專利名稱：機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置和機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過傳聲器陣列實(shí)現(xiàn)檢測(cè)一指定機(jī)動(dòng)車的一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置和一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前有很多種裝置可以通過機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音來檢測(cè)交通流量的狀態(tài)，而且這些裝置中包括具有更小體積和更少造價(jià)的裝置。如圖16所示的裝置為例，其包括有聲音采集器701和702、放大電路703和704、一轉(zhuǎn)換電路705、一頻率分析電路706、一頻率分布比較電路707、一時(shí)差檢測(cè)電路708、一時(shí)差/速率轉(zhuǎn)換電路709、一時(shí)間控制電路710和一速率顯示輸出電路711，該裝置通過檢測(cè)在交通流所在的道路附近并沿著道路邊所設(shè)的兩點(diǎn)的噪音來判斷交通流速率。(日本專利特開平JP114098/1993)。
在圖16中，第一聲音采集器701和第二聲音采集器702沿著交通流以一固定的間距L設(shè)置。由聲音采集器701和702采集的交通流的噪音A和B通過交替切換轉(zhuǎn)換電路705被交替地輸入頻率分析電路706中，它們的頻率交替地由頻率分析電路706進(jìn)行分析，以確定獲取它們的頻譜分布SA和SB。
然后，頻率分布比較電路707檢測(cè)頻譜分布SA和SB的相似度，而相互幾乎匹配的頻譜分布SA和SB之間的時(shí)差則由時(shí)差檢測(cè)電路708來測(cè)定。時(shí)差/速率轉(zhuǎn)換電路709通過表達(dá)式“V＝L/dt”來估算確定噪音源(機(jī)動(dòng)車)的速率V。此時(shí)，機(jī)動(dòng)車前進(jìn)的方向就可以通過計(jì)算出的時(shí)差計(jì)算出來。
但是，該常規(guī)檢測(cè)裝置存在以下問題當(dāng)大量的機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在其它非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪聲源時(shí)，檢測(cè)的精度比較低。這是因?yàn)?，如上所述，該常?guī)檢測(cè)裝置僅測(cè)量設(shè)置在交通流所在的道路附近、沿著道路邊的兩點(diǎn)的噪音，并根據(jù)相互密切匹配的頻譜分布SA和SB之間的時(shí)差來計(jì)算機(jī)動(dòng)車的行進(jìn)速率和方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，即使當(dāng)大量的機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在其它非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪聲源時(shí)，該裝置也能夠檢測(cè)一聲音源，還可計(jì)算機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置和通過的機(jī)動(dòng)車數(shù)量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，即使當(dāng)大量的機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在其它非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪聲源時(shí)，該方法也能夠檢測(cè)一聲音源，還可計(jì)算機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置和通過的機(jī)動(dòng)車數(shù)量。
對(duì)應(yīng)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，該裝置包括一含有多個(gè)傳聲器并置于道路附近的聲音采集裝置；一方向估算裝置，用于對(duì)聲音采集裝置采集到的輸入信號(hào)定期通過時(shí)間窗采樣，并在各時(shí)間窗中估算聲音源的方向；一相似度計(jì)算裝置，用于計(jì)算方向估算裝置的估算結(jié)果和多個(gè)表明機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源位置隨時(shí)間改變的模板(template)之間的相似度。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過計(jì)算上述相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車位置隨時(shí)間的改變，從而檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，聲音采集裝置包括多個(gè)平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線的傳聲器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的一機(jī)動(dòng)車的位置。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，聲音采集裝置包括多個(gè)平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線的傳聲器和多個(gè)垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線的傳聲器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，聲音采集裝置包括多個(gè)平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線的傳聲器和多個(gè)垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線的傳聲器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。此時(shí)，上述的方向估算裝置包括一估算裝置，用于估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，聲音采集裝置包括多個(gè)平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線的傳聲器和多個(gè)垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線的傳聲器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。此時(shí)，當(dāng)上述道路有多個(gè)車道時(shí)，本發(fā)明中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置包括計(jì)數(shù)器，用于對(duì)各車道的上述方向估算裝置的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，還包括一車道檢測(cè)裝置，用于在計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)結(jié)果的基礎(chǔ)上檢測(cè)聲音源在車道方向中的位置。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，聲音采集裝置包括多個(gè)以矩陣的形式排列于同一平面的傳聲器。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)多個(gè)機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)時(shí)，以矩陣的形式排列的傳聲器也可以精確的識(shí)別一聲音源，并通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)到該聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，方向估算裝置包括一估算裝置，用于聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向的二維方向的估算。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸方向排列僅為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)時(shí)，本裝置通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確的檢測(cè)機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，上述方向估算裝置包括一估算裝置，用于二維的估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向的方向。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸方向排列僅為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)時(shí)，本裝置通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確的檢測(cè)機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。此時(shí)，上述的方向估算裝置包括一估算裝置，當(dāng)將在車道方向中的聲音源方向限制在道路的中央時(shí)，上述估算裝置通過搜索機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向來估算聲音源的方向。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，上述方向估算裝置包括一估算裝置，用于二維的估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向的方向。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸方向排列設(shè)置僅為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)，本裝置通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確的檢測(cè)機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。此時(shí)，上述的方向估算裝置包括一估算裝置，當(dāng)限制了在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的聲音源方向時(shí)，該估算裝置通過搜索車道方向來估算聲音源的方向。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，當(dāng)上述道路有多個(gè)車道時(shí)，包括一第一計(jì)數(shù)器，對(duì)各車道方向估算裝置的估算結(jié)果計(jì)數(shù)；一車道位置檢測(cè)裝置，該裝置根據(jù)該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值檢測(cè)聲音源在車道中的位置；以及一第二計(jì)數(shù)器，對(duì)各車道的車道位置檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果計(jì)數(shù)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，第二計(jì)數(shù)器可對(duì)各車道中通過的機(jī)動(dòng)車計(jì)數(shù)。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，上述相似度計(jì)算裝置包括一比較裝置，用于將上述多個(gè)模板和估算結(jié)果進(jìn)行比較。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使用不同速率的模板(多個(gè)模板)計(jì)算出一機(jī)動(dòng)車的行進(jìn)速率。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，上述相似度計(jì)算裝置包括一比較裝置，用于將上述多個(gè)模板和估算結(jié)果進(jìn)行比較。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使用不同速率的模板(多個(gè)模板)計(jì)算出一機(jī)動(dòng)車的行進(jìn)速率。在這種情況下，上述多個(gè)模板最好是利用一輛機(jī)動(dòng)車在不同速率行進(jìn)時(shí)發(fā)出的聲音而制成的。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，上述相似度計(jì)算裝置包括一比較裝置，用于將上述多個(gè)模板和估算結(jié)果進(jìn)行比較。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使用不同速率的模板(多個(gè)模板)計(jì)算出一機(jī)動(dòng)車的行進(jìn)速率。此時(shí)，上述多個(gè)模板最好是通過擴(kuò)展或壓縮利用一機(jī)動(dòng)車在恒定速率行進(jìn)時(shí)發(fā)出的聲音而制成的模板的時(shí)基而制成的，上述的相似度計(jì)算裝置包括一時(shí)基擴(kuò)展裝置，用于擴(kuò)展或壓縮上述模板的時(shí)基。
在前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中，上述聲音采集裝置包括多個(gè)傳聲器，該傳聲器的數(shù)目應(yīng)等于或大于“假設(shè)的聲音源的數(shù)目＋1”。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，提高了對(duì)聲音源的方向的估算精度，且即使當(dāng)多個(gè)機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在其它非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車的噪聲源時(shí)，也可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車。
對(duì)應(yīng)本發(fā)明的第二方面，提供了一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，該方法包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)置于道路附近的傳聲器采集行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車所產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)周期采樣，并在各時(shí)間窗中估算出聲音源的方向；一相似度計(jì)算步驟，該步驟中計(jì)算方向估算步驟的估算結(jié)果和表明機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度。按照該方法，通過計(jì)算該相似程度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車位置隨時(shí)間的改變，從而檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車。
