一种车辆外部警告声音生成系统和方法。换能器响应于输入声音信号生成在该车辆(18)外部的警告声音。传感器(12)感测在该车辆外部的声音并且具有既表示感测的环境噪声又表示感测的警告声音的输出信号。处理系统(14)响应于传感器输出信号生成向换能器(16)提供的声音信号。该处理系统(14)包括自适应滤波器，该自适应滤波器降低该传感器输出信号中警告声音的级别，使得大部分环境噪声保留下来。
换能器，所述换能器响应于输入声音信号生成在所述车辆外部的警告声音；
传感器，所述传感器感测在所述车辆外部的声音并且具有既表示感测的环境噪声又表示感测的由所述车辆发出的警告声音的输出信号；以及处理系统，所述处理系统响应于所述传感器输出信号生成向所述换能器提供的所述输入声音信号，其中所述处理系统包括自适应滤波器，所述自适应滤波器降低所述传感器输出信号中所述车辆的感测的警告声音的级别，使得大部分环境噪声留在所述传感器输出信号中。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述自适应滤波器确定从生成所述警告声音的所述换能器到所述传感器输出信号的传递函数。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述处理系统对所述传感器输出信号中的所述警告声音信号进行建模并且去除所述建模的警告声音信号，以剩下环境噪声信号。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述生成的警告声音的一个或多个特性与所述环境噪声信号相关。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述特性包括音量，使得所述生成的警告声音对于环境噪声是可听见的。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述特性包括频率，使得所述生成的警告声音的所述频率与所述环境噪声相关。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述生成的警告声音被分割成多个频带，并且基于每个频带中的所述环境噪声级别调整每个频带中的增益。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述处理系统还包括均衡器，所述均衡器改变所述生成的警告声音信号的一个或多个频带的音量。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述生成的警告声音具有特定频率或频率范围，并且所述系统还包括用于所述传感器输出信号的滤波器，所述滤波器从在所述警告声音的所述特定听觉掩蔽频率或频率范围外部的感测的频率中去除对所述传感器输出信号的贡献。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述处理系统还响应于车辆速度使得所述警告声音的一个或多个特性与所述车辆速度相关。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述特性包括所述警告声音的所述音量和音高。
12.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括第二传感器，所述第二传感器感测所述车辆所行驶表面的粗糙度，其中所述处理系统还响应于所述第二传感器使得所述生成的警告声音的所述音量与所述感测的粗糙度间接相关。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器包括麦克风。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述换能器包括扬声器。
15.如权利要求1所述的系统，其中所述处理系统包括数字信号处理器。
16.如权利要求1所述的系统，其中所述处理系统还包括可变增益元件和具有动态均衡的音量控制器。
换能器，所述换能器响应于输入声音信号生成在所述车辆外部的警告声音；
