[发明专利]一种基于机动车音频信号的交通状态判别系统

说明书

本发明提供一种基于机动车音频信号的交通状态判别系统。系统包括音频信号采集、音频信号处理、特征提取和交通状态判别四个模块。系统基于机动车音频信号的交通状态判别方法如下：音频信号采集模块针对道路不同的交通状况音频信息进行采集，通过音频信号处理模块对采集到的音频信号进行时域分析与频域分析，再经特征提取模块进行特征属性的选择、提取，交通状态判别模块利用支持向量机分类器对特征数据进行训练和识别，建立判别模型并最终输出交通状态类型。本发明具有成本低、适用范围广和判别准确性高等优点，可应用于交通状态判别等领域。

技术领域

本发明涉及交通状态判别领域，更具体地，涉及一种基于机动车音频信号的交通状态判别系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，城市道路上的车辆越来越多，致使交通堵塞的情况日益严峻，交通延误现象多发。不仅如此，道路通行能力降低，会导致更严重的环境污染和社会财产损失。实时显示交通状态可以使驾驶者实时做出相应的路线选择，提高运输效率。因此，交通状态监测对提高城市交通管理效率有重要的作用。

目前道路交通状态判别有多种技术方法，如感线圈、微波雷达检测器、视频检测器和地磁检测器等。以视频检测器为例，用来监控车辆流量和速度的摄像头需置于对应的监控杆上，这不仅增加了设备及安装成本，同时检测器也受环境因素(尤其光照因子)影响，因此并不能在大范围内实施。其他方法也存在类似成本与安装点选择的困难。与上述监测方法相比，音频信号处理技术有着成本低、信息覆盖度高、容易安装、维护和数据存储，可以全天候工作等优点。

不同交通状态下，该路段行车平均速度不同，车辆因行驶状态不同在路面产生的音频信号有所差别，因此可从采集机动车音频信号入手，以不同的道路交通状况的音频信息为研究对象，利用车辆运行的音频信号特征进行交通状态判别研究，为道路交通交通状态的判别提供一种高效可行的方法，以作为现有监测手段的重要补充。

发明内容

本发明的目的首先是提出一种基于机动车音频信号的交通状态判别系统，通过对道路不同交通状态下音频信号的采集，对所采集音频信号进行时域分析与频域分析，再经特征提取进行特征属性的选择、提取，最后交利用支持向量机分类器对特征数据进行训练、建立识别分类模型，最终输出交通状态类型。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于机动车音频信号的交通状态判别系统，包括音频信号采集模块、音频信号处理模块、特征提取模块和交通状态判别模块；

音频信号采集模块，用于采集不同交通状态下行驶车辆产生的音频信号，录制的音频信号作为基础数据供音频信号处理模块进行处理和分析；

音频信号处理模块，对采集的音频信号进行处理，使用快速傅立叶变换方法，将时域信号转换为频域信号，并对频谱数据进行去均值处理，去均值处理是为了以削弱道路交通的背景声以及录制音频过程中录音器收集声音的音量差异，从而放大频谱差异；

特征提取模块，对音频信号处理模块输出的音频信号提取时域特征和频域特征，其中，所提取的时域特征为单个样本的波峰数目、峰谷差值，所提取的频域特征为1/3倍频程对应的归一化处理后的32段频谱幅值；

交通状态判别模块，对特征提取模块输出的数据进行处理，使用识别分类器对训练样本数据进行训练、测试，建立判别模型，并对待测样本数据进行交通状态判别，输出交通状态结果。

优选的，所述音频信号采集模块用于采集道路不同交通状态下行驶车辆产生的音频数据，将模拟信号转换为数字信号，由分别设置于道路两侧离最近车道中心线7.5m处并指向被测声源的测量话筒和数据采集卡组成，测量话筒用于采集音频模拟信号，数据采集卡用于将模拟信号转换为数字信号。