一种基于动态特性的汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统及方法
技术领域
本发明涉及声学测量领域，特别涉及基于动态特性的汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统。
背景技术
汽车鸣笛抓拍装置是高科技时代下应运而生的智能抓拍系统，相较于以往，在执法过程中，只能凭借人耳判定是否鸣笛，哪一辆车鸣笛，更具科学性和实用性。该系统采用波束形成原理，对鸣笛汽车进行定位。
波束形成原理多用于雷达、声呐之中，在上世纪八十年代起，才逐渐通过麦克风阵列应用于电声方向。声源定位技术就是指根据接收的音频信号确定自然声源或者人为声源的位置。目前，还处于发展阶段,传统的声源定位方法主要有可控波束形成技术、高分辨普估计的定向技术、时延估计技术等。
国内的声源定位现在主要利用麦克风阵列和声强探头这两个技术手段来对声源进行定位。麦克风阵列和声强探头都是通过模仿人耳对声音的定位功能进行工作，在水中通常采用声纳进行定位。麦克风阵列早在20世纪七八十年代就已经应用于语音信号处理的研究中,进入90年代,基于麦克风阵列的语音信号处理算法成为一个新的研究热点,现在麦克风阵列被应用于声源定位的方法,采用上述的声源定位技术,通过分析接收到的声音信号得出声源的位置所在。
在20世纪70年代和80年代,阵列信号处理在测量高速列车噪声中的应用开始进行研究。在接下来的十年中,通过应用波束形成方法来测量和可视化来自行驶车辆的噪声。在21世纪初,为了实现瞬态信号分析的更高时间分辨率,时域中的延迟和求和波束形成方法被应用于脉冲声源定位。
在机械噪声领域,通过分析电机噪声的频谱来诊断电机故障,对电机运转情况进行监控。波音公司利用数百个麦克风所组成的大型阵列定位了波音777在跑道上滑行时发出的噪声点,实现了运动物体的噪声实时监测和分析。在美国发动的伊拉克战争中,美军研制出枪声定位系统,又名“回旋镖”,由7个小麦克风组成,利用波束形成原理,在1秒内计算出狙击手的方向,极大的提高了美军的战斗力。
上海交通大学的李加庆,陈进等人研制了基于虚拟仪器的声场可视化系统, 实现了声信号的采集和处理,定位声信号的来源。殷作亮将声源定位系统与机器人相结合,协同其它类型的传感器优化了机器人的协同定位功能。
目前，将麦克风阵列的声源定位技术应用于汽车鸣笛抓拍上,对乱鸣喇叭的车辆实施现场抓拍,但是各大生产厂家对汽车鸣笛抓拍装置产品参数定义也不尽相同，在涉及到系统选型时，不能够很好的辨别不同品牌系统的准确度，这对用户造成很大的困扰。本发明通过对汽车鸣笛抓拍装置的动态特性进行校准研究，可以提高企业在产品研发过程中使用汽车鸣笛抓拍装置的准确度，为其产品研发和质量升级提供有效的技术保障。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于动态特性的汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统，用于客观的对鸣笛抓拍装置的声源定位误差结果进行校准，从而研究实际声源位置与光学成像图形显示位置之间的偏差，确定声源的动态定位误差，实现对汽车鸣笛抓拍装置的校准。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
本发明校准系统主要包括汽车鸣笛抓拍装置、声源、智能小车、双目镜头、信号发生装置、信号采集与输出装置、GPS同步时钟和计算机。首先将声源的物理空间坐标与计算机程序定位进行匹配，建立空间坐标系。其次，给定声源位置，让智能小车静止时声源发声，将静止时鸣笛抓拍装置所测出的声源中心与实际声源中心做对比，进行静态定位校准；然后，使智能小车以一定速度运动，在给定的声源位置发声，进行动态定位误差校准；再将所得静态定位误差和动态定位误差进行对比，实现对该汽车鸣笛抓拍装置的动静误差变化的校准。最后让小车以一定速度行驶，使用GPS同步时钟，记录下声源发声的时间点，记录下鸣笛抓拍装置完成抓拍的时间点，实现对汽车鸣笛抓拍的响应时间的校准。
所述的基于动态特性的汽车鸣笛抓拍装置现场校准系统：
双目镜头分别置于声源的左边和右边，用于测出声源与鸣笛抓拍装置的物理空间位置关系，信号发生装置与声源相连，用于驱动声源；智能小车与计算机无线连接，以智能小车作为声源的载体，从而实时控制并输出声源的实际位置，GPS同步时钟分别与信号发生装置信号、信号采集与输出装置相连，用于同步声源发声的时间以及鸣笛抓拍装置完成抓拍的时间。通过实地模拟汽车在运动时鸣笛，检测鸣笛抓拍装置抓拍的响应时间；通过检测汽车分别在静止和运动时鸣笛，计算出鸣笛抓拍装置所测出的动静变化误差。
本发明的有益效果为：
1.本发明是一种现场校准系统，采用双目摄像头对空间位置进行现场标定，从而研究实际声源位置，可随意改变空间位置和速度的智能小车方便我们对鸣笛抓拍装置的动态特性的校准。利用该装置我们可以在实际的鸣笛抓拍现场，对汽车鸣笛抓拍装置进行校准。
2.采用了GPS同步时钟，可以较准确地采集声源发声的时间点以及鸣笛抓拍装置完成抓拍的时间点，实时实地检测鸣笛抓拍装置的性能。
附图说明
图1为本发明鸣笛抓拍装置现场校准的实验系统示意图；
图2为本发明对鸣笛抓拍装置动静态变化误差的校准示意图；
图3为本发明对鸣笛抓拍装置响应时间的校准示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体实施方式和附图对本发明的校准系统作进一步描述，从而本发明的有益效果将进一步明确。
如图1所示鸣笛抓拍装置现场校准的实验系统装置主要包括汽车鸣笛抓拍装置1—1、声源1—2、智能小车1—4、双目镜头1—3、信号发生装置1—5、信号采集与输出装置1—6、GPS同步时钟1—7和计算机1—8。汽车鸣笛抓拍装置1—1安装于马路的支撑杆上；双目镜头1—3包括左镜头和右镜头，左镜头置于声源1—2的左边，右镜头置于声源1—2的右边，用于测出声源与鸣笛抓拍装置的物理空间位置关系；信号发生装置1—5用于驱动声源；智能小车1 —4与计算机1—8无线连接，以智能小车1—4作为声源的载体，从而实时控制并输出声源1—2的实际位置；GPS同步时钟1—7分别与信号发生装置信号 1—5、信号采集与输出装置1—6相连，用于同步声源发声的时间以及鸣笛抓拍装置完成抓拍的时间。
综上所述，本发明搭建了汽车鸣笛抓拍装置的现场校准系统，主要包括汽车鸣笛抓拍装置、声源、智能小车、双目镜头、信号发生装置、信号采集与输出装置、GPS同步时钟和计算机，能够被用来对汽车鸣笛抓拍装置的响应时间、动态特性参数进行校准。