第一传感器，所述第一传感器感测在所述车辆外部的声音并且具有既表示感测的环境噪声又表示感测的由所述车辆发出的警告声音的输出信号；
第二传感器，所述第二传感器感测所述车辆所行驶表面的粗糙度；
处理系统，所述处理系统响应于所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器，生成向所述换能器提供的所述输入声音信号，其中所述处理系统包括自适应滤波器，所述自适应滤波器降低所述传感器输出信号中所述车辆的感测的警告声音的级别，使得大部分环境噪声留在所述传感器输出信号中，其中所述自适应滤波器确定从生成所述警告声音的所述换能器到所述传感器输出信号的传递函数，其中所述处理系统对所述传感器输出信号中的所述警告声音信号进行建模并且去除所述建模的警告声音信号以剩下环境噪声信号；
其中所述处理系统进一步响应于所述第二传感器，使得所述警告声音的所述音量与所述感测的表面粗糙度间接相关，并且所述处理系统还进一步响应于所述第三传感器，使得所述生成的警告声音的所述音量和音高中的一个或两个与所述车辆速度相关；以及其中所述生成的警告声音的所述音量和音高中的一个或两个还与所述环境噪声相关，使得所述生成的警告声音对于所述环境噪声是可听见的，并且所述生成的警告声音的依赖于频率的增益与所述环境噪声相关。
18.一种使用这样一种系统调制车辆外部警告声音的方法，所述系统包括：换能器，所述换能器生成在所述车辆外部的警告声音；以及传感器，所述传感器感测在所述车辆外部的声音并且具有既表示感测的环境噪声又表示感测的由所述车辆发出的警告声音的输出信号，所述方法包括：提供处理系统；
使用所述处理系统以生成被提供给所述换能器以使所述换能器生成所述警告声音的声音信号，其中所述处理系统包括自适应滤波器，所述自适应滤波器降低所述传感器输出信号中所述车辆的感测的警告声音的级别，使得大部分环境噪声留在所述传感器输出信号中。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述自适应滤波器确定从生成所述警告声音的所述换能器到所述传感器输出信号的传递函数，其中所述处理系统对所述传感器输出信号中的所述警告声音信号进行建模并且去除所述建模的警告声音信号以剩下环境噪声信号，以及其中所述警告声音的一个或多个特性与所述环境噪声信号相关。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述警告声音的所述特性包括音量，使得所述警告声音对于所述环境噪声是可听见的；以及频率，使得所述警告声音的所述频率与所述环境噪声相关。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述生成的警告声音被分割成多个频带，并且基于每个频带中的所述环境噪声调整每个频带中的增益。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述处理系统还响应于所述车辆速度使得所述生成的警告声音的所述音量和音高中的至少一个与所述车辆速度相关。
23.如权利要求18所述的方法，还包括提供第二传感器，所述第二传感器感测所述车辆所行驶表面的粗糙度，其中所述处理系统还响应于所述第二传感器使得所述生成的警告声音的所述音量与所述感测的粗糙度间接相关。
车辆外部警告声音生成系统和方法
技术领域
[0001] 本公开内容涉及车辆外部警告声音生成系统和方法。
背景技术
[0002] 用于混合和电动车辆以及比利用内燃机的那些车辆更安静地行驶的其他车辆的行人警告系统通常生成预定警告信号并且从一个或多个外部扬声器播放该警告信号。该警告声音仅和用作行人警告所必须的声音一样大并且仅被在该车辆的外部且处于该车辆的路径中的人员听见。一些这样的系统基于背景环境噪声级别来调整警告声音输出级别。然而，在存在噪声的情况下人类对声音的感知依赖于噪声的频率和级别。因此，行人警告声音的感知音量在某些情况下可能不足或者在其他情况下可能太大。
发明内容