前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法可以包括一聲音采集步驟，在該步驟中通過多個(gè)置于道路附近并與機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向平行的排列成一直線的傳聲器來采集行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車所產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)周期采樣，并在各時(shí)間窗中估算出聲音源的方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，在該步驟中計(jì)算在方向估算步驟的估算結(jié)果和表明機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果檢測(cè)機(jī)動(dòng)車。按照該方法，通過計(jì)算該相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向位置隨時(shí)間的改變，從而檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車，并利用不同速率的模板(多個(gè)模板)可以計(jì)算出機(jī)動(dòng)車的行進(jìn)速率。
前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法可以包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線和多個(gè)垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向排列成一直線并置于道路附近的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)周期采樣，并在各時(shí)間窗中估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，在該步驟中計(jì)算方向估算步驟中得到的機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的估算結(jié)果和多個(gè)表明機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度，并根據(jù)該計(jì)算結(jié)果檢測(cè)該機(jī)動(dòng)車；一車道檢測(cè)步驟，在該步驟中對(duì)各車道通過上述方向估算步驟得到的車道方向的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)該計(jì)數(shù)結(jié)果檢測(cè)該聲音源在車道中的位置。按照該方法，可以檢測(cè)到一機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。
前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法可以包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)以矩陣的形式排列于同一平面并置于多車道道路附近的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，在該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)周期采樣，并在各時(shí)間窗中估算一聲音源的機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的二維方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，在該步驟中計(jì)算方向估算步驟中得到的機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的估算結(jié)果和多個(gè)表明機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度，并在根據(jù)該計(jì)算結(jié)果檢測(cè)到該機(jī)動(dòng)車；一車道檢測(cè)步驟，在該步驟中對(duì)各車道通過上述方向估算步驟得到的車道方向的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在該計(jì)數(shù)結(jié)果的基礎(chǔ)上檢測(cè)到該聲音源在車道中的位置。按照該方法，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸排列設(shè)置為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)時(shí)，本方法通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確的檢測(cè)機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。
前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法可以包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)以矩陣的形式排列于同一平面并置于多車道道路附近的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟利用時(shí)間窗對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)周期采樣，并在各時(shí)間窗中估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的二維方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，該步驟計(jì)算方向估算步驟中得到的機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的估算結(jié)果和多個(gè)表明機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度，并根據(jù)該計(jì)算結(jié)果檢測(cè)到該機(jī)動(dòng)車；一車道檢測(cè)步驟，該步驟對(duì)各車道的通過上述方向估算步驟中得到的車道方向的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，并根據(jù)該計(jì)數(shù)結(jié)果檢測(cè)到該聲音源在車道中的位置。按照該方法，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸排列設(shè)置為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)時(shí)，本方法通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確的檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。此時(shí)，在上述方向估算步驟中，將在車道方向中的聲音源方向限制在道路的中央，通過搜索機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向來估算聲音源的方向。
前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法可以包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)以矩陣的形式排列于同一平面并置于多車道道路附近的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，用于對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)定期通過時(shí)間窗采樣，并估算在各時(shí)間窗中的一聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的二維方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，用于計(jì)算方向估算步驟的機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的估算結(jié)果和多個(gè)表明機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度，并在該計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上檢測(cè)到該機(jī)動(dòng)車；一車道檢測(cè)步驟，對(duì)各車道的通過上述方向估算步驟中得到的車道方向的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在該計(jì)數(shù)值的基礎(chǔ)上檢測(cè)到該聲音源在車道中的位置。按照該方法，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸排列設(shè)置為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)，本方法通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確的檢測(cè)機(jī)動(dòng)車在行進(jìn)方向中的位置和機(jī)動(dòng)車的車道方向。此時(shí)，在上述方向估算步驟中，當(dāng)機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的聲音源方向被限制時(shí)，通過搜索車道方向來估算聲音源的方向。
前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法可以包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)以矩陣的形式排列于同一平面并置于多車道道路附近的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，利用時(shí)間窗對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)周期采樣，并在各時(shí)間窗中估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的二維方向；一特殊車道機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，在該步驟中對(duì)于各車道由估算步驟中得到的車道方向的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而執(zhí)行車輛檢測(cè)，并對(duì)于各車道對(duì)檢測(cè)到的車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)。按照該方法，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸排列設(shè)置為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)，本方法通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確地對(duì)各車道通過的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行計(jì)數(shù)。
前述的本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法可以包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)以矩陣的形式排列于同一平面并置于多車道道路附近的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，利用時(shí)間窗對(duì)上述多個(gè)傳聲器采集到的輸入信號(hào)周期采樣，并在各時(shí)間窗中估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的二維方向；一特殊車道機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，對(duì)于各車道的方向估算步驟中得到的車道方向估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，來執(zhí)行車輛檢測(cè)，并對(duì)于各車道對(duì)檢測(cè)到的車輛計(jì)數(shù)。按照該方法，與某些情況相比，例如，當(dāng)傳聲器按照X軸和Z軸排列設(shè)置為α方向(車道方向)或β方向(機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向)，本方法通過抑制其它噪聲源引起的檢測(cè)精度的降低，可以更精確地對(duì)各個(gè)車道通過的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行計(jì)數(shù)。此時(shí)，在上述方向估算步驟中，用限制在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的聲音源方向，通過搜索車道方向來估算聲音源的方向。
在前述的本發(fā)明機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟中，計(jì)算利用以不同速率行進(jìn)的機(jī)動(dòng)車發(fā)出的聲音制成的模板和上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟中的估算結(jié)果之間的相似度。按照本方法，通過計(jì)算上述相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的位置隨時(shí)間變化，從而檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車，且通過利用不同速率的模板(多個(gè)模板)，可以計(jì)算出機(jī)動(dòng)車行進(jìn)的速率。
本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法中，上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟還包括一速率檢測(cè)步驟，該步驟中，計(jì)算通過擴(kuò)展或壓縮利用一機(jī)動(dòng)車以一固定速率行進(jìn)發(fā)出的聲音制成的模板的時(shí)基備制而得到的模板和上述估算結(jié)果之間的相似度，并且根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，根據(jù)模板的擴(kuò)展率和用于制造模板的機(jī)動(dòng)車速率可以計(jì)算出檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車的速率。按照本方法，通過計(jì)算上述相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向上的位置隨時(shí)間的改變，從而檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車，且通過利用不同速率的模板(多個(gè)模板)，可以計(jì)算出機(jī)動(dòng)車行進(jìn)的速率。
