CN109703455A - 一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***及方法，由车速信号采集单元、档位信号采集单元、环境噪声采集单元、计算与处理单元和扬声器模块组成；计算与处理单元根据车速信号和档位信号合成模拟发动机运转的基本噪声信号，根据行驶环境噪声信号对基本噪声信号进行影响修正，合成模拟传统发动机的运转声音信号；扬声器模块根据合成模拟传统发动机的运转声音信号，发出声音对车辆附近道路行人进行安全提醒。本发明通过对行驶环境噪声的采集，并对低速行驶警示***的报警声音进行修正，避免出现安静环境下较大的报警声音引起环境噪声污染，而嘈杂环境下报警音量小报警提示作用不明显的问题。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，具体涉及一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***及方法。
背景技术
新能源纯电动汽车或混合动力汽车在车辆起步或者低速行驶时，采用纯电模式驱动电动机运转，从而推动车身前进。由于电动汽车低速行驶时，产生的噪声声音小，道路行人可能注意不到行驶在其身后的电动汽车，从而引发车辆擦碰行人的交通事故。
国家标准GB7258-2017明确要求“纯电动汽车、插电式混合动力汽车在车辆起步且车速低于20km/h时，应能给车外人员发出适当的提示性声响”。
电动汽车低速行驶警示***控制报警喇叭发出模拟传统燃油机的声音，根据车辆档位和车速信号进行报警声音大小控制，对车辆附近道路行人进行安全提示，从而避免电动汽车低速行驶时由于低噪音带来的安全隐患。现有的电动汽车低速行驶警示***仅仅是根据车速和档位对喇叭发出的报警声音量大小进行调节，并不能根据周围实际环境进行智能控制，使得安静行驶环境下较大的报警声音引起环境噪声污染，而嘈杂行驶环境下报警音量小而对其他道路是使用者的提示作用不明显。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***及方法，用于解决现有电动汽车低速行驶警示***仅根据车辆档位和车速信息调整声音，不能自动适应行驶环境而造成的环境噪声污染或提示作用不明显的问题。
本发明采用如下技术方案：
一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***，由车速信号采集单元、环境噪声采集单元、计算与处理单元和扬声器模块组成；
车速信号采集单元，用于采集汽车运行的车速信号；
档位信号采集单元，用于采集汽车运行的档位信号；
环境噪声采集单元，用于采集汽车行驶环境噪声信号；
计算与处理单元，用于接收和处理车速信号采集单元、档位信号采集单元和环境噪声采集单元发送的车速信号、档位信号和行驶环境噪声信号，根据车速信号和档位信号合成模拟发动机运转的基本噪声信号，根据行驶环境噪声信号对基本噪声信号进行影响修正，合成模拟传统发动机的运转声音信号；
扬声器模块，根据合成模拟传统发动机的运转声音信号，发出声音对车辆附近道路行人进行安全提醒。
优选的，所述计算与处理单元包括数据采集模块、模数转换模块、处理器模块、数模转换模块以及功率放大模块；
数据采集模块，用于接收和处理车速信号采集单元和档位信号采集单元发送的车速和档位信号，并发送给处理器模块；
模数转换模块，用于将环境噪声采集单元发送的环境噪声模拟信号转换成数字信号，并发送给处理器模块；
处理器模块，根据采集的电动汽车车速、档位和行驶环境噪声信号，合成模拟传统发动机的运转声音信号，并发送给数模转换模块；
数模转换模块，用于将传统发动机运转声音数字信号转换成模拟信号，并发送给功率放大模块；
功率放电模块，将转换成的模拟信号经功率放大后发送给扬声器模块。
优选的，车速信号采集单元和档位信号采集单元采用CAN总线采集车辆的车速和档位信息。
优选的，车速信号采集单元和档位信号采集单元采用车速传感器和档位传感器进行信号采集。
优选的，环境噪声采集单元由左前麦克风、右前麦克风、左后麦克风和右后麦克风组成，左前麦克风、右前麦克风、左后麦克风和右后麦克风分别安装在电动汽车乘员舱的外部的左前、右前、左后和右后位置，用于采集行驶环境噪声信息。
