行人警示方法、裝置及系統與流程
本發明涉及車輛控制領域，尤其涉及一種行人警示方法、裝置及系統。
背景技術：
純電動汽車及混合動力車輛在低速行駛時均以電機作為動力輸出，噪聲較傳統發動機更為安靜，導致車輛與行人發生交通事故的概率高于傳統的燃油車輛。因此，近年來國際上的研究一致傾向于在安靜行駛的車輛上配備一種能夠在低速時發出警示音的系統，來減小車輛與行人發生交通事故的概率。
現有技術中，通常在車輛上安裝行人警示系統來發出警示音。現有的行人警示系統通常包括行人警示控制器以及電子穩定系統(electronicstabilityprogram，esp)。行人警示控制器采集esp發出的車速信號，并輸出單一警示音的聲音，以提醒行人注意避讓。
但是，現有技術中的行人警示系統的警示效果較差。
技術實現要素：
本發明解決的技術問題是如何提高行人警示系統的警示效果。
為解決上述技術問題，本發明實施例提供一種行人警示方法，包括：獲取車輛的工作狀態；選取與所獲取的所述車輛的工作狀態一一對應的音源輸入信號；對所述音源輸入信號進行音效合成處理，生成與所述車輛的工作狀態對應的音源輸出信號；將所述音源輸出信號輸出至預設的揚聲器，控制所述揚聲器播放與所述音源輸出信號對應的聲音。
可選的，所述獲取車輛的工作狀態包括：獲取所述車輛上的動力電源所處檔位；當所述動力電源處于on檔位時，獲取所述車輛的當前行駛速度、檔位信號、加速踏板開度信號以及制動踏板開度信號；根據所述當前行駛速度、所述檔位信號、所述加速踏板開度信號以及所述制動踏板開度信號，獲取所述車輛的工作狀態。
可選的，所述對所述音源輸入信號進行音效合成處理，包括：對所述音源輸入信號進行截取處理，并獲取截取的音源輸入信號的復頻譜；將所述截取的音源輸入信號的復頻譜進行降噪及濾波處理，對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換；將快速傅里葉逆變換得到的結果進行混音處理，得到合成的音源輸出信號。
可選的，采用如下公式對所述音源輸入信號進行截取處理；xc(t)＝u(t)×x(t)；其中，xc(t)為所述截取的音源輸入信號，x(t)為與所述車輛的工作狀態對應的音源輸入信號，u(t)為窗函數，且u(t)與所述車輛的工作狀態相關。
可選的，采用如下公式獲取截取的音頻輸入信號的復頻譜：
可選的，所述將所述截取的音源輸入信號的復頻譜進行降噪及濾波處理包括：將xc(f)保持短時相位不變，對短時幅值小于第一預設值的幅值進行衰減處理，保持短時幅值高于第二預設值的幅值，并將經過短時幅值處理之后的復頻譜經過窗函數設計法得到的濾波器進行濾波處理。
可選的，所述對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換包括：采用如下公式對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換：
可選的，采用如下公式將快速傅里葉逆變換得到的結果進行混音處理：
本發明實施例提供了一種行人警示裝置，包括：獲取單元，用于獲取車輛的工作狀態；選取單元，用于選取與所獲取的所述車輛的工作狀態一一對應的音源輸入信號；處理單元，用于對所述音源輸入信號進行音效合成處理，生成與所述車輛的工作狀態對應的音源輸出信號；控制單元，用于將所述音源輸出信號輸出至預設的揚聲器，控制所述揚聲器播放與所述音源輸出信號對應的聲音。
可選的，所述獲取單元用于：獲取所述車輛上的動力電源所處檔位；當所述動力電源處于on檔位時，獲取所述車輛的當前行駛速度、檔位信號、加速踏板開度信號以及制動踏板開度信號；根據所述當前行駛速度、所述檔位信號、所述加速踏板開度信號以及所述制動踏板開度信號，獲取所述車輛的工作狀態。
