[发明专利]高速公路音频车辆检测装置及其方法

摘要

本发明是一种高速公路音频车辆检测装置及其方法。检测装置由麦克风阵列信号采集模块采集车道上的音频信号，音频信号经噪声抑制模块去噪处理后，再经信号处理模块分带滤波、分帧以及子带信号间做互相关处理，得到音频空间谱图，车辆检测模块追踪音频空间谱图上最大值的轨迹，判断是否有车辆通过，在有车时，经车型识别模块和车速识别模块获得车型和车速。检测方法基于所述装置，采用自适应窗长的最小统计噪声估计方法，并对经过噪声抑制处理后的信号分带滤波、分帧处理后，将相同子带信号间做互相关，互相关结果经过幅度压缩后加和，再沿时间轴展开，得到音频信号时空谱。本发明具有低成本、低功耗、易施工、抗干扰、全天候工作等优点。

主权项

一种高速公路音频车辆检测装置，其特征在于，包括如下模块：麦克风阵列信号采集模块(1)，用于对待监测路段的声音信号进行采集，包括三个子模块：麦克风阵列(11)、麦克风放大器(12)和数据采集卡(13)；麦克风阵列(11)安装于横跨车道上方的龙门架上，将采集的龙门架周围的声音模拟信号，经麦克风放大器(12)放大输出给数据采集卡(13)，数据采集卡(13)将声音模拟信号经采样和量化转化为声音数字信号；噪声抑制模块(2)，用于对麦克风阵列信号采集模块(1)输出的声音数字信号进行噪声抑制处理；该模块利用改进的自适应窗长的最小统计噪声估计方法来估计噪声，采用谱减方法进行噪声去除，使采集到的声音数字信号主要为待检测车道上的行驶中的车辆音频信号；信号处理模块(3)，对各麦克风经过噪声抑制处理后的声音数字信号依次通过Gammatone滤波器分带滤波和分帧处理后，各麦克风相同子带信号间做互相关，互相关结果经过幅度压缩后加和，得到当前帧的音频信号空间谱图，最后沿时间轴展开，得到音频信号时空谱；车辆检测模块(4)，追踪得到的音频信号时空谱的最大值，根据其最大值连成的轨迹，来确认是否在当前检测道路上有车辆经过；所述的最大值是指音频信号时空谱各帧上互相关值出现的最大值；车型识别模块(5)，在车辆检测模块(4)的检测结果为有车辆经过时，启动；启动后利用低频能量值和信号过零率，以及前8维的Mel频率倒谱系数特征，共计十维特征，区别大型车与小型车；车速识别模块(6)，在车辆检测模块(4)的检测结果为有车辆经过时，启动；利用音频信号时空谱上最大值的轨迹，计算车辆行驶的速度，车辆行驶的速度等于探测范围的距离除以音频时空谱上最大值轨迹的持续时间，麦克风阵列(11)中包含几组麦克风，就获得几组速度测试数据，对几组速度测试数据得到的速度取平均得到最终的车辆行驶速度。