在前述的本發(fā)明機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法中，模板匹配被用于計(jì)算上述模板和估算結(jié)果之間的相似度。根據(jù)本方法，通過計(jì)算上述相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車位置隨時(shí)間的變化，從而檢測(cè)到該機(jī)動(dòng)車。通過計(jì)算上述相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車位置的變化，從而在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中檢測(cè)到該機(jī)動(dòng)車。
在前所述的本發(fā)明機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法中，DP匹配被用于計(jì)算模板和估算結(jié)果之間的相似度。根據(jù)本方法，通過計(jì)算上述相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車位置隨時(shí)間的變化，從而檢測(cè)到該機(jī)動(dòng)車。通過計(jì)算上述相似度，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車位置隨時(shí)間的變化，從而在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中檢測(cè)到該機(jī)動(dòng)車。
在前所述的本發(fā)明機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法中，上述多個(gè)傳聲器的數(shù)目應(yīng)等于或大于“假設(shè)的聲音源的數(shù)目＋1”。根據(jù)本方法，提高了對(duì)聲音源的方向的估算精度，且即使當(dāng)多個(gè)機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在其它非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車的噪聲源時(shí)，也可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車。


本發(fā)明以及其優(yōu)越性將結(jié)合下面附圖通過下述詳細(xì)的描述加以說明，即圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置100的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖3是本發(fā)明第一實(shí)施例中的傳聲器陣列的排列方式圖。
圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例中機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法的流程圖。
圖5是本發(fā)明第二實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例中機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法的流程圖。
圖7是本發(fā)明第三實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體(α方向噪音部件計(jì)算部分和α方向計(jì)算部分)部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例中的傳聲器陣列的排列方式圖。
圖10是本發(fā)明第三實(shí)施例中機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法的流程圖。
圖11是本發(fā)明第四實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖12是本發(fā)明第四實(shí)施例中的傳聲器陣列的排列方式圖。
圖13是本發(fā)明第四實(shí)施例中機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法的流程圖。
圖14是本發(fā)明第五實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖15是本發(fā)明第五實(shí)施例中機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法的流程圖。
圖16是常規(guī)的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方塊圖。
具體實(shí)施例方式
這里將通過附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)設(shè)備100包括一CPU4和一存儲(chǔ)器5，用于控制整個(gè)檢測(cè)裝置；一聲音采集器3，用于收集一行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一輸入控制部件1，用于控制聲音采集器3的驅(qū)動(dòng)(包括下面將說明的傳聲器陣列102的旋轉(zhuǎn))；一算術(shù)電路11，用于執(zhí)行大量估算，如用于計(jì)算噪音部件、用于計(jì)算噪音源的估算方向和用于檢測(cè)機(jī)動(dòng)車；一算術(shù)控制部件8，用于控制驅(qū)動(dòng)算術(shù)電路11；一CRT 9和一顯示控制部件6，用于顯示檢測(cè)結(jié)果；一打印機(jī)10和一打印控制部件7，用于打印檢測(cè)結(jié)果，以及一定時(shí)電路2，用于計(jì)時(shí)。
如圖2和3所示，上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)設(shè)備100包括一傳聲器陣列102，該陣列包括M(M＞2)個(gè)傳聲器；一β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122，用于接收傳聲器陣列102的輸出以及計(jì)算輸出中的噪聲分量；一β方向計(jì)算部件123，用于接收β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出以及計(jì)算一聲音源的估算的β方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124，用于檢測(cè)一行進(jìn)在道路101上行進(jìn)的機(jī)動(dòng)車，其具體部分包括聲音采集器3、CPU 4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11。
如圖3(a)所示，傳聲器陣列102被放置在一平行于道路101的機(jī)動(dòng)車行駛方向的直線上，上述M個(gè)傳聲器以一固定間距d排列在上述直線上。該傳聲器之間的間距不需為一常數(shù)。但是，在本實(shí)施例中，所以設(shè)置為一固定間距d是為了簡(jiǎn)化β方向計(jì)算部件123中的方向控制向量的計(jì)算。該間距d必須被設(shè)置為小于目標(biāo)聲音源信號(hào)波長(zhǎng)的一半，且在此范圍內(nèi)，估算聲音源方向的精度隨著間距d的增加而提高。當(dāng)目標(biāo)聲音源為一機(jī)動(dòng)車時(shí)，雖然不同機(jī)動(dòng)車之間的頻率特性會(huì)彼此不同，但由于大量不同類型的機(jī)動(dòng)車會(huì)產(chǎn)生一在500Hz到3kHz頻率范圍內(nèi)的足夠的能量，所以為了檢測(cè)到上述頻率范圍內(nèi)的聲音源的方向，傳聲器之間的間距d最好設(shè)置為5-34cm。特別是，當(dāng)間距被設(shè)為5-10cm時(shí)，還可縮小傳感器的體積。另外，為了提高聲音源方向估算的精度，傳聲器的數(shù)目M最好等于或大于“假設(shè)的聲音源(機(jī)動(dòng)車)數(shù)目＋1”。特別是，當(dāng)?shù)缆窞橐粏诬嚨赖缆窌r(shí)，M最好為3或4，當(dāng)?shù)缆窞橐欢嘬嚨赖缆窌r(shí)，M適合為“車道數(shù)目＋1”到“車道數(shù)目x2”范圍的數(shù)目。
如圖3(b)所示，傳聲器陣列102配置為可在垂直方向旋轉(zhuǎn)。從傳聲器陣列102所在的平面的伸出的法線與z軸之間成α角，且通過道路的中央。另外，如圖3(c)所示，傳聲器陣列102被配置為也可在水平方向旋轉(zhuǎn)，且可通過傳聲器陣列102所在的平面的伸出的法線與x軸之間所成的β角來估算噪音(機(jī)動(dòng)車)方向。
β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122包括M個(gè)放大器103，該放大器與傳聲器陣列102相連并接收傳聲器陣列102中的傳聲器的輸出；與M個(gè)放大器103相連并接收對(duì)應(yīng)放大器103的輸出的M個(gè)波形采樣器104；與M個(gè)波形采樣器104相連并接收對(duì)應(yīng)波形采樣器104的輸出的M個(gè)頻率分析器105，一與M個(gè)頻率分析器105相連并接收頻率分析器105的輸出(復(fù)合振幅矩陣)S1的相關(guān)矩陣計(jì)算器107；一與相關(guān)的矩陣計(jì)算器107相連的特征向量計(jì)算器108；一與該特征向量計(jì)算器108相連的噪聲分量矩陣計(jì)算器109。
另外，β方向計(jì)算部件123包括一β方向設(shè)定裝置111，用于設(shè)定搜索傳聲器陣列102中的β方向；一與該β方向設(shè)定裝置111相連的方向向量計(jì)算器112，一與方向向量計(jì)算器112和β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122(噪聲分量矩陣計(jì)算器109)相連的特殊方向能量計(jì)算器110，一與特殊方向能量計(jì)算器110相連的頻率平均裝置113，以及一與頻率平均裝置113相連的時(shí)間平均裝置114。通過頻率平均裝置113和時(shí)間平均裝置114從上述特殊方向能量計(jì)算器110中可得到β方向計(jì)算部件123的輸出(估算的β方向)S3。
另外，機(jī)動(dòng)車方向部件124包括一與β方向計(jì)算部件123相連的估算方向緩存器116，一與估算的方向緩存器116相連并接收一預(yù)置的聲音源位置模板S4的距離計(jì)算器117，以及一與距離計(jì)算器117相連并接收預(yù)置的距離參考值S5的比較器119。比較器119的輸出S6為機(jī)動(dòng)車檢測(cè)的結(jié)果(機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124的輸出)。
下面，將說明一基于上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置100的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。
如圖4，本實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法包括一聲音采集步驟(s1001)，一噪聲分量計(jì)算步驟(s1002)，一估算的β方向計(jì)算步驟(s1003)和一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(s1004)。
在聲音采集步驟(s1001)中，由上述輸入控制部件1控制傳聲器陣列102來采集道路101上的機(jī)動(dòng)車等產(chǎn)生的噪音，傳聲器陣列102的輸出由放大器103放大。
在噪聲分量計(jì)算步驟(s1002)中，當(dāng)傳聲器陣列102的輸出被放大器103放大后，放大后的輸出被輸入至波形采樣器104并由一窗長(zhǎng)為W的時(shí)間窗周期采樣。
雖然時(shí)間窗的形狀可以為矩形的，但優(yōu)選兩端具有較小幅度的時(shí)間窗，例如一漢寧窗。至于窗長(zhǎng)W，較短的窗長(zhǎng)W更使方向估算的精度變差，而一較長(zhǎng)的窗長(zhǎng)W卻更容易不能跟蹤聲音源的突然移動(dòng)。因此，最佳的窗長(zhǎng)W必須根據(jù)目標(biāo)聲音源的行進(jìn)速率來選擇，例如，當(dāng)估算一以40km/hr的速率通過一離傳聲器陣列102距離L為10米的位置的機(jī)動(dòng)車的方向時(shí)，時(shí)間窗長(zhǎng)度W為2到10ms適當(dāng)。時(shí)間窗的采樣周期為W/2到2W合適。
對(duì)于在波形采樣器104中如此采樣的時(shí)間信號(hào)，在頻率分析器105中計(jì)算對(duì)應(yīng)各頻率的一復(fù)合振幅。作為用于計(jì)算復(fù)合振幅的方法，基于已知快速付利葉變換(FFT)的方法比較合適。但是，當(dāng)計(jì)算復(fù)合振幅對(duì)應(yīng)的頻率的數(shù)目等于或小于四時(shí)，基于公知的離散付利葉變換(DFT)法比較合適。至于上述頻率，當(dāng)它們?cè)诘陀诓ㄩL(zhǎng)為傳聲器陣列102中的距離d的兩倍時(shí)的頻率的前提下，它們的頻率越高，方向估算的精度就會(huì)越高。因此，特別是，頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為不小于c/10d，其中c表示聲音的速率，而小于c/2d，其中c與上述定義相同，此時(shí)比較合適。對(duì)應(yīng)某一頻率，計(jì)算出一復(fù)合振幅矩陣S1并將其表示為一如表達(dá)式1的向量組X[m]X[m]＝[x1，x2，…xM]T(表達(dá)式1)在上述表達(dá)式中，xM(m＝1到M)表示對(duì)應(yīng)該頻率的復(fù)合振幅，該振幅通過第m個(gè)傳聲器的輸入信號(hào)計(jì)算得到。另外，字母T表示矩陣[-]的轉(zhuǎn)置矩陣。
然后，在相關(guān)矩陣計(jì)算器107中，通過具有M個(gè)頻率分析器105的輸出(復(fù)合振幅矩陣)S1由表達(dá)式2計(jì)算出一相關(guān)矩陣并將其表示為矩陣R[m，m]R[m，m]＝X[m]·X[m]H(表達(dá)式2)在上述表達(dá)式中，字母H表示一轉(zhuǎn)置復(fù)共軛，m為1到M。
然后，在特征向量計(jì)算器108中，計(jì)算出上述矩陣R[m，m]的特征向量V1[m]，V2[m]，VM[m](m＝1到M)。為了計(jì)算上述特征向量，由于上述矩陣R為一厄密共軛矩陣，因此要先將其通過一公知的Householder法轉(zhuǎn)換為一個(gè)三對(duì)角(tridiagonal)矩陣，然后利用公知的QR法計(jì)算出特征向量。
然后，在噪聲分量矩陣計(jì)算器109中，當(dāng)聲音源有K個(gè)時(shí)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)噪聲分量的矩陣Rn[m，m]，如表達(dá)式3所示。
Rn[m，m]＝VK＋1[m]VK＋1[m]H＋VK＋2[m]VK＋2[m]H＋…＋VM[m]VM[m]H(表達(dá)式3)在上述表達(dá)式中，聲音源的數(shù)目K必須不大于“傳聲器數(shù)目－1”，且當(dāng)聲音源的數(shù)目不能被預(yù)先估算出時(shí)，它將被設(shè)為“K＝M－1”。計(jì)算出的噪聲分量矩陣Rn被從β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中輸出，并輸入至β方向計(jì)算部件123中。噪聲分量計(jì)算步驟(s1002)按上述說明執(zhí)行。
在估算β方向計(jì)算步驟(s1003)中，首先，一預(yù)期的β被設(shè)置入β方向計(jì)算部件123中的β方向設(shè)置裝置111中。然后，在方向控制向量計(jì)算器112中，利用上述β，方向控制向量S2被表示為如表達(dá)式4所示的一列向量d[m]。
d[m]＝[1，e-jwτ，e-jw2τ，…，e-jw(M－1)τ]T(表達(dá)式4)在上述表達(dá)式中τ由表達(dá)式5定義τ＝(dsinβ)/c(表達(dá)式5)在上述表達(dá)式中，c表示聲音的速率。
然后，β方向能量計(jì)算器110接收到β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出(噪聲分量矩陣Rn)和上述方向控制向量S2，從而計(jì)算β方向中的一能量P(β)。