可選的，所述處理單元包括：截取子單元，用于對所述音源輸入信號進行截取處理；復頻譜獲取子單元，用于獲取所截取的音源輸入信號的復頻譜；降噪及濾波處理子單元，用于將所述截取的音源輸入信號的復頻譜進行降噪及濾波處理；快速傅里葉逆變換子單元，用于對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換；混音子單元，用于將快速傅里葉逆變換得到的結果進行混音處理，得到合成的音源輸出信號。
可選的，所述截取子單元用于：采用如下公式對所述音源輸入信號進行截取處理：xc(t)＝u(t)×x(t)；其中，xc(t)為所述截取的音源輸入信號，x(t)為與所述車輛的工作狀態對應的音源輸入信號，u(t)為窗函數，且u(t)與所述車輛的工作狀態相關。
可選的，所述復頻譜獲取子單元用于：采用如下公式獲取截取的音頻輸入信號的復頻譜：
可選的，所述降噪及濾波處理子單元用于：將xc(f)保持短時相位不變，對短時幅值小于第一預設值的幅值進行衰減處理，保持短時幅值高于第二預設值的幅值，并將經過短時幅值處理之后的復頻譜經過窗函數設計法得到的濾波器進行濾波處理。
可選的，所述快速傅里葉逆變換子單元用于：采用如下公式對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換：
可選的，所述混音子單元用于：采用如下公式將快速傅里葉逆變換得到的結果進行混音處理：
本發明實施例還提供了一種行人警示系統，包括：上述任一種行人警示裝置、揚聲器、整車控制器、車身控制器以及電子穩定系統，其中：所述揚聲器，與所述行人警示裝置耦接，適于接收所述行人警示裝置生成的音源輸出信號，并播放與所述音源輸出信號對應的聲音；所述整車控制器，與所述行人警示裝置耦接，適于獲取檔位信號并輸出至所述行人警示裝置；所述車身控制器，與所述行人警示裝置耦接，適于獲取動力電源所處檔位并輸出至所述行人警示裝置；所述電子穩定系統，與所述行人警示裝置耦接，適于獲取所述車輛的當前行駛速度并輸出至所述行人警示裝置。
與現有技術相比，本發明實施例的技術方案具有以下有益效果：
在本發明實施例中，在獲取到車輛的工作狀態后，選取與車輛的工作狀態對應的音源輸入信號，不同的工作狀態對應不同的音源輸入信號。將選取的音源輸入信號進行一系列的處理之后，得到合成的音源輸出信號。針對不同的工作狀態，均能夠實時合成與之對應的提示音。由于不同的工作狀態對應的音源輸入信號不同，因此合成的提示音也各不相同，也即不同的工作狀態下輸出的行人警示音也不同，從而可以更好地提醒行人避讓，提高行人警示系統的警示效果。
通過對音源輸入信號的復頻譜進行降噪及濾波處理，可以有效地消除音源輸入信號中混雜的噪聲，從而使得最終合成的音源輸入信號能夠最大限度地保存警示音特征。
附圖說明
圖1是現有的一種行人警示系統的結構示意圖；
圖2是本發明實施例中的一種行人警示方法的流程圖；
圖3是本發明實施例中的一種音效合成處理的流程圖；
圖4是本發明實施例中的一種行人警示裝置的結構示意圖；
圖5是本發明實施例中的處理單元的結構示意圖；
圖6是本發明實施例中的一種行人警示系統的結構示意圖。
具體實施方式
相關研究資料表明，電動車與傳統內燃機汽車在超過20km/h速度行駛時，車輛輪胎和空氣氣流能夠產生人耳辨識的胎噪與路噪，且這兩種車輛行駛噪聲的音量大小相當。在車輛行駛速度小于20km/h時，電動車發出的噪聲較低，對于行人，尤其是視力障礙者、兒童以及老年人，很難察覺到有車輛靠近經過。混合動力車輛在以純電動模式行駛時，較傳統的內燃機汽車行駛造成的行人事故比例高出約20％。
現有技術中，通常在車輛上安裝行人警示系統來發出警示音。參照圖1，給出了現有的一種行人警示系統的結構示意圖。行人警示系統包括行人警示控制器101以及電子穩定系統102。行人警示控制器101采集電子穩定系統102發出的車速信號，并輸出警示音，以提醒行人注意避讓。
然而，現有的行人警示系統只能輸出單一的警示音，且警示音的音量固定，對行人的警示效果較差。
