数据处理模块输出的经过数字信号处理以及PWM调制的音频信号，并通过超声波指向性发射装置（300）内承载的超声波换能阵列在波束成形电路的作用下，以波束的方式输出音频信号，使得音频信号可以跟随驾驶员的头部输出，并在驾驶员耳朵与超声波指向性发射装置（300）之间形成有声区（a，b）；同时利用所述超声波指向性发射装置（300）和有声区（a，b）配合进行危险驾驶动作的提醒。2.根据权利要求1所述的数字化车载个人随动超声波指向性声场系统，其特征在于：所述硬件装置通过仪表盘两侧的壳体以及中央后视镜使驾驶员头部位置感应模块和超声波指向性发射装置（300）独立安装在车厢（100）内。3.根据权利要求1所述的数字化车载个人随动超声波指向性声场系统，其特征在于：所述硬件装置将驾驶员头部位置感应模块和超声波指向性发射装置（300）一体安装。4.根据权利要求2或3所述的数字化车载个人随动超声波指向性声场系统，其特征在于：所述硬件装置包括有与超声波指向性发射装置（300）和驾驶员头部角度感应模块活动连接的微调设备。5.根据权利要求1所述的数字化车载个人随动超声波指向性声场系统，其特征在于：所述波束成形电路包括芯片U1、U2和U3，电阻R1、R2、R3、R4和R5以及超声波换能阵列组E1，所述芯片U1包括引脚1、2、3、4、5、6、7、8，所述芯片U1的引脚1连接并联设置的电阻R1和R2，电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟昱鑫，
申请(专利权)人：湖北欧鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：