公路定向声发射引导装置及引导系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种公路定向声发射引导装置，包括定向声音调制模块和超声波换能器传音屏，定向声音调制模块包括依次联接的语音信号控制单元、调制处理单元、功率放大单元和阻抗匹配单元，阻抗匹配单元的输出端作为定向声音调制模块的输出端；超声波换能器传音屏包括屏形本体和安装在屏形本体上的超声波换能器，本实用新型专利技术的装置结构是根据定向声波衰减小、传输距离远的特点，针对复杂路况而设计，其结构紧凑，能够对进入其发射区域的驾驶员进行提醒，同时不会产生不同公路区域之间的声音串扰，充分体现“定向声发射”的效果；同时，本实用新型专利技术还公开了一种公路定向声发射引导系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及声音定向传播技术，特别涉及一种公路定向声发射引导装置及引导系统。 
技术介绍
对于驾驶员来说，最不愿意发生的事情就是在陌生的公路上由于不熟悉路况，加上未能读到或者读懂标志牌的含义，导致迷路或错路的情况发生，从而浪费了大量的宝贵时间，这种情况在高速公路上显得更为突出。 整体而言，造成这种现象的原因主要有两个：一是标志牌的设置不够系统、完善，驾驶员未能完全理解标志牌的含义及其说明的信息；另外一个是由于天气原因，如大雾、大雨等恶劣天气造成能见度下降，使得驾驶员难以看清楚标志牌。 因此，如何将高速路上的引导信息实时、准确的传送给驾驶员，以保证驾驶员不发生误向行驶，将是公路建设的重要任务之一。 
技术实现思路
有鉴于此，本技术目的之一是提供一种公路定向声发射引导装置，充分利用了定向声波衰减小、传输距离远的特点，针对公路驾驶的特点而设计，具有定向性好、结构紧凑、绿色环保的优点；本技术的目的之二是提供了一种公路定向声发射引导系统。 本技术的目的之一是通过以下技术方案实现的： 该公路定向声发射引导装置包括定向声音调制模块和超声波换能器传音屏，所述定向声音调制模块的输出端与超声波换能器传音屏的输入端相联接； 所述定向声音调制模块包括语音信号控制单元、调制处理单元、功率放大单元和阻抗匹配单元，所述语音信号控制单元的信号输出端与调制处理单元的信号输入端相联接，所述调制处理单元的信号输出端与功率放大单元的信号输入端相联接，所述功率放大单元的信号输出端与阻抗匹配单元的信号输入端相联接，所述阻抗匹配单元的信号输出端作为定向声音调制模块的输出端； 所述超声波换能器传音屏包括屏形本体和安装在屏形本体上的超声波换能器； 进一步，所述超声波换能器采用平面阵列方式设置在屏形本体的表面； 作为超声波换能器的另一种选择方式，所述超声波换能器可以采用压电超声波换能器； 进一步，还包括本振信号源，所述本振信号源的信号输出端与调制处理单元的载波输入端相联接； 进一步，所述屏形本体为圆形、多边形或不规则形，其朝向传音方向的平面呈外弧形； 进一步，所述公路定向声发射引导装置还包括多路供能控制开关和太阳能供能装置，所述多路供能控制开关的输入端分别与外部电源和太阳能供能装置的输出端相联接，-->所述多路供能控制开关的输出端分别与定向声音调制模块的能量输入端相联接，实现能量供给； 进一步，所述太阳能供能装置在包括太阳能电池板阵列、充/放电控制器和蓄电池，太阳能电池板阵列通过可调节支架设置在超声波换能器传音屏的顶部，太阳能电池板阵列的电源输出端经充/放电控制器的充电输入端和充电输出端与蓄电池的电源输入端相连，蓄电池的输出端经充/放电控制器的放电输入端和放电输出端与多路供能控制开关的输入端相连。 本技术的目的之二是通过以下技术方案实现的：该公路定向声发射引导系统，包括前述的公路定向声发射引导装置，还包括上位主机和分布式通讯控制模块，所述上位主机和分布式通讯控制模块电连接，所述分布式通讯控制模块采用无线或者有线方式与多个公路定向声发射引导装置实现数据传输和通讯控制。 本技术的有益效果是： 1.本技术的装置结构是根据定向声波衰减小、传输距离远的特点，针对复杂路况而设计，其结构紧凑，能将语音信号通过调制、放大和匹配与阻抗变换后，通过超声波换能器输出定向的调制超声波信号，由于空气的非线性效应，该声音只在超声波行进的指定区域可以听见，并且由于声音的集中性，不会产生不同公路区域之间的声音串扰，即实现“定向声发射”的效果，并且不会干扰其他区域的正常活动； 2.本技术的装置采用太阳能和外部电源两路供电，不仅功能的可靠性得到进一步提高，并且符合绿色环保的要求，节约了能源，降低了使用成本； 3.本技术的系统充分体现了集成化、远程化、自动化的要求，能够大范围推广使用。 本技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本技术的实践中得到教导。本技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。 附图说明为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步的详细描述，其中： 图1为本技术的装置连接示意图； 图2为本技术的装置结构示意图； 图3为本技术的太阳能供能装置连接示意图； 图4为本技术的装置应用状态图； 图5为本技术的系统结构示意图。 