在本發明實施例中，在獲取到車輛的工作狀態后，選取與車輛的工作狀態對應的音源輸入信號，不同的工作狀態對應不同的音源輸入信號。將選取的音源輸入信號進行一系列的處理之后，得到合成的音源輸出信號。針對不同的工作狀態，均能夠實時合成與之對應的提示音。由于不同的工作狀態對應的音源輸入信號不同，因此合成的提示音也各不相同，也即不同的工作狀態下輸出的行人警示音也不同，從而可以更好地提醒行人避讓，提高行人警示系統的警示效果。
為使本發明的上述目的、特征和有益效果能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
本發明實施例提供了一種行人警示方法，參照圖2，以下通過具體步驟進行詳細說明。
步驟s21，獲取車輛的工作狀態。
在實際應用中，車輛的工作狀態可以包括未啟動狀態、啟動狀態以及行駛狀態，其中行駛狀態又可以包括加速行駛狀態、減速行駛狀態、怠速狀態、倒車狀態等。
在本發明實施例中，可以采用如下步驟獲取車輛的工作狀態：獲取車輛上的動力電池的工作狀態，也即獲取動力電池所處檔位；當動力電池的檔位處于acc檔位時，判定車輛當前處于未啟動狀態，則無需執行后續步驟；當動力電池的檔位處于on檔時，獲取車輛的當前行駛速度、檔位信號、加速踏板開度信號以及制動踏板開度信號，從而可以獲取車輛的工作狀態。
例如，車輛的當前行駛速度為50km/h，檔位處于前進檔位(d檔)且檢測到駕駛員踩踏加速踏板時，可以判定車輛處于加速行駛狀態。又如，車輛的當前行駛速度為40km/h，檔位處于前進檔位(d檔)且檢測到駕駛員踩踏制動踏板時，可以判定車輛處于減速行駛狀態。
在實際應用中，車輛上的動力電池的工作狀態可以由車身控制器(bodycontrolmodule，bcm)，車輛的當前行駛速度可以通過esp獲取，車輛的檔位信號可以由整車控制器(hybridcontrolunit，hcu)獲取，制動踏板開度信號可以通過制動踏板開度傳感器獲取，加速踏板開度信號可以通過加速踏板開度傳感器獲取。
步驟s22，選取與所獲取的所述車輛的工作狀態一一對應的音源輸入信號。
在具體實施中，在車輛中可以預先存儲與車輛的工作狀態對應的音源輸入信號。音源輸入信號與車輛的工作狀態是一一對應的，可以映射表的形式存儲在車輛中。
不同的車輛的工作狀態對應的音源輸入信號不同。當車輛加速時對應的音源輸入信號與車輛減速時對應的音源輸入信號不同。兩個信號不同可以是指二者之間的音量不同，也可以是二者之間的頻率不同，還可以是二者之間的音量及頻率均不相同。
在通過步驟s21獲取到車輛的工作狀態后，即可從映射表中獲取到對應的音源輸入信號。在獲取到與車輛的工作狀態對應的音源輸入信號后，執行步驟s23。
在實際應用中，可以預先從車輛發動機的原始聲源中，提取出不同工作狀態下車輛發動機的聲音，例如發動機啟動時的啟動聲音、怠速時的怠速聲音、加速行駛時的加速聲音、減速行駛時的減速聲音、全功率行駛時的全功率聲音以及滑行時的滑行聲音等，這些提取出來的原始聲音都是各不相同的。在提取出上述不同工作狀態下發動機的聲音之后，可以對這些聲音進行離散采樣，得到離散的音源輸入信號。
步驟s23，對所述音源輸入信號進行音效合成處理，生成與所述車輛的工作狀態對應的音源輸出信號。
在本發明實施例中，參照圖3，可以采用如下步驟對所述音源輸入信號進行音效合成處理，以生成與所述車輛的工作狀態對應的音源輸出信號。
步驟s231，對所述音源輸入信號進行截取處理。
在實際應用中，音源輸入信號是一個時域無限的離散信號。因此，在對音源輸入信號進行處理時，需要截取其中的一段進行處理。
在本發明實施例中，可以通過窗函數對離散的音源輸入信號進行截取處理。經過窗函數進行截取處理獲取到的音源輸入信號如公式(1)所示：
xc(t)＝u(t)×x(t)；(1)
其中，xc(t)為所述截取的音源輸入信號，x(t)為與所述車輛的工作狀態對應的音源輸入信號，u(t)為所述窗函數，u(t)可以為矩形窗，也可以為hamming窗、blackman窗或者kaiser窗中的任一種，還可以為其他類型的窗函數，此處不一一贅述。