[0003] 总体而言，本发明的一个方面以一种车辆外部警告声音生成系统为特征。该系统具有：换能器，该换能器响应于输入声音信号生成在该车辆外部的警告声音；传感器，该传感器感测在该车辆外部的声音并且具有既表示感测的环境噪声又表示感测的由该车辆发出的警告声音的输出信号；以及处理系统，该处理系统响应于传感器输出信号生成向该换能器提供的声音信号。该处理系统包括自适应滤波器，该自适应滤波器降低该传感器输出信号中该车辆的感测的警告声音的级别，使得大部分环境噪声留在该传感器输出信号中。该传感器可以是麦克风。该换能器可以是扬声器。该处理系统可以包括数字信号处理器。
该处理系统还可以包括可变增益元件和具有动态均衡的音量控制器。
[0004] 本发明的各种实现可以包括以下特征中的一个或多个。该自适应滤波器可以确定从生成该警告声音的该换能器到该传感器输出信号的传递函数。该处理系统可以对该传感器输出信号中的该警告声音信号进行建模并且去除建模的警告声音信号，以剩下环境噪声信号。生成的警告声音的一个或多个特性可以与该环境噪声信号相关。该特性可以包括音量，使得生成的警告声音对于环境噪声是可听见的。该特性可以包括频率，使得生成的警告声音的频率与该环境噪声相关。该生成的警告声音可以被分割成多个频带，并且可以基于每个频带中的该环境噪声级别调整该频带中的增益。该处理系统还可以包括均衡器，该均衡器改变该生成的警告声音信号的一个或多个频带的音量。
[0005] 本发明的各种附加实现可以包括以下特征中的一个或多个。该生成的警告声音可以具有特定频率或频率范围，并且该系统还可以包括用于该传感器输出信号的滤波器，该滤波器从在该警告声音的特定听觉掩蔽频率或频率范围外部的感测的频率中去除对该传感器输出信号的贡献。该处理系统还可以响应于车辆速度使得该警告声音的一个或多个特性与该车辆速度相关。该特性可以包括该警告声音的音量和音高。该系统还可以包括第二传感器，该第二传感器感测该车辆所行驶表面的粗糙度。该处理系统可以响应于该第二传感器使得该生成的警告声音的音量与感测的粗糙度间接相关。
[0006] 总体而言，在另一方面本发明以一种车辆外部警告声音生成系统为特征，该系统包括：换能器，该换能器响应于输入声音信号生成在该车辆外部的警告声音；第一传感器，该第一传感器感测在该车辆外部的声音并且具有既表示感测的环境噪声又表示感测的警告声音的输出信号；第二传感器，该第二传感器感测该车辆所行驶表面的粗糙度；以及第三传感器，该第三传感器感测该车辆的速度。存在处理系统，该处理系统响应于该第一传感器、第二传感器和第三传感器，生成向该换能器提供的输入声音信号。该处理系统包括自适应滤波器，该自适应滤波器降低该传感器输出信号中该车辆的感测的警告声音的级别，使得大部分环境噪声留在该传感器输出信号中。该自适应滤波器确定从生成该警告声音的该换能器到该传感器输出信号的传递函数。该处理系统对该传感器输出信号中的该警告声音信号进行建模并且去除建模的警告声音信号以剩下环境噪声信号。该处理系统进一步响应于该第二传感器，使得该警告声音的音量与感测的表面粗糙度间接相关。该处理系统还进一步响应于该第三传感器，使得该生成的警告声音的音量和音高中的一个或两个与车辆速度相关。该生成的警告声音的音量和音高中的一个或两个还与该环境噪声相关，使得该生成的警告声音对于该环境噪声是可听见的，并且该警告声音的依赖于频率的增益与该环境噪声相关。
[0007] 总体而言，在另一方面本发明以一种使用这样一种系统调制车辆外部警告声音的方法为特征，其中该系统包括：换能器，该换能器生成在该车辆外部的警告声音；传感器，该传感器感测在该车辆外部的声音并且具有既表示感测的环境噪声又表示感测的由该车辆发出的警告声音的输出信号；以及处理系统。向处理系统提供传感器输出信号。该处理系统用于生成被提供给该换能器以使该换能器生成该警告声音的声音信号。该处理系统包括自适应滤波器，该自适应滤波器降低该传感器输出信号中该车辆的感测的警告声音的级别，使得大部分环境噪声留在该传感器输出信号中。
