[发明专利]一种基于火车声音的火车测速与测向装置及其工作方法

权利要求书

1.一种基于火车声音的火车测速与测向装置的工作方法，所述基于火车声音的火车测速与测向装置包括第一声音传感模块、第二声音传感模块、第一信号调节模块、第二信号调节模块、第一AD采样模块、第二AD采样模块、DSP模块、以及接口模块，第一声音传感模块、第一信号调节模块、第一AD采样模块、DSP模块、以及接口模块顺次串联连接，第二声音传感模块、第二信号调节模块、第二AD采样模块、DSP模块、以及接口模块顺次串联连接，其特征在于，所述工作方法包括以下步骤：

(1)接口模块接收来自用户的工作指令，并启动DSP模块开始工作；

(2)DSP模块关闭第二AD采样模块，设置计数器s＝1，并启动定时器T1和T2开始工作；

(3)DSP模块控制第一AD采样模块进行单次采样，以获取多个电压值，并计算所有电压值中的最大值q_max和最小值q_min、以及所有电压值的和Q_sum；

(4)DSP模块判断是否有q_maxa成立，且q_minb成立，且Q_sumc成立；如果是则进入步骤(5)，否则返回步骤(3)；其中a为第一阈值，b为第二阈值，c为第三阈值；

(5)DSP模块设置计数器i＝1；

(6)DSP模块控制第一AD采样模块和第二AD采样模块分别进行单次采样，以分别得到第i次采样结果X_i和Y_i；

(7)DSP模块判断定时器T1是否超时，如果是则设置i＝i+1，并进入步骤(8)，否则继续本步骤(7)的判断过程；

(8)DSP模块判断是否有i大于预设的采样次数阈值FRA，如果是则进入步骤(9)，否则返回步骤(6)；其中FRA∈[3，10]；

(9)DSP模块根据所有采样结果X_i和Y_i分别计算对应的平均能量值D1和D2；

(10)DSP模块控制第一AD采样模块和第二AD采样模块分别进行单次采样，以分别得到第s次采样结果A_s和B_s；

(11)DSP模块分别计算采样结果A_s和B_s中所有电压值的和Sum1_s和Sum2_s，并判断是否有Sum1_s和Sum2_s均大于预设阈值Th，如果是则说明有火车接近本发明基于火车声音的火车测速与测向装置，并进入步骤(12)，否则说明没有火车接近本发明基于火车声音的火车测速与测向装置，并进入步骤(17)；

(12)DSP模块对第s次采样结果A_s和B_s分别进行离散傅里叶变换，以分别得到变换结果C_s和D_s，并利用谱减法分别对变换结果C_s和D_s进行处理，以分别得到结果E_s和F_s；

(13)DSP模块分别对步骤(12)得到的结果E_s和F_s进行离散傅里叶变换，以分别得到变换结果P_s和Q_s，计算变换结果P_s和Q_s之间的相关函数，并获取该相关函数的最小值所对应的自变量h_s；

(14)DSP模块根据步骤(13)得到的自变量h_s获取火车与第一声音传感模块的麦克风质心和第二声音传感模块的麦克风质心二者正中间之间的连线与铁轨之间的夹角INC_s，并判断该夹角INC_s是否小于90度，如果是则将“火车方向为从第一声音传感模块开往第二声音传感模块”的信息发送给接口模块，然后进入步骤(15)，否则将“火车方向为从第二声音传感模块开往第一声音传感模块”的信息发送给接口模块，并进入步骤(15)；

(15)DSP模块根据步骤(14)得到的夹角INC_s获取第s次得到的第一声音传感模块的麦克风质心和第二声音传感模块的麦克风质心二者正中间在铁轨上的垂直投影与火车之间的距离D_s，并判断是否有s大于1，如果是则进入步骤(16)，否则返回步骤(10)；

(16)DSP模块根据第s次得到的距离D_s和第s-1次得到的距离D_s-1计算火车车速，并将计算得到的火车车速发送到接口模块，并设置s＝s+1；

(17)接口模块判断是否接收到来自用户的休眠指令，如果是则过程结束，否则进入步骤(18)；

(18)接口模块判断是否接收到来自用户的环境噪声更新指令，如果是则说明用户发现本发明装置所在的位置存在新的噪声源，并返回步骤(2)，否则说明用户未发现本发明装置所在的位置存在新的噪声源，并返回步骤(10)。