P(β)＝1/(d[m]H·Rn[m，m]·d[m]) (表達(dá)式6)在表達(dá)式6中，通過從-90°到90°改變?chǔ)路较虿⒂?jì)算對(duì)應(yīng)各β的P(β)，計(jì)算出特殊方向能量。從而，確定了提供最大P(β)的β。通過上述步驟，利用一在特定時(shí)間窗中的特定頻率，計(jì)算出估算的聲音源方向。
然后，對(duì)應(yīng)各頻率重復(fù)操作上述步驟，在頻率平均裝置113中將β方向能量計(jì)算器110的輸出平均，從而計(jì)算出在上述時(shí)間窗中估算的聲音源方向。
然后，對(duì)應(yīng)各時(shí)間窗重復(fù)操作上述步驟，在時(shí)間平均裝置114中將頻率平均裝置113的輸出平均，從而計(jì)算出聲音源如此估算β該估算方向S3。估算的β方向計(jì)算步驟(s1003)按上述說明執(zhí)行，聲音源的估算的β方向S3作為β方向計(jì)算部件123的輸出被輸入至機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124中。
在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(s1004)中，首先，上述聲音源的估算的β方向S3被存儲(chǔ)在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124的估算的方向緩存器116中一段固定時(shí)間。需要的緩存器存儲(chǔ)時(shí)間取決于目標(biāo)機(jī)動(dòng)車的速率。速率越低，需要的存儲(chǔ)時(shí)間就越多。例如，當(dāng)一目標(biāo)機(jī)動(dòng)車以大約60km/hr的速率行進(jìn)時(shí)，至少需要一秒的緩存時(shí)間，當(dāng)速率降低為一半時(shí)，緩存時(shí)間將加倍。
然后，在距離計(jì)算器117中，計(jì)算已存儲(chǔ)在一估算的方向緩存器116中一段時(shí)間的聲音源的上述估算的β方向S3和預(yù)置的聲音源位置模板S4之間的距離D。估算的方向緩存器116中的內(nèi)容被表示為f[i](i＝1到W，W表示模板的尺寸)。進(jìn)而，當(dāng)聲音源位置模板S4的內(nèi)容被表示為t[i](i＝1到W，W表示模板的尺寸)時(shí)，由模板尺寸歸一化的距離D可按表達(dá)式7表示。 當(dāng)上述估算的已經(jīng)存儲(chǔ)在估算的方向緩存器116中的聲音源β方向S3和聲音源位置模板S4之間的相似度越高，距離D就更接近于0。為了制作聲音源位置模板S4，需要一種方法，該方法通過對(duì)在聲音源估算方向上的數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣制取聲音源位置模板，該估算的聲音源方向是在聲音源周圍無其它機(jī)動(dòng)車和噪音源的理想的情況下使機(jī)動(dòng)車行進(jìn)在不同的速率時(shí)而計(jì)算得到的。但是，當(dāng)此方法不能被使用時(shí)，選用一方法，該方法中聲音源位置模板S4根據(jù)由傳聲器陣列102的位置估算的聲音源方向的改變制取得到。
然后，在比較器119中，上述距離D與距離參考值S5進(jìn)行比較。當(dāng)上述距離D小于S5時(shí)，確定機(jī)動(dòng)車被檢測(cè)到，上述距離D被作為機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果S6輸出。該機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果S6被通過CRT9顯示或通過打印機(jī)10打印。
最合適的距離參考值S5根據(jù)傳聲器陣列102所在的位置而改變。當(dāng)周圍的噪音水平相對(duì)較低時(shí)，S5最好為20°到50°。
如上所述，本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)檢測(cè)裝置包括一聲音采集裝置3中的由M個(gè)排列為平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器組成的傳聲器陣列102；還包括噪聲分量矩陣計(jì)算部件122，該部件與包括CPU4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11的檢測(cè)裝置的具體部分中的傳聲器陣列102相連。在噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中，M個(gè)傳聲器的輸出在放大器103中被放大，放大器103的輸出利用波形采集器104中的特定時(shí)間窗被周期的采樣，頻率分析由頻率分析器105處理，從而計(jì)算對(duì)應(yīng)上述頻率的復(fù)合振幅矩陣，相關(guān)矩陣被通過上述的相關(guān)矩陣計(jì)算器107中的復(fù)合振幅矩陣計(jì)算出來，特征向量計(jì)算電路108計(jì)算出上述對(duì)應(yīng)矩陣的特征向量，噪聲分量矩陣計(jì)算器109計(jì)算出對(duì)應(yīng)噪聲分量的噪聲分量矩陣。
另外，上述檢測(cè)裝置的具體部分還包括β方向計(jì)算部件123，該部件123與噪聲分量矩陣計(jì)算部件122相連。在β方向計(jì)算部件123中，對(duì)應(yīng)傳聲器陣列102中的視在β方向的方向被設(shè)置在β方向設(shè)置裝置111中，方向控制向量計(jì)算器112計(jì)算出一方向控制向量，通過上述方向控制向量和上述噪聲分量矩陣計(jì)算出β方向能量，在頻率平均裝置113和時(shí)間平均裝置114中計(jì)算出對(duì)應(yīng)頻率和時(shí)間窗的上述β方向能量的平均值，該平均值被作為估算的β方向輸出。
另外，上述檢測(cè)裝置的具體部件還包括機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124，該部件與β方向計(jì)算部件123相連接。在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124中，在上述估算的β方向被存儲(chǔ)在估算的方向緩存器116中一段時(shí)間后，計(jì)算上述估算的β方向和指示當(dāng)機(jī)動(dòng)車行進(jìn)時(shí)聲音源的位置隨時(shí)間改變的聲音源位置模板之間的距離，在比較器119中對(duì)上述計(jì)算距離和預(yù)置的距離參考值進(jìn)行比較。當(dāng)上述距離小于參考距離時(shí)，確定機(jī)動(dòng)車被檢測(cè)到，將上述距離作為機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果輸出。
因此，由于具有在上述聲音采集器3中的包括M個(gè)排列在平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器組成的傳聲器陣列102、噪聲分量矩陣計(jì)算部件122、β方向計(jì)算部件123、和包括CPU4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11的檢測(cè)裝置的具體部分中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124，當(dāng)大量機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生噪音時(shí)，可以通過抑制其它機(jī)動(dòng)車或噪音的干擾檢測(cè)到聲音源(機(jī)動(dòng)車)。
圖5示出本發(fā)明第二實(shí)施例中的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的具體部分。由于整個(gè)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的構(gòu)造和傳聲器陣列的構(gòu)造和排列大致與第一實(shí)施例中的相同，因此，可以利用圖1和3，同時(shí)與第一實(shí)施例中相同的構(gòu)件由相同的標(biāo)記和符號(hào)來表示，這里不再說明。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于用機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214代替了機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件(圖2中124)，并在機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214中提供了一時(shí)基擴(kuò)展器(time-base expander)208和一速率計(jì)算器209。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，通過抑制其它機(jī)動(dòng)車或噪聲的干擾，可以實(shí)現(xiàn)有效地檢測(cè)機(jī)動(dòng)車的速率。
機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214包括一估算的方向緩存器205，該緩存器與β方向計(jì)算部件123相連；一距離計(jì)算器206，該距離計(jì)算器與估算的方向緩存器205和時(shí)基擴(kuò)展器208相連；一比較器211，該比較器與距離計(jì)算器206相連，并接收一預(yù)置的距離參考值S5；與上述距離計(jì)算器206和速率計(jì)算器209相連并接收一預(yù)置的聲音源位置模板S18的時(shí)基擴(kuò)展器208；與時(shí)基擴(kuò)展器208相連的速率計(jì)算器209。上述比較器211的輸出S6為機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果，速率計(jì)算器209的輸出S7為機(jī)動(dòng)車的速率，它們都是機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214的輸出。
下面，將說明基于上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置100的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。
圖6示出本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。該方法與第一實(shí)施例中的方法不同之處在于用機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)步驟(s2004)代替了機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(圖4中s1004)且輸出機(jī)動(dòng)車的檢測(cè)結(jié)果和機(jī)動(dòng)車速率。
一聲音采集步驟(s1001)，一噪聲分量計(jì)算步驟(s1002)和一估算的β方向計(jì)算步驟(s1003)與第一實(shí)施例中相同。
在機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)步驟(s2004)中，對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例的已經(jīng)被估算的聲音源的估算的β方向S3被作為β方向計(jì)算部件123的輸出輸入至機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214中并首先存儲(chǔ)在估算的方向緩存器205中一段時(shí)間。需要的緩存存儲(chǔ)時(shí)間取決于目標(biāo)機(jī)動(dòng)車的速率。速率越低，所需存儲(chǔ)時(shí)間就越長(zhǎng)。例如，當(dāng)一目標(biāo)機(jī)動(dòng)車以大約60km/hr的速率行進(jìn)時(shí)，至少需要一秒的緩存時(shí)間，當(dāng)速率降低為一半時(shí)，緩存時(shí)間將加倍。
其間，預(yù)置的聲音源位置模板S18被輸入至?xí)r基擴(kuò)展器208中。為得到聲音源位置模板S18，需要使用一種方法，該方法通過對(duì)在聲音源估算方向上的數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣而制取聲音源位置模板S18，該估算的聲音源方向是通過在聲音源周圍無其它機(jī)動(dòng)車和噪音源的理想情況下，使機(jī)動(dòng)車以一固定的速率V0行進(jìn)而計(jì)算得到的。但是，當(dāng)此方法不能被使用時(shí)，選用一方法，使用該方法根據(jù)通過傳聲器陣列102的位置估算的聲音源方向的改變制取聲音源位置模板S4。
在時(shí)基擴(kuò)展器208中，上述聲音源位置模板S18的時(shí)基被擴(kuò)展或壓縮，且擴(kuò)展或壓縮后的模板被輸出。時(shí)基的擴(kuò)展率p由將被檢測(cè)的機(jī)動(dòng)車的速率決定。例如，當(dāng)將被檢測(cè)的速率為用于制作上述聲音源位置模板S18的機(jī)動(dòng)車速率V0的n倍時(shí)，擴(kuò)展率p被設(shè)為1/n。當(dāng)擴(kuò)展率p小于1時(shí)，聲音源位置模板S18被壓縮，而當(dāng)擴(kuò)展率p大于1時(shí)，聲音源位置模板S18被擴(kuò)展。另外，當(dāng)聲音源位置模板S18的時(shí)基為一離散形式時(shí)，聲音源位置模板S18將近似于連續(xù)，然后計(jì)算擴(kuò)展或壓縮后的模板。經(jīng)擴(kuò)展或壓縮后的模板將被輸入至距離計(jì)算器206中。
然后，距離計(jì)算器206接收已經(jīng)存儲(chǔ)在估算的方向緩存器205中的聲音源的估算的β方向S3和上述擴(kuò)展或壓縮的模板，并計(jì)算模板和聲音源之間的距離D。
擴(kuò)展或壓縮的模板的尺寸Ws為W×p。當(dāng)擴(kuò)展或壓縮的模板被表示為ts[i](i＝1到Ws)且估算的方向緩存器205中的內(nèi)容(聲音源的估算的β方向S3)被表示為f[i](i＝1到W，W表示模板的尺寸)時(shí)，距離D可通過模板的尺寸被歸一化，如表達(dá)式8所示。 距離D通過在估算的機(jī)動(dòng)車速率的范圍內(nèi)改變擴(kuò)展率p來計(jì)算。估算的方向緩存205和擴(kuò)展或壓縮的模板ts[i]之間的相似度越高，距離D就越接近于0。
然后，比較器211用預(yù)先輸入的預(yù)置的距離參考值S5與距離計(jì)算器206的輸入(上述距離D)比較。當(dāng)上述距離D比較小時(shí)，確定檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車，將上述距離D作為機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果S6輸出。最佳距離參考值S5根據(jù)傳聲器陣列102的位置改變。當(dāng)周圍的噪音水平相對(duì)較低時(shí)，其最好為20°到50°。
其間，速率計(jì)算器209根據(jù)時(shí)基擴(kuò)展器208輸入(上述時(shí)基擴(kuò)展率)計(jì)算機(jī)動(dòng)車速率。當(dāng)機(jī)動(dòng)車的速率為V0，且提供了最短距離D的擴(kuò)展率為pm時(shí)，計(jì)算“pm×V0”作為機(jī)動(dòng)車速率S7。該機(jī)動(dòng)車速率S7與前述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果S6一起顯示在CRT9上或通過打印機(jī)10打印。
如上所述，本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置包括一機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214，該部件與上述檢測(cè)裝置的具體部分中的β方向計(jì)算部件123相連。在該機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214中，當(dāng)聲音源位置模板S18的時(shí)基在時(shí)基擴(kuò)展器208中被擴(kuò)展或壓縮時(shí)，根據(jù)其擴(kuò)展率，通過速率計(jì)算器209計(jì)算檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車的速率S7。