[0008] 本发明的各种附加实现可以包括以下特征中的一个或多个。该自适应滤波器可以确定从该警告声音换能器到该传感器输出信号的传递函数。该处理系统可以对该传感器输出信号中的该警告声音信号进行建模并且去除建模的警告声音信号，以剩下环境噪声信号。生成的警告声音的一个或多个特性可以与该环境噪声信号相关。
[0009] 本发明的各种附加实现可以包括以下特征中的一个或多个。该生成的警告声音的特性可以包括音量，使得该警告声音对于该环境噪声是可听见的；以及频率，使得该警告声音的频率与该环境噪声相关。该生成的警告声音可以被分割成多个频带，并且可以基于每个频带中的环境噪声调整该频带中的增益。该处理系统还可以响应于车辆速度使得该生成的警告声音的音量和音高中的至少一个与该车辆速度相关。此外，可以存在第二传感器，该第二传感器感测该车辆所行驶表面的粗糙度，并且该处理系统还可以响应于该第二传感器使得该生成的警告声音的音量与感测的粗糙度间接相关。
附图说明
[0010] 图1是也可以用于一种调制车辆外部警告声音的方法的车辆外部警告声音生成系统的简化的示意性方框图；以及
[0011] 图2是也可以用于一种调制车辆外部警告声音的方法的车辆外部警告声音生成系统的更详细的示意性方框图。
具体实施方式
[0012] 本公开内容与一种车辆外部警告声音生成系统和方法有关。使用一个或多个换能器生成在车辆外部的警告声音。该警告声音可以类似于由内燃机发出的声音或者可以是更加人工的。通常，该警告声音处于多个频率和/或具有可变的频率。一个或多个传感器用于感测在车辆外部的声音。这些传感器具有表示感测的环境噪声以及来自车辆的感测的警告声音的输出信号。处理系统响应于该声音传感器。该处理系统生成被提供给换能器以产生警告声音的声音信号。该处理系统包括自适应滤波器，自适应滤波器降低由声音传感器感测的警告声音的级别使得大部分环境噪声保留下来。结果，可以相对于环境噪声适当地调整诸如音量和/或音调等警告声音的一个或多个特性，使得警告声音的感知音量或音调相对于环境噪声是既足够又合适的。
[0013] 图1的系统10包括暴露到车辆18的外部环境8的声音传感器12。传感器12接收存在于其位置处的声音13。该声音13包括在外部环境8中的环境噪声以及车辆自身的警告声音。声音传感器12例如可以是麦克风。传感器12生成既表示感测的环境噪声又表示感测的警告声音的输出信号。向处理系统14提供该信号。
[0014] 安装声音换能器16使得将其生成的声音从车辆18发射到外部环境8中。希望生成足以被车辆的路径中的行人和其他人感知又不是太大的警告声音15。并且，警告声音可以响应于环境噪声的频率使得适当地克服特定环境噪声频率的任何掩蔽效应；这允许被车辆附近的那些人适当地感知在那些频率上的警告声音。
[0015] 处理系统14包括自适应滤波器，自适应滤波器确定从声音换能器16的输入到声音传感器12的输出的传递函数。自适应滤波器对该声音传感器信号中的该车辆自身的警告声音信号(与来自其他车辆的警告声音相对)进行建模，使得可以去除该警告声音信号，以剩下环境噪声信号。剩下的环境噪声信号用于确定从处理系统14向导致警告声音的声音换能器16输出的警告声音信号的一个或多个特性。一个特性是音量。另一个特性是音高或频率。对于警告声音的全部频率或者仅对于特定频率或者对于一个或多个特定频率范围或频带，音量可以是变化的。在一个实例中，可以使用相对于频率的变化来克服在这一频率或这些频率或这一频带或这些频带上的环境噪声的掩蔽效应。
[0016] 图2的系统50包括自适应滤波器并且还实现警告声音的动态均衡。麦克风12a获取在车辆外部的声音。这些声音包括环境噪声和由换能器32生成的警告声音。一个或多个可选择的带阻滤波器18(或其他类型的滤波器，以获得期望的结果)可以被用来对来自感测的信号的警告声音的频率、频率范围或多个频率范围进行滤波来作为降低感测的警告声音的贡献的手段。在一个可选择的应用中，除了自适应滤波器之外还使用带通滤波器来限制频率范围以仅跨越可能导致带限警告声音的听觉掩蔽的范围。