步驟s232，獲取截取的音源輸入信號的復頻譜。
在本發明實施例中，可以采用短時傅里葉變換(short-timefouriertransform，stft)來獲取截取的音源輸入信號的復頻譜。參照公式(2)，截取的音源輸入信號的復頻譜為：
其中，xc(f)為所述截取的音頻輸入信號的復頻譜，c為音頻幀數，h為跳躍長度，ωf為離散弧度頻率且ωf＝2πf/n，n為快速傅里葉變換長度，t為窗函數的點數。
步驟s233，將所述截取的音源輸入信號的復頻譜進行降噪及濾波處理。
在獲取到截取的音源輸入信號的復頻譜xc(f)后，可以在頻域上對xc(f)進行修改。在頻域上對xc(f)進行修改可以包括在頻域上對xc(f)進行降噪處理以及濾波處理。對xc(f)進行降噪處理的目的是將混雜在xc(t)中的噪聲進行衰減處理，減小噪聲對xc(t)的影響。
在本發明實施例中，可以采用非線性頻偏衰減方法對xc(f)進行處理。保持xc(f)的短時相位不變，對短時幅值小于第一預設值的幅值進行低值衰減，保持短時幅值高于第二預設值的幅值，且第一預設值小于第二預設值。
在采用非線性頻偏衰減方法時，在每一個頻率索引上完成一次非線性操作，在不同的頻率通道中設置了一組噪聲門，將xc(f)的短時幅值通過一個非線性函數f(x)的噪聲門，則輸出的信號的幅值：也即降噪后的幅值|xc,d(f)|＝f(|xc(f)|)。
在本發明一實施例中，非線性函數f(x)＝x2/(x+δ)，在本發明另一實施例中，非線性函數f(x)＝x/(x+δ)。可以根據實際應用場景設置δ，例如，設置δ＝0.01。
在完成降噪處理后，還需要對降噪處理的結果進行濾波處理，得到濾波處理后的結果yc(f)。在本發明實施例中，可以將降噪處理的結果經過預設的濾波器完成濾波處理。預設的濾波器可以是采用窗函數設計法生成的，也可以采用現有的高通濾波器、低通濾波器以及帶通濾波器中的一種或多種的組合。
步驟s234，對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換。
在本發明實施例中，在獲取到yc(f)后，可以將yc(f)從頻域信號轉換至頻域信號。在本發明一實施例中，對濾波結果yc(f)進行快速傅里葉逆變換，參照公式(3)：
其中，yc(t)為快速傅里葉逆變換的結果。
步驟s235，將快速傅里葉逆變換得到的結果進行混音處理。
在本發明實施例中，在將yc(f)經過快速傅里葉逆變換之后，可以對得到的結果進行混音處理，采用如下公式(4)將yc(t)進行混音處理：
其中，y(t)為所述合成的音源輸出信號。
經過步驟s231～s235，即可完成對音源輸入信號進行音效合成處理，從而獲取到與車輛的工作狀態對應的音源輸出信號。
可以理解的是，還可以采用其他的音效合成處理方法對音源輸入信號進行處理，此處不做贅述。
步驟s24，將所述音源輸出信號輸出至預設的揚聲器，控制所述揚聲器播放與所述音源輸出信號對應的聲音。
在具體實施中，混音處理結果即為最終合成的音源輸出信號。在獲取到合成的音源輸出信號后，可以將音源輸出信號通過硬線發送給揚聲器。揚聲器在接收到音源輸出信號后，可以播放所述音源輸出信號，從而達到警示行人的目的。
在本發明實施例中，當車輛的工作狀態為加速狀態時，揚聲器播放的聲音即為車輛加速的聲音；當車輛的工作狀態為減速狀態時，揚聲器播放的聲音即為車輛減速的聲音。車輛加速聲音與車輛減速聲音各自對應的音量和頻率可以完全不同，也可以部分相同。相應地，當車輛的工作狀態為怠速狀態時，揚聲器播放的聲音即為車輛怠速的聲音；當車輛的工作狀態為倒車狀態時，揚聲器播放的聲音即為倒車的提示音。
現有技術中，行人警示系統只能輸出單一警示音，且輸出的警示音音量不變，因此警示效果較差。