圖7和圖8示出本發(fā)明第三實(shí)施例中機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中的具體部分。由于整個(gè)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中基本相同，因此，可以利用圖1，同時(shí)與第一實(shí)施例中相同的結(jié)構(gòu)均由與第一實(shí)施例相同數(shù)字標(biāo)記和符號(hào)來表示，這里不再說明。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于用包括M1個(gè)按x軸方向排列和M2個(gè)按y軸方向排列的傳聲器的傳聲器陣列302代替包括M個(gè)按x軸方向排列的傳聲器的傳聲器陣列(圖1中102)。另外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處還在于還提供了一α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303，α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303中提供了放大器603、波形采樣器604、頻率分析器605、一相關(guān)矩陣計(jì)算器607、一特征向量計(jì)算器608和一噪聲分量矩陣計(jì)算器609。另外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處還在于提供了一α方向計(jì)算部件305，在α方向計(jì)算部件305中還提供了一α方向設(shè)置裝置611、一特殊方向能量計(jì)算器610、一方向控制向量計(jì)算器612、一頻率平均裝置613和一時(shí)間平均裝置614。另外，本發(fā)明與第一實(shí)施例不同之處還在于提供了一車道檢測(cè)部件312，在車道檢測(cè)部件312中提供了一車道1方向計(jì)數(shù)器307、一車道2方向計(jì)數(shù)器308和通過判斷裝置309和310。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，通過抑制具有多個(gè)車道的道路上的其它機(jī)動(dòng)車或噪音的干擾，可以有效地檢測(cè)機(jī)動(dòng)車在車道上的位置。
如圖9(a)所示，傳聲器陣列302安裝為像是它向下俯視道路一樣。另外，如圖7所示，傳聲器陣列302包括M1個(gè)排列在與具有多車道(如圖9所示的車道1和車道2)的道路301的機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向平行的直線上的傳聲器和M2個(gè)排列在垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向直線上的傳聲器。組成傳聲器陣列302的傳聲器與第一實(shí)施例中組成傳聲器陣列102相似。另外，上述傳聲器的數(shù)目M1和M2與第一實(shí)施例中傳聲器的數(shù)目M相同，且在本實(shí)施例中(多車道)，M1和M2分別被設(shè)置為“車道數(shù)目＋1”到“車道數(shù)目×2”之間。另外，傳聲器之間也根據(jù)第一實(shí)施例設(shè)置為一固定間距d，且d的值被設(shè)為5到34cm之間，最好為5到10cm之間。
另外，如圖9(b)所示，傳聲器陣列302可被安裝為可在垂直方向旋轉(zhuǎn)。α代表傳聲器陣列302所在平面伸出的法線與z軸之間的夾角。圖9(b)表示上述法線經(jīng)過多車道道路中央的情況。另外，如圖9(c)所示，傳聲器陣列302可安裝為還可在水平方向旋轉(zhuǎn)，且通過傳聲器陣列102所在平面伸出的法線與x軸之間的夾角β估算出噪音(機(jī)動(dòng)車)的方向。
在傳聲器陣列302中，M1個(gè)排列在與機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向平行的直線上的傳聲器的輸出被輸入至β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件(噪聲分量矩陣計(jì)算部件)122中，M2個(gè)排列在與機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向垂直的直線上的傳聲器的輸出被輸入至α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303中。
α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303包括與具有M2個(gè)傳聲器的傳聲器陣列302連接的M2個(gè)放大器603；M2個(gè)與M2個(gè)放大器603連接的波形采樣器604；與M2個(gè)波形采樣器604相連的M2個(gè)頻率分析器605；一相應(yīng)的矩陣計(jì)算器607，該計(jì)算器與M2個(gè)頻率分析器605相連；一與相應(yīng)的矩陣計(jì)算器607相連的特征向量計(jì)算器608；以及一與特征向量計(jì)算器608相連的噪聲分量矩陣計(jì)算器609。
另外，α方向計(jì)算部件305包括一α方向設(shè)置裝置611，該裝置設(shè)定傳聲器陣列302的垂直搜尋方向(α方向)；一與α方向設(shè)置裝置611相連的方向控制向量計(jì)算器612；一特殊方向能量計(jì)算器610，該計(jì)算器與方向控制向量計(jì)算器612相連并接收α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303的輸出；一與特殊方向能量計(jì)算器610相連的頻率平均裝置613；以及一與頻率平均裝置613相連的時(shí)間平均裝置614。α方向計(jì)算部件305的輸出(估算的α方向)S17通過頻率平均裝置613和時(shí)間平均裝置614從上述特殊方向能量計(jì)算器610中輸出。
除了傳聲器陣列中的傳聲器數(shù)目從M變?yōu)镸1外，β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件(噪聲分量矩陣計(jì)算部件)122和β方向計(jì)算部件123均與其在第一實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)物相同。另外，α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303和α方向計(jì)算部件305除了傳聲器陣列中的傳聲器數(shù)目從M變?yōu)镸2以及可變?chǔ)帘豢勺儲(chǔ)绿鎿Q外，其它均與其在第一實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)物相同。
車道檢測(cè)部件312包括一車道1方向計(jì)數(shù)器307和一車道2方向計(jì)數(shù)器308，它們與α方向計(jì)算部件305相連；分別與車道1方向計(jì)數(shù)器301和車道2方向計(jì)數(shù)器308相連，并接收預(yù)置的通過判斷閾值S8的通過判斷裝置309和310。通過判斷裝置309和310的輸出S9和S10為車道檢測(cè)裝置312的輸出(車道1檢測(cè)結(jié)果和車道2檢測(cè)結(jié)果)。
下面，將說明基于上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置100的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。
圖10示出本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。該方法與第一實(shí)施例不同之處在于，它包括一聲音采集步驟(s3001)，一αβ方向噪聲分量計(jì)算步驟(s3002)，一估算的αβ方向計(jì)算步驟(s3003)和一機(jī)動(dòng)車和車道檢測(cè)步驟(s3004)。根據(jù)本方法，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置。
在聲音檢測(cè)步驟(s1001)中，傳聲器陣列302由上述輸入控制部件1控制，用于采集具有車道1和車道2的多車道道路301上的機(jī)動(dòng)車及其類似物所產(chǎn)生的噪音。在該傳聲器陣列302中，M1個(gè)排列在平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器的輸出被輸入至β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中的放大器103中并被放大，M2個(gè)排列在垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器的輸出被輸入至α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303中的放大器603中并被放大。
在αβ方向噪聲分量計(jì)算步驟(s3002)中，在上述傳聲器陣列302的M1個(gè)傳聲器的輸出被放大器103放大且上述傳聲器陣列302的M2個(gè)傳聲器的輸出被放大器603放大后，這些放大后的輸出被分別輸入至波形采樣器104和604中，并被具有窗長(zhǎng)度為W的時(shí)間窗周期采樣。時(shí)間窗的形狀、時(shí)間窗窗長(zhǎng)度W和時(shí)間窗采樣的周期均按照第一實(shí)施例設(shè)置。
對(duì)于波形采樣器104和604中被采樣的時(shí)間信號(hào)，在頻率分析器105和605中計(jì)算出對(duì)應(yīng)各頻率的復(fù)合振幅S1和S15。根據(jù)第一實(shí)施例，選出一計(jì)算復(fù)合振幅的方法。
然后，在相關(guān)矩陣計(jì)算器107和607中，通過上述表達(dá)式2，從M1個(gè)頻率分析器105的輸出(復(fù)合振幅矩陣)S1和M2個(gè)頻率分析器605的輸出(復(fù)合振幅矩陣)S15來計(jì)算出相關(guān)矩陣，并表示為矩陣R[m，m]的形式。
然后，在特征向量計(jì)算器108和608中，計(jì)算出各矩陣R[m，m]的特征向量V1[m]，V2[m]，VM[m](m＝1到M1和1到M2)。根據(jù)第一實(shí)施例，選出一計(jì)算上述特征向量的方法。
然后，在上述噪聲分量矩陣計(jì)算器109和609中，當(dāng)有K個(gè)聲音源時(shí)，按照上述表達(dá)式3計(jì)算出對(duì)應(yīng)α和β方向的噪聲分量的矩陣Rn[m，m]。當(dāng)聲音源的數(shù)目K并沒有被預(yù)先估算出來時(shí)，根據(jù)第一實(shí)施例其可被設(shè)為“K＝M-1”。這樣計(jì)算出的α方向噪聲分量矩陣和β方向噪聲分量矩陣由α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303和β方向組分矩陣計(jì)算部件122輸出，并被分別輸入至α方向計(jì)算部件305和β方向計(jì)算部件123中。
在上述αβ方向計(jì)算步驟(s3003)中，首先，α被設(shè)置在α方向計(jì)算部件305中的α方向設(shè)定裝置611中。然后上述α被輸入至方向控制向量計(jì)算器612中，且利用上述表達(dá)式4和5計(jì)算出方向控制向量S16。其間，根據(jù)第一實(shí)施例β被設(shè)置在β方向計(jì)算部件123中的β方向設(shè)定裝置111中。然后上述β被輸入至方向控制向量計(jì)算器112中，且利用上述表達(dá)式4和5計(jì)算出方向控制向量S2。
然后，特殊方向能量計(jì)算器610接收到α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303和上述方向控制向量S16的輸出，并通過上述表達(dá)式6計(jì)算α方向的能量P(α)。從-90°到90°改變?chǔ)练较虿⒂?jì)算對(duì)應(yīng)各α的P(α)，從而確定提供最大P(α)的αmax。通過上述步驟，計(jì)算(α方向計(jì)算過程)出利用一在特定時(shí)間窗中的特定頻率的聲音源的估算α方向。同時(shí)，特殊方向能量計(jì)算器110接收到β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出(噪聲分量矩陣Rn)和上述方向控制向量S2，從而計(jì)算β方向的能量P(β)，并通過上述對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例的表達(dá)式6確定提供最大P(β)的βmax，從而計(jì)算(β方向計(jì)算過程)出利用一在特定時(shí)間窗中的特定頻率的聲音源的估算β方向。
然后，對(duì)應(yīng)各頻率重復(fù)操作上述α方向計(jì)算過程，且α方向能量計(jì)算器610的輸出在頻率平均裝置613中被平均，從而計(jì)算出在上述時(shí)間窗中估算的聲音源的α方向。其間，上述β方向計(jì)算步驟對(duì)應(yīng)各頻率被重復(fù)操作，且β方向能量計(jì)算器110的輸出在頻率平均裝置113中被平均，從而計(jì)算出在上述時(shí)間窗中估算的聲音源的β方向。
然后，對(duì)應(yīng)各時(shí)間窗被重復(fù)操作上述α方向計(jì)算過程，且在時(shí)間平均裝置614中對(duì)頻率平均裝置113的輸出進(jìn)行平均，從而計(jì)算出估算的聲音源的α方向S17。其間，對(duì)應(yīng)各時(shí)間窗重復(fù)操作上述β方向計(jì)算步驟，且在時(shí)間平均裝置114中對(duì)頻率平均裝置113的輸出進(jìn)行平均，從而計(jì)算出估算的聲音源的β方向S3。
估算的αβ方向計(jì)算步驟(s3003)按上述方法執(zhí)行。聲音源估算的估算α方向S17作為α方向計(jì)算部件305的輸出被輸入至車道檢測(cè)部件312中，聲音源估算的β方向S3作為β方向計(jì)算部件123的輸出被輸入至車道檢測(cè)部件124中。
在機(jī)動(dòng)車和車道檢測(cè)步驟(s3004)中，α方向計(jì)算部件305的輸出α(聲音源的估算的α方向S17)被輸入至車道檢測(cè)部件312中的車道1方向計(jì)數(shù)器307中，并被存儲(chǔ)在一緩存器中一特定時(shí)間。在存儲(chǔ)的輸出α中，輸出在車道1方向的預(yù)置的下限(α1L)和上限(α1H)之間的數(shù)目。
其間，α方向計(jì)算部件305的輸出α(聲音源的估算的α方向S17)被輸入至車道2方向計(jì)數(shù)器308并存儲(chǔ)在一緩存器中一段時(shí)間。在存儲(chǔ)的輸出α中，輸出在車道2方向的預(yù)置的下限(α2L)和上限(α2H)之間的數(shù)目。
車道1方向計(jì)數(shù)器307和車道2方向計(jì)數(shù)器308所要求的緩存器存儲(chǔ)時(shí)間取決于目標(biāo)機(jī)動(dòng)車的速率。速率越低，需要的存儲(chǔ)時(shí)間就越多。例如，當(dāng)一目標(biāo)機(jī)動(dòng)車以大約60km/hr的速率行進(jìn)時(shí)，至少需要一秒的緩存時(shí)間，當(dāng)速率降低為一半時(shí)，緩存時(shí)間將加倍。
然后，通過判斷裝置309接收到車道1方向計(jì)數(shù)器307的輸出和預(yù)置的通過判斷閾值S8，當(dāng)車道1方向計(jì)數(shù)器307的輸出大于或等于通過判斷閾值S8時(shí)，將車道1方向計(jì)數(shù)器307的輸出作為車道1檢測(cè)結(jié)果S9輸出。作為通過判斷閾值S8的值適合車道1方向的一緩存長(zhǎng)度中所有方向的檢測(cè)數(shù)目的1/5到1/2。
另外，車道2通過判斷裝置310接收到車道2方向計(jì)數(shù)器308的輸出和預(yù)置的通過判斷閾值S8，并當(dāng)車道2方向計(jì)數(shù)器308的輸出大于或等于通過判斷閾值S8時(shí)，將車道2方向計(jì)數(shù)器308的輸出作為車道2檢測(cè)結(jié)果S10輸出。