[0017] 系统50还可以可选择地包括构成加速计系统19的一个或多个加速计。这些加速计用于检测由道路表面的不规则或崎岖所导致的车辆加速。信号处理系统14a可以接受这些加速计信号使得可以相对于感测的崎岖控制警告声音。在一个实例中，当表面足够地粗糙使得车辆自身在该粗糙表面上的移动生成足够的噪声以警告行人该车辆的存在时，信号处理系统14a可以抑制在扬声器32上所播放的警告声音。另外，可以依赖于感测的加速度改变警告声音的一个或多个特性。例如，随着崎岖的增加，车辆将仅通过由该崎岖所导致的移动自然地生成更多声音。随着崎岖的增加或者在崎岖表面上的速度的增加，生成的噪声音量将增加并且其频率可能改变。系统14a可以考虑这些因素并且适当地修改警告声音。例如，警告声音的音量可以随着崎岖逐渐地增加而逐渐地减小使得由于崎岖所生成的噪声与警告声音的组合足以充当行人警告。
[0018] 速度传感器20也是可选择的并且可以除加速计系统19之外或者代替加速计系统19而被使用。速度传感器20提供车辆速度作为到系统14a的输入。传感器20允许系统
14a相对于车辆的速度控制警告声音的音量和/或音高。与使用加速计系统19的操作类似，使用速度传感器20的操作可以导致足以警告行人和其他人该车辆的存在的随着车辆以特定速度移动而由车辆自然地生成的声音与生成的警告声音的组合。例如，随着速度的增加，可以减小生成的警告声音的音量。在特定速度上(车辆自身在该速度上生成足够的噪声)，可以停止从扬声器32发射的警告声音的生成。
[0019] 当同时使用加速计系统19和速度传感器20时，系统14a可以考虑由于速度和表面不规则而由车辆移动自然地生成的噪声。这些传感器可以帮助系统在可以替代警告声音的期望噪声(例如轮胎噪声、道路噪声和风噪声)与不是来自车辆并且可能掩蔽警告声音的环境噪声之间进行区分。可以提前确定生成的警告声音与崎岖和/或速度的关系，并且可以允许系统14a相应地反应。例如，可以使用(例如驻留在存储器22中的)查找表或者其他确定相对于特定加速度和/或感测的速度的合适的警告声音、警告声音的音量和/或音调的装置。系统14a将基于输入速度和/或加速度从查找表中提取合适的控制值。
[0020] 系统14a包括任何必要的存储器22。系统14a还包括自适应滤波器24。用于动态声音优化的自适应滤波器在本领域中是公知的，例如如通过引用并入本文的美国专利5,615,270中所公开的。系统14a还可以可选择地包括可变增益元件26。元件26可以是可变增益放大器。元件26可以使其增益由加速计信号和/或速度信号来控制以基于这些变量中的一个或两个调整警告声音的级别。该系统可以将警告声音分割成两个或更多个频带，并且可以基于每个频带中的噪声级别彼此独立地调整每个频带中的增益。可以可选择地包括具有动态均衡的音量控制器28以在一个或多个特定频率或频率范围上改变警告声音的均衡。例如，低音频率区域或频带中(通常在大约200Hz以下)的警告声音被低音主导的环境噪声掩蔽的程度通常比更高频率的警告声音被更高频率的噪声掩蔽的程度更大。
因此，相对于在一个或多个其他频率或频率范围上的警告声音的音量，可以(经由增加的增益)增加在一个或多个频率或频率范围上的警告声音的音量，使得该警告声音相对于环境噪声的感知音量在全部频率上是足够的和合适的。
[0021] 可以使用诸如作为一个实例的来自MA的Norwood的Analog Devices公司的ADSP-2365 处理器之类的数字信号处理器来实现信号处理系统14a。附图中没有示出必要的A/D和D/A转换器以及其他辅助组件，因为这些是本领域所公知的。向功率放大器30提供系统14a的输出，功率放大器30然后向换能器32提供警告声音信号。
[0022] 所述系统还实现一些调制车辆外部警告声音的方法。通过提供诸如上文所述系统之类的处理系统来实现这些方法。提供一个或多个感测在车辆外部的声音的传感器的输出信号作为到该处理系统的输入。这些信号包括因环境噪声而产生的分量以及因车辆生成的警告声音而产生的分量。如上所述，使用自适应滤波器减少或者去除警告声音信号，以剩下完全或主要由环境噪声产生的噪声信号。该处理系统使用该噪声信号来控制被提供给换能器以使换能器生成警告声音的声音信号的增益和/或均衡。
[0023] 其他实现在以下权利要求的范围内。