本发明还公开了一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示方法，包括如下步骤：
S1、获取汽车运行信息，所述运行信息至少包括车速信息，根据车速合成模拟发动机运转的基本噪声信号的声压值B，采用如下公式：
B＝65×V,0≤V≤1 (1)
B＝(10×V+1225)/19,1＜V≤20 (2)
其中，V为车速，单位为km/h。
S2、获取行驶环境噪声信息，通过行驶环境噪声对基本噪声信号的声压值B进行影响修正，影响因子λ采用如下公式：
λ＝1,0≤VA＜30 (3)
λ＝λmax,105≤VA (5)
其中，VA为行驶环境噪声，单位为db；λmax为待标定参数，与道路行人能够接受的最大报警音量有关。
S3、根据影响修正的基本噪声信号合成模拟传统发动机的运转声音的声压值λ×B，由扬声器模块发出声音对车辆附近道路行人进行安全提醒；
其中，λ为步骤S2中的影响因子，B为步骤S1中的基本噪声信号的声压值，λmax×B为道路行人能够接受的最大报警音量。
优选的，步骤S1中，所述运行信息包括车速信息和档位信息，在车辆挂挡起步和倒车过程中，也根据车速合成模拟发动机运转的基本噪声信号。
优选的，步骤S1中，车速大于20km/h时，基本噪声信号的声压值B为0，警示***停止发声。
优选的，步骤S1中，所述模拟发动机运转的基本噪声信号由原车录制产生，增加2KHz～5KHz频段声压，提高行人对警示音的感知力，同时减少1KHz附近频段声压，降低环境噪声对警示音的遮盖作用。
本发明的有益效果：本发明通过对行驶环境噪声的采集，并对低速行驶警示***的报警声音进行修正，使得低速行驶警示***能够自动适应行驶环境，避免出现安静环境下较大的报警声音引起环境噪声污染，而嘈杂环境下报警音量小报警提示作用不明显的问题。
附图说明
附图用来提供对本发明的优选的理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明中低速行驶警示***组成图；
图2为本发明中环境噪声采集单元组成图；
图3为本发明中声压值和车速关系曲线图；
图4为本发明中影响因子和环境噪声关系曲线图。
具体实施方式
下面结合附图描述本发明的具体实施方式。
如图1所示，为本发明的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***，该***由车速信号采集单元1、档位信号采集单元2、环境噪声采集单元3、计算与处理单元4和扬声器模块5组成。
车速信号采集单元1、档位信号采集单元2和环境噪声采集单元3分别与计算与处理单元4的输入端相连，计算与处理单元4的输出端与扬声器模块5的输入端相连；
计算与处理单元4包括数据采集模块401、模数转换模块402、处理器模块403、数模转换模块404、功率放大模块405；
数据采集模块401接收和处理车速信号采集单元1和档位信号采集单元2发送的车速和档位信号，并发送给处理器模块403；车速信号采集单元1和档位信号采集单元2优选采用CAN总线采集车辆的车速和档位信息，也可采用车速传感器和档位传感器来进行信号采集；
模数转换模块402将环境噪声采集单元3发送的环境噪声模拟信号转换成数字信号发送给处理器模块403；
处理器模块403根据采集的电动汽车车速、档位和行驶环境噪声信号，在车辆起步和低速行驶过程中，合成模拟传统发动机的运转声音信号发送给数模转换模块404，由数模转换模块404将传统发动机运转声音数字信号转换成模拟信号发送给功率放大模块405，经过功率放电模块405的驱动和功率放大发送给扬声器模块5，由扬声器模块5发出声音对车辆附近道路行人进行安全提醒。
如图2所示，警示***的环境噪声采集单元3主要用于采集车辆行驶环境噪声，由左前麦克风301、右前麦克风302、左后麦克风303和右后麦克风304组成，四个麦克风分别安装在电动汽车乘员舱的外部的左前、右前、左后和右后位置，用于采集行驶环境噪声信息；麦克风将采集的行驶环境噪声声波转换成噪声信号传输至模数转换模块402，模数转换模块402对麦克风采集的噪声信号进行模数转换，并将模数转换后的行驶环境噪声信号传输给处理器模块403。
处理器模块403根据采集的车速、档位和行驶环境噪声信息，按照下述方法合成模拟传统发动机的运转声音信号并发送给扬声器模块5：