在本發明實施例中，在獲取到車輛的工作狀態后，選取與車輛的工作狀態對應的音源輸入信號。將選取的音源輸入信號進行一系列的處理之后，得到合成的音源輸出信號。針對不同的工作狀態，均能夠實時合成與之對應的提示音，不同的工作狀態合成的提示音各不相同，也即不同的工作狀態下輸出的行人警示音也不同。由此可見，本發明實施例中的行人警示系統音效合成方法可以更好地提醒行人避讓，有效提高行人警示系統的警示效果。
參照圖4，給出了本發明實施例中的一種行人警示裝置40，包括：獲取單元401、選取單元402、處理單元403以及控制單元404，其中：
獲取單元401，用于獲取車輛的工作狀態；
選取單元402，用于選取與所獲取的所述車輛的工作狀態一一對應的音源輸入信號；
處理單元403，用于對所述音源輸入信號進行音效合成處理，生成與所述車輛的工作狀態對應的音源輸出信號；
控制單元404，用于將所述音源輸出信號輸出至預設的揚聲器，控制所述揚聲器播放與所述音源輸出信號對應的聲音。
在具體實施中，所述獲取單元401可以用于：獲取所述車輛上的動力電源所處檔位；當所述動力電源處于on檔位時，獲取所述車輛的當前行駛速度、檔位信號、加速踏板開度信號以及制動踏板開度信號；根據所述當前行駛速度、所述檔位信號、所述加速踏板開度信號以及所述制動踏板開度信號，獲取所述車輛的工作狀態。
在具體實施中，參照圖5，所述處理單元403可以包括：截取子單元4031，用于對所述音源輸入信號進行截取處理；復頻譜獲取子單元4032，用于獲取所截取的音源輸入信號的復頻譜；降噪及濾波處理子單元4033，用于將所述截取的音源輸入信號的復頻譜進行降噪及濾波處理；快速傅里葉逆變換子單元4034，用于對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換；混音子單元4035，用于將快速傅里葉逆變換得到的結果進行混音處理，得到合成的音源輸出信號。
在具體實施中，所述截取子單元4031可以用于：采用如下公式對所述音源輸入信號進行截取處理：xc(t)＝u(t)×x(t)；其中，xc(t)為所述截取的音源輸入信號，x(t)為與所述車輛的工作狀態對應的音源輸入信號，u(t)為窗函數，且u(t)與所述車輛的工作狀態相關。
在具體實施中，所述復頻譜獲取子單元4032可以用于：采用如下公式獲取截取的音頻輸入信號的復頻譜：
在具體實施中，所述降噪及濾波處理子單元4033可以用于：將xc(f)保持短時相位不變，對短時幅值小于第一預設值的幅值進行衰減處理，保持短時幅值高于第二預設值的幅值，并將經過短時幅值處理之后的復頻譜經過窗函數設計法得到的濾波器進行濾波處理。
在具體實施中，所述快速傅里葉逆變換子單元4034可以用于：采用如下公式對得到的濾波處理結果進行快速傅里葉逆變換：
在具體實施中，所述混音子單元4035可以用于：采用如下公式將快速傅里葉逆變換得到的結果進行混音處理：
參照圖6，給出了本發明實施例中的一種行人警示系統，包括：本發明上述實施例中提供的行人警示裝置40、揚聲器61、整車控制器62、車身控制器63以及電子穩定系統64，其中：
所述揚聲器61，適于接收所述行人警示裝置40生成的音源輸出信號，并播放與所述音源輸出信號對應的聲音；
所述整車控制器62，適于獲取檔位信號并輸出至所述行人警示裝置40；
所述車身控制器63，適于獲取動力電源所處檔位并輸出至所述行人警示裝置40；
所述電子穩定系統64，適于獲取所述車輛的當前行駛速度并輸出至所述行人警示裝置40。
在具體實施中，揚聲器61與行人警示裝置40之間可以通過硬線連接，行人警示裝置40與整車控制器62、車身控制器63以及電子穩定系統64均可以通過can總線連接。
本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括：rom、ram、磁盤或光盤等。
雖然本發明披露如上，但本發明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
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