其間，對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例，β方向計(jì)算部件123的輸出(聲音源估算的β方向S3)被輸入至機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124中，并被存儲(chǔ)在估算的方向緩存器116一段時(shí)間。然后，距離計(jì)算器117接收到上述聲音源的估算的β方向S3和預(yù)置的聲音源位置模板S4并計(jì)算距離D。此后，比較器119將上述距離D與距離參考值S5相比較，當(dāng)上述距離D比較小時(shí)，將距離D作為機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果S6輸出。
如上所述，本發(fā)明第三實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置包括聲音采集器3中的傳聲器陣列302，該陣列包括M1個(gè)排列在平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器和M2個(gè)排列在垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器；還有α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303，該部件與包括CPU4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11的檢測(cè)裝置的具體部分中的傳聲器陣列302中的上述M2個(gè)傳聲器相連。在α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303中，M2個(gè)排列在垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器的輸出在放大器603中被放大，放大器603的輸出通過波形采樣器604中特定時(shí)間窗被周期采樣，在頻率分析器605中進(jìn)行頻率分析，從而計(jì)算出對(duì)應(yīng)上述頻率的復(fù)合振幅矩陣，在相關(guān)矩陣計(jì)算器607中通過上述復(fù)合振幅矩陣計(jì)算出相關(guān)矩陣，在特征向量計(jì)算器608中計(jì)算出上述相關(guān)矩陣的特征向量，在噪聲分量矩陣計(jì)算器609中計(jì)算出對(duì)應(yīng)M2個(gè)傳聲器的輸出的噪聲分量的噪聲分量矩陣。
另外，上述檢測(cè)裝置的具體部分還包括與α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303相連的α方向計(jì)算部件305。在α方向計(jì)算部件305中，在α方向設(shè)置裝置611中設(shè)定對(duì)應(yīng)從傳聲器陣列302而來的視在α方向的方向，在方向向量計(jì)算器612中計(jì)算一方向控制向量，并從上述方向控制向量和上述噪聲分量矩陣中計(jì)算出α方向能量，在頻率平均裝置613和時(shí)間平均裝置614中計(jì)算出對(duì)應(yīng)各頻率和時(shí)間窗的β方向能量的平均值，且該平均值被作為估算的α方向輸出。
另外，上述檢測(cè)裝置的具體部分還包括與α方向計(jì)算部件305相連的車道檢測(cè)部件312。在車道檢測(cè)部件312中，α方向計(jì)算部件305的輸出S17被輸入至車道1方向計(jì)數(shù)器307和車道2方向計(jì)數(shù)器308中，并被存儲(chǔ)在其中一段時(shí)間。在所存儲(chǔ)的輸出α中，在車道1和車道2方向的α方向中的預(yù)置的上下限之間的輸出數(shù)目被作為車道1的檢測(cè)結(jié)果和車道2的檢測(cè)結(jié)果分別輸出。
另外，由于上述檢測(cè)裝置的具體部分包括對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例的β方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件122、β方向計(jì)算部件123和機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124，因此，機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向上的位置可以通過M1個(gè)傳聲器的輸出檢測(cè)到。
這樣，當(dāng)一行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車被機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124檢測(cè)到且檢測(cè)結(jié)果S6被輸出時(shí)，考慮到上述車道1檢測(cè)結(jié)果S9和車道2檢測(cè)結(jié)果S10，可以確定被檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車在哪個(gè)車道上行進(jìn)。也就是說，就是當(dāng)大量機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在其它非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生噪音時(shí)，也可以通過抑制其它機(jī)動(dòng)車或噪音源的干擾而檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的位置和機(jī)動(dòng)車所在的車道。
圖11示出本發(fā)明第四實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中的具體部分。由于整個(gè)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例基本相同，因此，可以利用圖1，同時(shí)與第一實(shí)施例中相同的組成部分均采用與第一實(shí)施例相同的數(shù)字標(biāo)記和符號(hào)來表示，這里不再說明。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于用包括M個(gè)在同一平面上排列為一矩陣式的傳聲器的傳聲器陣列402代替了包括M個(gè)按x軸方向排列的傳聲器的傳聲器陣列(圖1中102)。另外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處還在于還提供了一α方向計(jì)算部件410，以及在α方向計(jì)算部件410中提供了α方向設(shè)定裝置406、一β方向設(shè)定裝置407、一方向控制向量計(jì)算器405、一特殊方向能量計(jì)算器404和一時(shí)間平均裝置408。另外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處還在于提供了一β方向計(jì)算部件417代替了β方向計(jì)算部件123，以及在β方向計(jì)算部件417中提供了α方向設(shè)定裝置413、一β方向設(shè)定裝置414、一方向控制向量計(jì)算器412、一特殊方向能量計(jì)算器411和一時(shí)間平均裝置415。另外，本發(fā)明與第一實(shí)施例不同之處還在于提供了一車道檢測(cè)部件312(第三實(shí)施例)，在車道檢測(cè)部件312中提供了一車道1方向計(jì)數(shù)器307、一車道2方向計(jì)數(shù)器308和通過判斷裝置309和310。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，通過抑制多個(gè)車道的道路上其它機(jī)動(dòng)車或噪音的干擾，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)一檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車在車道上的位置。
如圖12(a)所示，傳聲器陣列402排列為像是它向下俯視具有車道1和車道2的道路401一樣，且該陣列包括M個(gè)排列為如圖11的矩陣式的傳聲器。與第一實(shí)施例中組成傳聲器陣列102相同，傳聲器組成傳聲器陣列402。至于傳聲器的數(shù)目，M被設(shè)置為“車道數(shù)目＋1”到“車道數(shù)目×2”從而利于傳聲器應(yīng)用于多車道道路401。另外，傳聲器之間的間距與第一實(shí)施例一樣被設(shè)為一定間距d，且d的值應(yīng)在5到34cm，最好為5到10cm。
另外，如圖12(b)所示，傳聲器陣列402可被安裝為可在垂直方向旋轉(zhuǎn)。α代表傳聲器陣列402所在平面伸出的法線與z軸之間的夾角。圖12(b)表示上述法線經(jīng)過多車道道路中央的情況。另外，如圖12(c)所示，傳聲器陣列402可安裝為還可在水平方向旋轉(zhuǎn)，且通過傳聲器陣列402所在平面的法線與x軸之間的夾角β估算出噪音(機(jī)動(dòng)車)的方向。
另外，α方向計(jì)算部件410包括一α方向設(shè)置裝置406，該裝置設(shè)定傳聲器陣列402的垂直搜尋方向(α方向)，一設(shè)定傳聲器陣列402的水平搜尋方向(β方向)的β方向設(shè)置裝置407，一與α方向設(shè)置裝置406和β方向設(shè)置裝置407相連的方向控制向量計(jì)算器405，一特殊方向能量計(jì)算器404，該計(jì)算器與方向控制向量計(jì)算器405相連并接收噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出，一與特殊方向能量計(jì)算器404相連的時(shí)間平均裝置408。α方向計(jì)算部件410的輸出(估算的α方向)S13通過時(shí)間平均裝置408從上述特殊方向能量計(jì)算器404中輸出。
其間，β方向計(jì)算部件417包括一α方向設(shè)置裝置413，該裝置設(shè)定傳聲器陣列402的垂直搜尋方向(α方向)；一設(shè)定傳聲器陣列402的水平搜尋方向(β方向)的β方向設(shè)置裝置414；一與α方向設(shè)置裝置413和β方向設(shè)置裝置414相連的方向控制向量計(jì)算器412；一特殊方向能量計(jì)算器411，該計(jì)算器與方向控制向量計(jì)算器412相連并接收噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出；一與特殊方向能量計(jì)算器411相連的時(shí)間平均裝置415。β方向計(jì)算部件417的輸出(估算的β方向)S14通過時(shí)間平均裝置415從上述特殊方向能量計(jì)算器411中輸出。
下面，將說明基于上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置100的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。
圖13示出本發(fā)明第四實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。該方法與第一實(shí)施例不同之處在于，用一聲音采集步驟(s4001)，一估算的αβ方向計(jì)算步驟(s4003)，和一機(jī)動(dòng)車和車道檢測(cè)步驟(s3004)分別代替聲音采集步驟(圖4中的s1001)、估算的β方向計(jì)算步驟(圖4中的s1003)和機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(圖4中的s1004)。根據(jù)本方法，可以檢測(cè)到被檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的位置。
在聲音采集步驟(S4001)中，具有M個(gè)在同一平面排列為一矩陣式的傳聲器的傳聲器陣列402由上述輸入控制部件1控制，用于采集具有車道1和車道2的道路401上的機(jī)動(dòng)車及其類似物所產(chǎn)生的噪音，并將上述M個(gè)傳聲器的輸出輸入至噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中的放大器103中并被放大。
在噪聲分量計(jì)算步驟(s4002)中，對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例，在上述傳聲器陣列402的輸出被放大器103放大后，計(jì)算出一噪聲分量矩陣Rn[m，m]，并將其從噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中輸出。噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出被輸入至α方向計(jì)算部件410和β方向計(jì)算部件417中。
在上述估算的αβ方向計(jì)算步驟(s4003)中，在α方向計(jì)算部件410中，α方向設(shè)定裝置406搜索的角度α覆蓋了機(jī)動(dòng)車在車道方向上的行進(jìn)區(qū)域。其間，β方向設(shè)定裝置407設(shè)定一β(固定值)。該固定值β最大可為90°，該值對(duì)應(yīng)傳聲器陣列402的前部。
然后，方向控制向量計(jì)算器405接收到α方向設(shè)定裝置406和β方向設(shè)定裝置407的輸出，并通過表達(dá)式9計(jì)算出一方向控制向量d[m]。
d[m]＝[1，e-jwτ[1]e-jwτ[2]，…，e-jwτ[M－1]]T(表達(dá)式9)在上述表達(dá)式中，τ[m]由表達(dá)式10定義。
τ[m]＝(Δ[m])/c(表達(dá)式10)在上述表達(dá)式中，c表示聲音的速率。另外，Δ[m]表示路徑差可如表達(dá)式11所示利用傳聲器的坐標(biāo)(x[m]，y[m]，z[m])和方向(α，β)以及聲音源和傳聲器之間的距離L表示。根據(jù)聲音源和傳聲器之間的距離計(jì)算出路徑差。
Δ[m]＝{(x[m]－x[1]－Lcosαsinβ)2＋(y[m]－y[1]－Lsinαsinβ)2＋(z[m]－z[1]－Lcosβ)2}1/2(表達(dá)式11)在上述表達(dá)式中，一足夠大的距離L(例如1000m或更大)導(dǎo)致平面波入射狀態(tài)。作為機(jī)動(dòng)車檢測(cè)實(shí)際值，距離L適合設(shè)為傳聲器和道路中央之間的距離。這樣計(jì)算出的方向控制向量S11作為方向控制向量計(jì)算器405的輸出被輸入至特殊方向能量計(jì)算器404中。
然后，特殊方向能量計(jì)算器404接收到方向控制向量S11并根據(jù)第一實(shí)施例的方式計(jì)算特殊方向能量。該特殊方向能量被輸入至?xí)r間平均裝置408中。特殊方向能量計(jì)算器404對(duì)應(yīng)如圖2所示的特殊方向能量計(jì)算器110。
上述特殊方向能量計(jì)算過程對(duì)應(yīng)各時(shí)間窗重復(fù)進(jìn)行。通過在時(shí)間平均裝置408中對(duì)計(jì)算出的特殊方向能量進(jìn)行平均，輸出一估算的α方向S13。時(shí)間平均裝置408對(duì)應(yīng)于圖2所示的時(shí)間平均裝置114。通過固定β的值搜索α，可以計(jì)算出估算的α方向S13。
其間，在β方向計(jì)算部件417中，α方向設(shè)定裝置413設(shè)定一α(固定值)。當(dāng)該固定值對(duì)著道路中央方向時(shí)最為合適。β方向設(shè)定裝置414搜索覆蓋機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向上機(jī)動(dòng)車行進(jìn)區(qū)域的角β。
然后，方向控制向量計(jì)算器412接收到α方向設(shè)置裝置413和β方向設(shè)置裝置414的輸出并通過上述的表達(dá)式9到表達(dá)式11計(jì)算方向控制向量d[m]。由此計(jì)算的方向控制向量被作為方向控制向量計(jì)算器412的輸出S12輸入至特殊方向能量計(jì)算器411中。
然后，特殊方向能量計(jì)算器411接收到方向控制向量計(jì)算器412的輸出(方向控制向量)S12，并利用該方向控制向量S12計(jì)算特殊方向能量。特殊方向能量計(jì)算器411與圖2所示的特殊方向能量計(jì)算器110完全相同。