(1)在车辆挂挡起步和倒车过程中，根据车速合成模拟发动机运转的基本噪声信号，基本噪声信号的声压值B与车速V的关系曲线见图3，主要由I和II两段曲线组成。
I段：B＝65×V,0≤V≤1 (6)
II段：B＝(10×V+1225)/19,1＜V≤20 (7)
可见，基本噪声信号的声压值B与车辆行驶速度V的关系为：
1)车速为0时，声压值B为0，低速行驶警示***不发声；
2)车速从0上升至1km/h时，低速行驶警示***的声压值B快速上升到65db；
3)车速在1km/h和20km/h之间变化时，低速行驶警示***的声压值B与车速V之间呈线性关系，车速V越大，声压值B越大；
4)车速大于20km/h时，低速行驶警示***停止发声。
作为进一步方案，模拟发动机运转的基本噪声信号由原车录制产生，额外增加2KHz～5KHz频段声压，提高行人对警示音的感知力，同时减少1KHz附近频段声压，降低环境噪声对警示音的遮盖作用。
(2)为了避免出现安静行驶环境下较大的报警声音引起环境噪声污染，而嘈杂行驶环境下报警音量小而对其他道路是使用者的提示作用不明显的问题，本发明利用环境噪声采集单元3对行驶环境噪声进行采集，通过行驶环境噪声对基本噪声信号的声压值B进行影响修正，得到发送给扬声器模块5的声压值λ×B,影响因子λ与行驶环境噪声VA的关系曲线见图4，主要由①、②、③三段曲线组成。
①段：λ＝1,0≤VA＜30 (8)
②段：
③段：λ＝λmax,105≤VA (10)
其中，λmax具体与道路行人能够接受的最大报警音量有关，是低速行驶警示***待标定参数。
在车速V为20km/h时，基本噪声信号的声压值B达到最大值75db，人能够接受的最大报警音量一般在90db左右，因此，在本实施例中，λmax取值为1.2，由图4可见，影响因子λ与行驶环境噪声VA的关系为：
1)行驶环境噪声VA在30db以内，影响因子λ取值为1，发送给扬声器模块5的声压值λ×B等于基本噪声信号的声压值B；
2)行驶环境噪声VA在30db至105db之间时，影响因子λ与行驶环境噪声VA之间呈线性关系，行驶环境噪声VA越大，影响因子λ的值越大，发送给扬声器模块5的声压值λ×B越大；
3)行驶环境噪声VA大于105db时，影响因子λ达到最大值，扬声器直接发出道路行人能够接受的最大报警音量。
(3)处理器模块403将获得的模拟发动机运转噪声的声压值λ×B发送数模转换模块404，通过数模转换模块404将模拟发动机运转噪声信号的数字信号转换成模拟信号发送给功率放大模块405，经过驱动功率放大后传输给扬声器模块5，由扬声器模块5在车辆挂挡起步、倒车过程中以及低速行驶的时候发出发动机运转噪声给道路行人进行安全提醒。
实施例1
车辆在行驶环境噪声为20db的安静环境中行使，在车辆刚挂挡起步或倒车时，车速在1km/h时，扬声器发出声压值为65db的模拟发动机运转的警示音，行人能够明显感知该警示音；车辆在低速行使时，车速在20km/h以内，扬声器发出的警示音最大不超过75db，而75db的报警声音能够明显引起行人的注意，又不会引起环境噪声污染。
实施例2
车辆在行驶环境噪声为80db的较嘈杂的环境中行使，处理器模块生成的影响因子λ取值为1.13，通过该影响因子λ对基本噪声信号的声压值B进行影响修正；在车辆刚挂挡起步或倒车时，车速在1km/h时，扬声器发出声压值为74db的警示音，已经接近安静行驶环境下的最大警示音，提高了车辆刚挂挡起步或倒车时的警示作用；当车速达到20km/h时，扬声器发出声压值为85db的警示音，超过了80db的环境噪声，行人能够明显感知该警示音，解决了嘈杂环境下报警音量小报警提示作用不明显的问题。
综上所述，本发明通过对行驶环境噪声的采集，并对低速行驶警示***的报警声音进行修正，使得低速行驶警示***能够自动适应行驶环境，避免出现安静环境下较大的报警声音引起环境噪声污染，而嘈杂环境下报警音量小报警提示作用不明显的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***，其特征在于，由车速信号采集单元、档位信号采集单元、环境噪声采集单元、计算与处理单元和扬声器模块组成；
车速信号采集单元，用于采集汽车运行的车速信号；
