[发明专利]一种基于智能手机音频感知的汽车行驶速度检测方法

说明书

本发明公开了一种基于智能手机音频感知的汽车行驶速度检测方法。本方法利用智能手机的麦克风收集汽车行驶过去的声音信号，通过分析声音信号的特征来确定车速所属的速度区间；同时，利用智能手机的扬声器和麦克风组成一个简易的声呐系统，通过分析麦克风收集到的由扬声器发出、经过移动物体反射的高频声音信号，来获得行人周围移动物体的速度。结合两个结果，最终实现对经过用户的汽车的车速检测。本发明仅依靠智能手机中的扬声器发出人耳无法察觉的高频声音，麦克风接收声音信号，部署成本低、抗干扰性强、不存在泄露隐私问题，尤其适用于车辆依次通行、汽车和行人距离较近的检测环境，具有很高的准确性。

技术领域

本发明涉及一种汽车行驶速度检测方法，特别涉及一种基于智能手机音频传感器，即扬声器和麦克风的音频感知能力的车速检测方法，用于监测驾驶员是否超速驾驶，属于移动计算应用技术领域。

背景技术

近年来，随着汽车数量的不断增多，尤其是家用小汽车数量在城市里的爆炸性增长，现代交通工具在为人类生活带来更多便利的同时，也带来了更多的交通事故。超速行驶作为一种常见的驾驶行为，其潜在危害却被很多驾驶员忽视。有研究表明，在过去几十年里，约三分之一的交通事故和超速行驶有关系。目前，交通部门和政府机构主要通过安装雷达测速器和监控摄像头来控制该问题。然而，这些专业设备一般都被安装在城市主干道和高速公路上，很多区域例如住宅区和校园等地分布着大量缺少车速监控设备的中小型道路。这些区域具有行人较多、行车区和行车区界限不明显、行人缺乏避车意识等特点。同时，雷达测速器和监控摄像头由于部署和维护成本高，并不适用于这些区域。针对此状况，开发低成本且高效易用的测速系统用以提高道路安全，成为近年来较为热门的研究内容。

目前，检测车辆行驶速度的方法主要依靠额外部署在车辆或道路上的专用设备或传感器，分析设备采集到的数据计算汽车的行驶速度。例如，通过在汽车后轮轴上安装一个朝下的摄像头来记录车轮的转速，从而持续获得汽车行驶速度；通过在道路上部署多个压力传感器来记录车辆经过压力传感器的时间，从而计算该路段汽车的行驶速度；通过在路口安装一个麦克风来收集不同车流量下的环境声音，从而评估一段时间内的路过车辆的平均车速。然而，这些方法存在成本较高、供能不方便、抗干扰性差等多种问题，尤其是基于视觉的方法，可用性十分依赖外界的光照状况。

在移动计算应用领域，存在一些利用手机传感器检测汽车行驶速度的方法。例如，通过读取驾驶员手机上的加速度计和陀螺仪的信息来获取汽车的加减速状况，从而推测汽车当前的行驶速度；通过追踪驾驶员手机的信号强度轨迹来判断是否遇到等红灯或者堵车等状况，从而获取全程驾驶中的车速变化趋势；利用驾驶员手机上的全球定位系统(GPS)实时地获取汽车位置，结合行车时间获得汽车行驶速度。但是，这些方法需要驾驶员主动地参与到车速检测中来，习惯超速行驶的驾驶员一般更倾向于拒绝主动测速，因此这些方法在实际应用中的使用率较低。

综上所述，目前迫切需要一种利用行人智能手机中的音频传感器来检测过往车辆行驶速度的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前在行车环境中监测车辆行驶速度成本过高或者抗干扰性不强的技术问题，创造性地提出一种利用行人智能手机中音频传感器来检测汽车行驶速度的方法。

本发明的核心原理是：将车速检测系统按照功能划分为两个子系统，分别是车速所属速度区间检测子系统和周围移动物体速度检测子系统。在第一个子系统中，利用智能手机的麦克风收集汽车行驶过去的声音信号，通过分析声音信号的特征来确定车速所属的速度区间。在第二个子系统中，利用智能手机的扬声器和麦克风组成一个简易的声呐系统，通过分析麦克风收集到的由扬声器发出、经过移动物体反射的高频声音信号，来获得行人周围移动物体的速度。两个子系统同时运行，结合两个子系统的结果，最终实现对经过用户的汽车的车速检测。本发明方法尤其适用于车辆依次通行、无并排行驶车辆且行人和汽车距离较近的环境。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于智能手机音频感知的汽车行驶速度检测方法，包括以下步骤：