然后，時(shí)間平均裝置415接收到特殊方向能量計(jì)算器411的輸出(特殊方向能量)并與第一實(shí)施例對(duì)應(yīng)輸出一估算的β方向S14。時(shí)間平均裝置415完全與圖2所示的時(shí)間平均裝置114相同。這樣，通過固定α值搜索β，可以計(jì)算出估算的β方向S14。
在機(jī)動(dòng)車和車道檢測(cè)步驟(s3004)中，車道檢測(cè)部件312接收到α方向計(jì)算部件410的輸出S13，并按照第三實(shí)施例輸出一車道1檢測(cè)結(jié)果S9和車道2檢測(cè)結(jié)果S10。
其間，在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124中，估算的方向緩存器116接收到β方向計(jì)算部件417的輸出S14，并輸出一對(duì)應(yīng)第一實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)結(jié)果S6。這樣，當(dāng)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124檢測(cè)到一行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車并輸出檢測(cè)結(jié)果S6時(shí)，通過參考上述車道1檢測(cè)結(jié)果S9和車道2檢測(cè)結(jié)果S10，可以確定被檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車在哪個(gè)車道行進(jìn)。
如上所述，本發(fā)明第四實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)檢測(cè)裝置包括在聲音采集裝置3中由M個(gè)以矩陣方式排列在同一平面上的傳聲器組成的傳聲器陣列402；還包括噪聲分量矩陣計(jì)算部件122，該部件與包括CPU4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11的檢測(cè)裝置的具體部分中傳聲器陣列402的M個(gè)傳聲器相連。在噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中，在放大器103中放大M個(gè)傳聲器的輸出，放大器103的輸出通過波形采集器104中的特定時(shí)間窗周期采樣；頻率分析由頻率分析器105處理，從而計(jì)算對(duì)應(yīng)上述頻率的復(fù)合振幅矩陣；通過上述的相關(guān)矩陣計(jì)算器107中的復(fù)合振幅矩陣計(jì)算出相關(guān)矩陣；特征向量計(jì)算電路108計(jì)算出上述對(duì)應(yīng)矩陣的特征向量；在噪聲分量矩陣計(jì)算器109中計(jì)算出與上述M個(gè)傳聲器的輸出中的噪聲分量對(duì)應(yīng)的噪聲分量矩陣。
另外，上述檢測(cè)裝置的具體部分還包括α方向計(jì)算部件410，該部件與噪聲分量矩陣計(jì)算部件122相連。在α方向計(jì)算部件410中，對(duì)應(yīng)傳聲器陣列402中的視在α方向的方向被設(shè)置在α方向設(shè)置裝置406中，對(duì)應(yīng)傳聲器陣列402中的視在β方向的方向被設(shè)置在β方向設(shè)置裝置407中，方向控制向量計(jì)算器405計(jì)算出一方向控制向量，在特殊方向能量計(jì)算器404中通過上述方向控制向量和上述噪聲分量矩陣計(jì)算出α方向能量，在時(shí)間平均裝置408中計(jì)算出對(duì)應(yīng)各時(shí)間窗的上述α方向能量的平均值，該結(jié)果作為估算的α方向被輸出。
其間，上述檢測(cè)裝置的具體部分還包括β方向計(jì)算部件417，該部件與噪聲分量矩陣計(jì)算部件122相連。在β方向計(jì)算部件417中，對(duì)應(yīng)傳聲器陣列402中的視在α方向的方向被設(shè)置在α方向設(shè)置裝置413中，對(duì)應(yīng)傳聲器陣列402中的視在β方向的方向被設(shè)置在β方向設(shè)置裝置414中，方向控制向量計(jì)算器412計(jì)算出一方向控制向量，在特殊方向能量計(jì)算器411中通過上述方向控制向量和上述噪聲分量矩陣計(jì)算出β方向能量，在時(shí)間平均裝置415中計(jì)算出對(duì)應(yīng)各時(shí)間窗的上述β方向能量的平均值，該結(jié)果能作為估算的β方向被輸出。
另外，上述檢測(cè)裝置的具體部分還包括車道檢測(cè)部件312，按照第一實(shí)施例，該部件與α方向計(jì)算部件410相連接。在車道檢測(cè)部件312中，α方向計(jì)算部件410的輸出α被輸入至車道1方向計(jì)數(shù)器307和車道2方向計(jì)數(shù)器308中，并存儲(chǔ)一段時(shí)間。在上述存儲(chǔ)的輸出α中，在車道1方向的α方向和車道2方向中的預(yù)置的上下限之間的輸出數(shù)目被作為車道1的檢測(cè)結(jié)果和車道2的檢測(cè)結(jié)果分別輸出。另外，由于上述檢測(cè)裝置的具體部件還包括機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124，按照第一實(shí)施例，該部件與β方向計(jì)算部件417相連，因此，通過M個(gè)傳聲器的輸出可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的位置。
這樣，通過安裝在同一平面上具有排列為矩陣式的M個(gè)傳聲器的傳聲器陣列402，可以檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向的位置。
圖14示出本發(fā)明第五實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置中的具體部分。由于整個(gè)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例基本相同，因此，可以利用圖1，同時(shí)與第一實(shí)施例中相似的組成部分均由與第一實(shí)施例相同的數(shù)字標(biāo)記和符號(hào)來表示，這里不再說明。
本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處在于用包括M個(gè)在同一平面上排列為一矩陣式的傳聲器的傳聲器陣列402代替了包括M個(gè)按x軸方向排列的傳聲器的傳聲器陣列(圖1中102)(第四實(shí)施例)。另外，本實(shí)施例與第一實(shí)施例不同之處還在于還提供了一代替β方向計(jì)算裝置(圖2中的123)的α方向矩計(jì)算部件410(第三實(shí)施例)，在α方向計(jì)算部件410中提供了α方向設(shè)定裝置406、一β方向設(shè)定裝置407、一方向控制向量計(jì)算器405、一特殊方向能量計(jì)算器404和一時(shí)間平均裝置408。另外，本發(fā)明與第一實(shí)施例不同之處還在于提供了一代替機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件(圖2中124)的車道檢測(cè)部件312(第三實(shí)施例)，車道檢測(cè)部件312中提供了一車道1方向計(jì)數(shù)器307、一車道2方向計(jì)數(shù)器308和通過判斷裝置309和310。另外，本實(shí)施例與第三實(shí)施例不同之處在于提供了與車道檢測(cè)部件312連接的車道1計(jì)數(shù)器508和車道2計(jì)數(shù)器509。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，可以對(duì)每條車道上通過的機(jī)動(dòng)車計(jì)數(shù)。
下面，將說明基于上述機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置100的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。
圖15示出本發(fā)明第五實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法。該方法與第一實(shí)施例不同之處在于，用第四實(shí)施例中的聲音采集步驟(s4001)和噪聲分量計(jì)算步驟(s4002)代替聲音采集步驟(圖4中的s1001)和噪聲分量計(jì)算步驟(圖4中的s1002)，用估算的α方向計(jì)算步驟(s5003)代替了估算的β方向計(jì)算步驟(圖4中的s1003)，用特殊車道機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(s5004)代替機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(圖4中的s1004)。根據(jù)本方法，在特殊車道機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(s5004)中可以對(duì)各車道通過的機(jī)動(dòng)車計(jì)數(shù)。
在聲音檢測(cè)步驟(s4001)中，按照第四實(shí)施例，具有M個(gè)在同一平面排列為一矩陣式的傳聲器的傳聲器陣列402由上述輸入控制部件1控制，用于采集具有車道1和車道2的道路上的機(jī)動(dòng)車及其類似物所產(chǎn)生的噪音，并將上述M個(gè)傳聲器的輸出輸入至噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中的放大器103中并被放大。
在噪聲分量計(jì)算步驟(s4002)中，對(duì)應(yīng)第一和第四實(shí)施例，在上述傳聲器陣列402的輸出被放大器103放大后，計(jì)算出一噪聲分量矩陣Rn[m，m]，并將其從噪聲分量矩陣計(jì)算部件122中輸出。噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出被輸入至α方向計(jì)算部件410。
在估算的α方向計(jì)算步驟(s5003)中，在α方向計(jì)算部件410中，對(duì)應(yīng)第四實(shí)施例，方向控制向量計(jì)算器405接收到α方向設(shè)定裝置406設(shè)定的α值和β方向設(shè)定裝置407設(shè)定的β值(固定值)，并輸出方向控制向量S11；特殊方向能量計(jì)算器411接收到上述方向控制向量S11和噪聲分量矩陣計(jì)算部件122的輸出，并計(jì)算一特殊方向能量；時(shí)間平均裝置415接收到特殊方向能量計(jì)算器411的輸出(特殊方向能量)并輸出估算的α方向S13。如上所述，通過固定β值搜索α，可以計(jì)算出估算的α方向S13。
在特殊車道機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟(s5004)中，車道檢測(cè)部件312接收到α方向計(jì)算部件410的輸出(估算的α方向)S13，并對(duì)應(yīng)第四實(shí)施例輸出一車道1檢測(cè)結(jié)果S9和一車道2檢測(cè)結(jié)果S10。
然后，車道1計(jì)數(shù)器508接收到車道檢測(cè)部件312的輸出(車道1檢測(cè)結(jié)果)S9并對(duì)車道1的通過的機(jī)動(dòng)車計(jì)數(shù)。其間，車道2計(jì)數(shù)器509接收到車道檢測(cè)部件312的輸出(車道2檢測(cè)結(jié)果)S10并對(duì)車道2通過的機(jī)動(dòng)車計(jì)數(shù)。
如上所述，本發(fā)明第五實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置包括與檢測(cè)裝置的具體部分中的車道檢測(cè)部件312相連的車道一計(jì)數(shù)器508和車道2計(jì)數(shù)器509。車道1計(jì)數(shù)器508和車道2計(jì)數(shù)器509接收到在車道檢測(cè)部件312中檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車在車道中的位置并對(duì)各車道通過的機(jī)動(dòng)車計(jì)數(shù)(檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車)。
另外，雖然在上述實(shí)施例中描述的是在距離計(jì)算器117和206中使用基于模板匹配的方法來計(jì)算距離的方法，但當(dāng)本發(fā)明采用一非模板匹配方法的另一方法，如基于公知的DP(動(dòng)態(tài)編程)匹配法，也可以達(dá)到同樣的效果。
包括上述傳聲器陣列102、302或402的聲音采集器3組成了上述聲音采集裝置；CPU4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11以及類似的包括噪聲分量矩陣計(jì)算部件(β方向噪聲分量矩陣局算部件)的122、α方向噪聲分量矩陣計(jì)算部件303、α方向計(jì)算部件305和410以及β方向計(jì)算部件123和417組成了上述方向估算裝置；CPU 4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11以及類似的包括機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件124、機(jī)動(dòng)車和速率檢測(cè)部件214和車道檢測(cè)部件312組成了上述相似度計(jì)算裝置；CPU 4、存儲(chǔ)器5和算術(shù)電路11以及類似的包括α方向計(jì)算部件305、410和β方向計(jì)算部件123、417組成了上述估算裝置；車道1方向計(jì)數(shù)器307和車道2方向計(jì)數(shù)器308組成了計(jì)數(shù)器或第一計(jì)數(shù)器；車道1計(jì)數(shù)器508和車道2計(jì)數(shù)器509組成了第二計(jì)數(shù)器；通過判斷裝置309和310組成了上述機(jī)動(dòng)車位置檢測(cè)裝置；估算的方向緩存器116和205和距離計(jì)算器117和206組成了上述比較裝置；時(shí)基擴(kuò)展器208組成上述時(shí)基擴(kuò)展裝置。另外，噪聲分量計(jì)算步驟(s1002)、αβ方向噪聲分量計(jì)算步驟(s3002)、估算的β方向計(jì)算部分(s1003)、估算的αβ方向計(jì)算部分(s3003和s4003)和估算的α方向計(jì)算部分(s5003)均被包括在上述方向估算步驟中。