档位信号采集单元，用于采集汽车运行的档位信号；
环境噪声采集单元，用于采集汽车行驶环境噪声信号；
计算与处理单元，用于接收和处理车速信号采集单元、档位信号采集单元和环境噪声采集单元发送的车速信号、档位信号和行驶环境噪声信号，根据车速信号和档位信号合成模拟发动机运转的基本噪声信号，根据行驶环境噪声信号对基本噪声信号进行影响修正，合成模拟传统发动机的运转声音信号；
扬声器模块，根据合成模拟传统发动机的运转声音信号，发出声音对车辆附近道路行人进行安全提醒。
2.根据权利要求1所述的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***，其特征在于，所述计算与处理单元包括数据采集模块、模数转换模块、处理器模块、数模转换模块以及功率放大模块；
数据采集模块，用于接收和处理车速信号采集单元和档位信号采集单元发送的车速和档位信号，并发送给处理器模块；
模数转换模块，用于将环境噪声采集单元发送的环境噪声模拟信号转换成数字信号，并发送给处理器模块；
处理器模块，根据采集的电动汽车车速、档位和行驶环境噪声信号，合成模拟传统发动机的运转声音信号，并发送给数模转换模块；
数模转换模块，用于将传统发动机运转声音数字信号转换成模拟信号，并发送给功率放大模块；
功率放电模块，将转换成的模拟信号经功率放大后发送给扬声器模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***，其特征在于，车速信号采集单元和档位信号采集单元采用CAN总线采集车辆的车速和档位信息。
4.根据权利要求1或2所述的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***，其特征在于，车速信号采集单元和档位信号采集单元采用车速传感器和档位传感器进行信号采集。
5.根据权利要求1所述的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示***，其特征在于，环境噪声采集单元由左前麦克风、右前麦克风、左后麦克风和右后麦克风组成，左前麦克风、右前麦克风、左后麦克风和右后麦克风分别安装在电动汽车乘员舱的外部的左前、右前、左后和右后位置，用于采集行驶环境噪声信息。
6.一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取汽车运行信息，所述运行信息至少包括车速信息，根据车速合成模拟发动机运转的基本噪声信号的声压值B，采用如下公式：
B＝65×V,0≤V≤1 (1)
B＝(10×V+1225)/19,1＜V≤20 (2)
其中，V为车速。
S2、获取行驶环境噪声信息，通过行驶环境噪声对基本噪声信号的声压值B进行影响修正，影响因子λ采用如下公式：
λ＝1,0≤VA＜30 (3)
λ＝λmax,105≤VA (5)
其中，VA为行驶环境噪声。
S3、根据影响修正的基本噪声信号合成模拟传统发动机的运转声音的声压值λ×B，由扬声器模块发出声音对车辆附近道路行人进行安全提醒；
其中，λ为步骤S2中的影响因子，B为步骤S1中的基本噪声信号的声压值，λmax×B为道路行人能够接受的最大报警音量。
7.根据权利要求6所述的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示方法，其特征在于，步骤S1中，所述运行信息包括车速信息和档位信息，在车辆挂挡起步和倒车过程中，也根据车速合成模拟发动机运转的基本噪声信号。
8.根据权利要求6所述的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示方法，其特征在于，步骤S1中，车速大于20km/h时，基本噪声信号的声压值B为0，警示***停止发声。
9.根据权利要求6所述的一种环境自适应的电动汽车低速行驶警示方法，其特征在于，步骤S1中，所述模拟发动机运转的基本噪声信号由原车录制产生，增加2KHz～5KHz频段声压，提高行人对警示音的感知力，同时减少1KHz附近频段声压，降低环境噪声对警示音的遮盖作用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190503 |