具体实施方式以下将参照附图，对本技术的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本技术，而不是为了限制本技术的保护范围。 如图1和图2所示，本技术的公路定向声发射引导装置包括定向声音调制模-->块1和超声波换能器传音屏，定向声音调制模块1的输出端与超声波换能器传音屏的输入端相联接； 其中，定向声音调制模块1包括语音信号控制单元11、调制处理单元12、功率放大单元13和阻抗匹配单元14，语音信号控制单元11的信号输出端与调制处理单元12的信号输入端相联接，调制处理单元12的信号输出端与功率放大单元13的信号输入端相联接，功率放大单元13的信号输出端与阻抗匹配单元14的信号输入端相联接，阻抗匹配单元14的信号输出端作为定向声音调制模块的输出端；本振信号源3的信号输出端与调制处理单元12的载波输入端相联接。 而超声波换能器传音屏包括屏形本体21和安装在屏形本体21上的超声波换能器22；本实施例中，超声波换能器22采用压电超声波换能器，以平面阵列方式设置在屏形本体21的表面。 屏形本体21可以采用圆形、多边形或不规则形，本实施例中采用矩形，其朝向传音方向的平面呈内收的弧形， 如图3所示，公路定向声发射引导装置还包括多路供能控制开关4和太阳能供能装置5，多路供能控制开关4的输入端分别与外部电源和太阳能供能装置5的输出端相联接，多路供能控制开关4的输出端分别与定向声音调制模块1各模块的电源输入端相联接，实现能量供给。 太阳能供能装置5在包括太阳能电池板阵列51、充/放电控制器52和蓄电池53，太阳能电池板阵列51通过可调节支架设置在超声波换能器传音屏2的顶部，太阳能电池板阵列51的电源输出端经充/放电控制器52的充电输入端和充 电输出端与蓄电池53的电源输入端相连，蓄电池53的输出端经充/放电控制器52的放电输入端和放电输出端与多路供能控制开关4的输入端相连。 如图4所示，本技术的装置是根据定向声波衰减小、传输距离远的特点，针对复杂路况而设计的。由于高速公路上车辆行使较快，如果采用普通的声源，声音衰减快，则驾驶员还未听清楚所播放的内容，车辆已经通过了声音的有效区域；如果进一步的将声源的音量加大，这样不仅会对另一方向高速公路上的驾驶员造成干扰，还会对路边的居民生活带来噪音影响，采用定向声发射引导系统，在200m的范围内，听到声音的音量变化不大，所以驾驶员能够根据声音信息做出相应的选择，因此定向声发射引导系统的应用将会给每位驾驶员带来方便，大幅度的缩短车辆在高速公路上的滞留时间。提高了高速公路的运力和效率。 如图5所示，本技术的公路定向声发射引导系统，包括了前述的公路定向声发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
公路定向声发射引导装置，其特征在于：所述公路定向声发射引导装置包括定向声音调制模块（１）和超声波换能器传音屏，所述定向声音调制模块（１）的输出端与超声波换能器传音屏的输入端相联接；　　所述定向声音调制模块（１）包括语音信号控制单元（１１）、调制处理单元（１２）、功率放大单元（１３）和阻抗匹配单元（１４），所述语音信号控制单元（１１）的信号输出端与调制处理单元（１２）的信号输入端相联接，所述调制处理单元（１２）的信号输出端与功率放大单元（１３）的信号输入端相联接，所述功率放大单元（１３）的信号输出端与阻抗匹配单元（１４）的信号输入端相联接，所述阻抗匹配单元（１４）的信号输出端作为定向声音调制模块（１）的输出端；　　所述超声波换能器传音屏包括屏形本体（２１）和安装在屏形本体（２１）上的超声波换能器（２２）。

【技术特征摘要】
1.公路定向声发射引导装置，其特征在于：所述公路定向声发射引导装置包括定向声音调制模块(1)和超声波换能器传音屏，所述定向声音调制模块(1)的输出端与超声波换能器传音屏的输入端相联接；所述定向声音调制模块(1)包括语音信号控制单元(11)、调制处理单元(12)、功率放大单元(13)和阻抗匹配单元(14)，所述语音信号控制单元(11)的信号输出端与调制处理单元(12)的信号输入端相联接，所述调制处理单元(12)的信号输出端与功率放大单元(13)的信号输入端相联接，所述功率放大单元(13)的信号输出端与阻抗匹配单元(14)的信号输入端相联接，所述阻抗匹配单元(14)的信号输出端作为定向声音调制模块(1)的输出端；所述超声波换能器传音屏包括屏形本体(21)和安装在屏形本体(21)上的超声波换能器(22)。2.根据权利要求1所述的公路定向声发射引导装置，其特征在于：所述超声波换能器(22)采用平面阵列方式设置在屏形本体(21)的表面。3.根据权利要求2所述的公路定向声发射引导装置，其特征在于：所述超声波换能器(22)为压电超声波换能器。4.根据权利要求2或3所述的公路定向声发射引导装置，其特征在于：还包括本振信号源(3)，所述本振信号源(3)的信号输出端与调制处理单元(12)的载波输入端相联接。5.根据权利要求4所述的公路定向声发射引导装置，其特征在于：所述屏形本体(21)为圆形或多边形，其朝向传音方向的平面呈弧形。6.根据权利要求1所述的公路定向声发射引导装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奔牛，杨光，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]