[发明专利]基于声音信号的特种车辆行驶车道识别与自车变道决策系统及方法

权利要求书

1.基于声音信号的特种车辆行驶车道识别与自车变道决策系统，其特征在于，包括信息采集单元、信息处理单元、车道识别单元和变道决策单元；

所述信息采集单元是分别安装在车前端与车后端的两个麦克风，采集自车(1)前侧和后侧的交通环境声音模拟信号，并将声音模拟信号转化成声音数字信号，传输给信息处理单元；

所述信息处理单元接收到声音数字信号后检测是否有特种声音，提取目标特种声音信息，提取此时所采集的自车前侧和后侧声音信号的声压级和相位差，然后输送给车道识别单元；

所述车道识别单元根据接收到的目标特种声音信息，得出特种车辆(2)的行驶车道以及特种车辆(2)与自车(1)的相对位置，并将特种车辆(2)与自车(1)相对位置输送给变道决策单元；

求出特种车辆(2)与自车(1)的相对位置以及特种车辆(2)的行驶车道的具体方法为：

根据检测到的自车(1)前侧特种声音信号声压级L_p1和自车(1)后侧检测出的声压级L_p2，按照如下方式判断特种车辆(2)的方位：

1)当L_p1＞L_p2，特种车辆(2)在自车(1)的正前方或侧前方；

2)当L_p2＞L_p1，特种车辆(2)在自车(1)的正后方或侧后方；

3)当L_p2＝L_p1，特种车辆(2)在自车(1)的正侧方；

当特种车辆(2)在自车(1)正侧方时，识别单元不识别特种车辆(2)的车道位置；当特种车辆(2)不位于自车(1)正侧方时，则需要进一步判断是否在同一车道；

特种车辆(2)行驶车道识别按如下方程式(7)进行：

S₁-S₂＝Δt×v (7)

上式(7)中，d为车道宽度；L为特种车辆(2)到自车(1)后方麦克风的垂直距离；S₁为特种车辆(2)到自车(1)后方麦克风的距离；S₂为特种车辆(2)到自车(1)前方麦克风的距离；b为自车(1)前后麦克风的距离；n为特种车辆(2)与自车(1)相隔的车道数，是包括0在内的正整数；Δt为双声道特种声音信号的时间差，v为当前环境下的声速；

并利用声压级与距离的关系公式(8)进一步约束n的多解，求取单解：

L_p2＝L_p0-20lgS′₂-k (8)

上式(8)中：L_p0为特种车辆警报器处的声压级；L_p2为自车(1)后侧麦克风处所测声压级；S′₂为特种车辆(2)到自车(1)前方麦克风的距离；k为修正系数，自由空间k＝11，半自由空间k＝8；

L_p0为一固定值，能够求得S′₂；理想状态下，S2与S′₂相等，但是由于环境影响导致由声压级计算出的S′₂存在误差，比较每个解n所对应的S2与S′₂大小关系为：

S₂＝S′₂+δ (9)

式(9)中δ为调节参数，求出在δ的绝对值最小的情况下满足条件的S₂，此时S₂所对应的解n即为单解；

车道识别单元接收摄像头拍摄的车道图像并识别自车(1)所在的车道，结合n的取值判断出特种车辆(2)所在车道；n＝0时，特种车辆(2)与自车(1)处于同一车道，n≠0时，特种车辆(2)与自车(1)不处于同一车道；

所述变道决策单元根据特种车辆(2)与自车(1)相对位置，结合两车速度、自车(1)的行驶环境，作出变道决策；具体是：变道决策单元根据接收到的信息并同时结合两车速度、行驶环境，给出变道决策，具体是变道决策单元接收特种车辆(2)的车道信息和相对位置信息，在当前行驶环境允许变道的条件下，结合自车(1)行驶速度v1，特种车辆(2)的行驶速度v2和当前车速两车的安全距离S0给出的，变道决策如下：

1)当特种车辆(2)在自车(1)正后方或侧后方时：

n≠0时,不在同一车道时，不变道；

n＝0,v1≥v2时,不变道；

n＝0,v1＜v2，且S₂＞S₀时，不变道；

n＝0,v1＜v2，且S₂≤S₀时，变道；

2)当特种车辆(2)在自车(1)正前方或侧前方时：

n≠0时,不变道；

n＝0,v1≤v2时,不变道；

n＝0,v1＞v2，且S₁＞S₀时，不变道；

n＝0,v1＞v2，且S₁≤S₀时，变道。