綜上所述，本發(fā)明可提供一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置和一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，當(dāng)大量機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在大量非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生噪音時(shí)，它們可以很好的實(shí)現(xiàn)檢測(cè)到聲音源，可以計(jì)算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置，還可利用時(shí)間窗，通過從置于道路附近的包含多個(gè)傳聲器的聲音采集裝置周期采集時(shí)間信號(hào)來計(jì)算通過機(jī)動(dòng)車的數(shù)目，并計(jì)算估算結(jié)果和多個(gè)表示當(dāng)機(jī)動(dòng)車行進(jìn)中聲音源的方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，包括一包含多個(gè)傳聲器并置于道路附近的聲音采集裝置；一利用時(shí)間窗用于對(duì)聲音采集裝置發(fā)出的輸入信號(hào)周期進(jìn)行采樣并在各時(shí)間窗中估算聲音源的方向的方向估算裝置；一用于計(jì)算方向估算裝置的估算結(jié)果和多個(gè)表示機(jī)動(dòng)車在行進(jìn)中聲音源的方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度的相似度計(jì)算裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中聲音采集裝置包括多個(gè)排列在平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中聲音采集裝置包括多個(gè)排列在平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上以及排列在垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中方向估算裝置包括一用于估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的方向的估算裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中該機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置包括計(jì)數(shù)器和一車道檢測(cè)裝置，所述計(jì)數(shù)器用于對(duì)由方向估算裝置對(duì)各車道的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)，所述車道檢測(cè)裝置用于當(dāng)?shù)缆酚卸鄠€(gè)車道時(shí)根據(jù)上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果檢測(cè)聲音源在車道中的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中聲音采集裝置包括多個(gè)排列在同一平面的矩陣式的傳聲器。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中方向估算裝置包括一用于二維的估算聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向的方向的估算裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中方向估算裝置包括一估算裝置，用于當(dāng)聲音源在車道方向中的方向被限制在道路中央時(shí)，通過在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中搜索來估算聲音源的方向。
9.如權(quán)利要求7所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中方向估算裝置包括一估算裝置，用于當(dāng)聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的方向被限制時(shí)，通過在車道方向中搜索來估算聲音源的方向。
10.如權(quán)利要求7所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中還包括一個(gè)第一計(jì)數(shù)器，用于對(duì)方向估算裝置對(duì)各車道的估算結(jié)果計(jì)數(shù)；一個(gè)車道位置檢測(cè)裝置，用于在上述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值的基礎(chǔ)上檢測(cè)聲音源在車道中的位置；以及一個(gè)第二計(jì)數(shù)器，用于當(dāng)?shù)缆酚卸鄠€(gè)車道時(shí)對(duì)由車道位置檢測(cè)裝置對(duì)各車道的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)。
11.如權(quán)利要求1到10之一所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中相似度計(jì)算裝置包括一個(gè)用于將多個(gè)模板和估算結(jié)果進(jìn)行比較的比較器。
12.如權(quán)利要求11所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中利用機(jī)動(dòng)車在不同速率下發(fā)出的聲音制成大量模板。
13.如權(quán)利要求11所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中對(duì)利用在一恒定速率下行進(jìn)的機(jī)動(dòng)車發(fā)出的聲音制成的模板的時(shí)基進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮制成多個(gè)模板，且相似度計(jì)算裝置包括一個(gè)用于擴(kuò)展或壓縮模板的時(shí)基的時(shí)基擴(kuò)展裝置。
14.如權(quán)利要求1到13之一所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置，其中聲音采集裝置包括多個(gè)傳聲器，這些傳聲器的數(shù)目等于或大于“假設(shè)的聲音源的數(shù)目＋1”。
15.一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)置于道路附近的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)多個(gè)傳聲器輸出的輸入信號(hào)周期進(jìn)行采樣并在各時(shí)間窗中估算出聲音源的方向；一相似度計(jì)算步驟，該步驟中計(jì)算出方向估算步驟中的估算結(jié)果和多個(gè)表示機(jī)動(dòng)車在行進(jìn)中聲音源的方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度。
16.一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，其中包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)置于道路附近并排列在平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)多個(gè)傳聲器輸出的輸入信號(hào)周期進(jìn)行采樣并在各時(shí)間窗中估算出聲音源的方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，該步驟中計(jì)算出方向估算步驟中的估算結(jié)果和多個(gè)表示機(jī)動(dòng)車在行進(jìn)中聲音源的方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度且在該計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上檢測(cè)機(jī)動(dòng)車。
17.一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)置于多車道道路附近并排列在平行于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上以及排列在垂直于機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的直線上的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)多個(gè)傳聲器輸出的輸入信號(hào)周期進(jìn)行采樣，并在各時(shí)間窗中估算出聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向的方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，該步驟中計(jì)算出方向估算步驟中機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的估算結(jié)果和多個(gè)表示機(jī)動(dòng)車在行進(jìn)中聲音源的方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度，并在該計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車；以及一車道檢測(cè)步驟，該步驟中對(duì)各車道的方向估算步驟的車道方向估算結(jié)果計(jì)數(shù)并在該計(jì)數(shù)結(jié)果基礎(chǔ)上檢測(cè)到聲音源在車道上的位置。
18.一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)置于多車道道路附近并在同一平面上排列為一矩陣形式的傳聲器采集行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)多個(gè)傳聲器輸出的輸入信號(hào)周期進(jìn)行采樣，并在各時(shí)間窗中估算出聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的方向；一機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，該步驟中計(jì)算出方向估算步驟中機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的估算結(jié)果和多個(gè)表示機(jī)動(dòng)車在行進(jìn)中聲音源的方向隨時(shí)間改變的模板之間的相似度，并在該計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上檢測(cè)到機(jī)動(dòng)車；以及一車道檢測(cè)步驟，該步驟中對(duì)各車道的方向估算步驟的車道方向估算結(jié)果計(jì)數(shù)并在該計(jì)數(shù)值基礎(chǔ)上檢測(cè)到聲音源在車道上的位置。
19.如權(quán)利要求18所述的機(jī)動(dòng)檢測(cè)方法，其中在方向估算步驟中，當(dāng)在車道方向中的聲音源方向被限制在道路中央時(shí)，通過對(duì)機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向進(jìn)行搜索估算出聲音源的方向。
20如權(quán)利要求18所述的機(jī)動(dòng)檢測(cè)方法，其中在方向估算步驟中，當(dāng)在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的聲音源方向被限制時(shí)，通過對(duì)車道方向進(jìn)行搜索估算出聲音源的方向。
21.一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，包括一聲音采集步驟，該步驟中通過多個(gè)置于多車道道路附近并在同一平面上排列為一矩陣形式的傳聲器采集到行進(jìn)中的機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音；一方向估算步驟，該步驟中利用時(shí)間窗對(duì)多個(gè)傳聲器輸出的輸入信號(hào)周期進(jìn)行采樣并在各時(shí)間窗中估算出聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的方向；一特殊車道機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟，該步驟中對(duì)各車道中方向估算步驟在車道方向的估算結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)從而執(zhí)行機(jī)動(dòng)車檢測(cè)，并對(duì)各車道檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車計(jì)數(shù)。
22.如權(quán)利要求20所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，其中在方向估算步驟中，當(dāng)在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向中的聲音源方向被限制時(shí)，通過對(duì)車道方向進(jìn)行搜索估算出聲音源的方向。
23.如權(quán)利要求15到22之一所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，其中在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟中，計(jì)算出利用機(jī)動(dòng)車在不同速率下行進(jìn)中所產(chǎn)生的聲音制成的模板和估算的結(jié)果之間的相似度。
24.如權(quán)利要求15到22之一所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，其中機(jī)動(dòng)車檢測(cè)步驟還包括一速率檢測(cè)步驟，該速率檢測(cè)步驟中計(jì)算利用對(duì)在一恒定速率下行進(jìn)的機(jī)動(dòng)車發(fā)出的聲音制成的模板的時(shí)基進(jìn)行擴(kuò)展或壓縮制成的多個(gè)模板和估算的結(jié)果之間的相似度，并且根據(jù)該計(jì)算的結(jié)果，從模板的擴(kuò)展率和用于制成模板的機(jī)動(dòng)車速率可以計(jì)算出檢測(cè)到的機(jī)動(dòng)車的速率。
25.如權(quán)利要求15到24之一所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，其中模板匹配被用于計(jì)算模板和估算結(jié)果之間的相似度。
26.如權(quán)利要求15到24之一所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，其中DP匹配被用于計(jì)算模板和估算結(jié)果之間的相似度。
27.如權(quán)利要求15到26之一所述的機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法，其中大量傳聲器的數(shù)目等于或大于“假設(shè)的聲音源數(shù)目＋1”。
全文摘要
機(jī)動(dòng)車檢測(cè)裝置和一種機(jī)動(dòng)車檢測(cè)方法,可實(shí)現(xiàn)當(dāng)多個(gè)機(jī)動(dòng)車同時(shí)行進(jìn)或當(dāng)存在其它非目標(biāo)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的噪音時(shí)檢測(cè)到聲音源,并計(jì)算出聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的位置以及通過的機(jī)動(dòng)車數(shù)目。在該檢測(cè)裝置和方法中,通過包括多個(gè)在同一平面上排列為矩陣式的傳聲器的傳聲器陣列采集到噪音,通過噪聲分量矩陣計(jì)算部件中的時(shí)間窗周期對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行采樣,在α方向計(jì)算部件和β方向計(jì)算部件中,估算出在各窗中聲音源在機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向和車道方向中的方向,在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)部件中,通過機(jī)動(dòng)車行進(jìn)方向的估算方向和行進(jìn)聲音模板間的相似度檢測(cè)機(jī)動(dòng)車,在車道檢測(cè)部件中,對(duì)各車道的車道方向中的估算的方向計(jì)數(shù),并檢測(cè)聲音源在車道方向中的位置。
文檔編號(hào)G01S7/526GK1331408SQ0112482
公開日2002年1月16日 申請(qǐng)日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月22日
發(fā)明者水島考一郎 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社