1.本发明属于道路安全预警技术领域，具体涉及一种道路安全预警提示声学定向广播技术。
背景技术：2.道路安全预警提示可以由指示灯、指示牌和道路语音播报来实现。在注意力高度集中的行驶行为中，道路安全视觉警示有时并不会被驾驶员有效接收，此时道路语音播报系统是一种良好的辅助手段。
3.机动车行驶道路尤其是高速公路，根据机动车行驶及行驶环境特点，一方面需要给驾驶员预留出足够的反应距离，另外一方面需要抵抗道路噪声使得驾驶员能够听清播报内容，由此语音播报系统的声功率需要足够大。但道路交通往往是双向甚至多向行驶，常规语音播报容易使得道路两侧的驾驶员或行人接收错误，产生信息传递混淆甚至错误，造成严重的安全后果。如图1所示，a、b两个车道的行驶方向相反，对行驶在a车道的车辆驾驶员的安全提示，对于行驶在b车道的车辆驾驶员来说可能是错误的信息，对人行道上的行人来说，可能是干扰噪声，由此引起安全隐患。
技术实现要素：4.发明目的：本发明提供一种道路提示声学定向广播系统的实现方法，采用该方法实现的系统能够在增大道路语音播报系统声功率的情况下实现精确范围的定向播报，降低目标范围外的声干扰与声污染。
5.技术方案：本发明一方面公开了一种道路提示声学定向广播系统的实现方法，包括：
6.s1、根据道路宽度w和广播作用范围l计算声阵列的半功率波束宽θ-3db
：
[0007][0008]
s2、根据均匀一维线性阵列半功率波束宽的计算式确定所述声阵列中阵元间距d与阵元数量n满足的条件，进而确定阵元间距d与阵元数量n的取值；其中λ为空气中声波的波长。
[0009]
优选地，所述声阵列中阵元间距d为半波长，根据如下计算式确定阵元数量n的取值：
[0010]
优先地，当同一道路上设置多个声阵列，根据每个声阵列的广播作用范围的长度，按所述步骤s1-s2确定每个声阵列中阵元间距和阵元数量。
[0011]
另一方面，本发明公开了采用上述方法实现的系统，该系统包括多个声传感器阵元组成的声阵列；所述声阵列中多个声传感器阵元成水平均匀直线排列，所述声阵列中阵
元间距d与阵元数量n满足条件：
[0012]
其中λ为声波的波长，w为道路宽度，l为广播作用范围的长度；所述声阵列设置于道路龙门架上，且声阵列中心与道路中心一致。
[0013]
优选地，所述广播系统包括多个声阵列，所述多个声阵列设置于不同道路上。
[0014]
另一方面，本发明公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述道路提示声学定向广播系统的实现方法。
[0015]
另一方面，本发明公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述道路提示声学定向广播系统的实现方法。
[0016]
有益效果：本发明公开的道路提示声学定向广播系统及其实现方法，采用线性排布，通过声波束形成技术，在有效增大播报系统声功率情况下实现精确范围的定向播报，降低目标范围外的声干扰与声污染，有利于道路安全预警。
附图说明
[0017]
图1为常规语音播报系统示意图；
[0018]
图2为声阵列示意图；
[0019]
图3为本发明公开的道路提示声学定向广播系统的实现方法的流程图；
[0020]
图4为声阵列波束覆盖区域形成示意图；
[0021]
图5为同一道路上设置多个声阵列的示意图；
[0022]
图6为本发明公开的计算机设备的组成示意图；
[0023]
图7为不同道路上设置声阵列的示意图。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。
[0025]
实施例1：
[0026]
本发明公开了一种道路提示声学定向广播系统的实现方法，该方法采用声阵列作为发声装置，声阵列中的声传感器阵元成线性均匀排列，如图2所示，图中的圆形表示声传感器阵元，相邻阵元间距为d；该方法步骤如图3所示，包括：
[0027]
s1、根据道路宽度w和广播作用范围l计算声阵列的半功率波束宽θ-3db
：
[0028][0029]
s2、根据均匀一维线性阵列半功率波束宽的计算式确定所述声阵列中阵元间距d与阵元数量n满足的条件，进而确定阵元间距d与阵元数量n的取值。
[0030]
式(2)为均匀一维线性阵列半功率波束宽的计算式：
[0031][0032]
其中λ为空气中声波的波长。
[0033]
如图4所示，本实施例中道路为双车道，宽度为3.75米。声阵列1设置于道路龙门架
2上，声阵列1采用半波长布阵，即则阵元数量n的取值满足：
[0034][0035]
联立式(1)和式(2)即可计算得到阵元数取值。
[0036]
根据波束形成理论，当声阵列的中心与道路中心一致时，声波束主瓣与道路边沿的交点为-3db(半功率)波束带宽，即图4中的3和4两点；图4中阴影部分为声波束覆盖区域，这样既能保证使声波束能量最大化聚集到目标区域范围内，又能最大化管控声波束对非目标区域的影响，降低道路两侧声干扰与声污染。
[0037]
如图5所示，可以在同一道路上设置多个声阵列，根据每个声阵列的广播作用范围的长度，按所述步骤s1-s2确定每个声阵列中阵元间距和阵元数量。图5中设置了sa1,sa2,sa3三个声阵列，其作用范围长度分别为|p0p1|、|p0p2|、|p0p3|，由此实现了波束的分段式覆盖。在实际应用中，可以根据具体的需求设置广播作用范围长度不同的多个声阵列。
[0038]
本发明还公开了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述道路提示声学定向广播系统的实现方法。
[0039]
本发明还公开了一种计算机设备，如图7所示，包括存储器602、处理器601及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述道路提示声学定向广播系统的实现方法。
[0040]
实施例2：
[0041]
本实施例公开了使用实施例1中的方法实现的道路提示声学定向广播系统，该广播系统包括多个声传感器阵元组成的声阵列；所述声阵列中多个声传感器阵元成水平均匀直线排列，所述声阵列中阵元间距d与阵元数量n满足条件：
[0042]
其中λ为声波的波长，w为道路宽度，l为广播作用范围的长度；所述声阵列设置于道路龙门架上，且声阵列中心与道路中心一致。
[0043]
本实施例中，在不同的道路上设置不同的声阵列，如图7(a)所示，不同行驶方向的行车道a和b上分别设置声阵列，每个车道上的声阵列波束范围限制在本车道的宽度以内，避免给对向车道或路旁的人行道造成干扰。也可以采用在同一车道上设置作用范围长度不同的多个声阵列，如图7(b)所示，该分段式声学定向广播系统，既能够较高地利用波束管控能力实现信息的定向广播，又可以实现车道外扰民噪声最小化。
[0044]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
技术特征：1.一种道路提示声学定向广播系统的实现方法，其特征在于，包括：s1、根据道路宽度w和广播作用范围l计算声阵列的半功率波束宽θ-3db
：s2、根据均匀一维线性阵列半功率波束宽的计算式确定所述声阵列中阵元间距d与阵元数量n满足的条件，进而确定阵元间距d与阵元数量n的取值；其中λ为空气中声波的波长。2.根据权利要求1所述的道路提示声学定向广播系统的实现方法，其特征在于，所述声阵列中阵元间距d为半波长，根据如下计算式确定阵元数量n的取值：3.根据权利要求1所述的道路提示声学定向广播系统的实现方法，其特征在于，当同一道路上设置多个声阵列，根据每个声阵列的广播作用范围的长度，按所述步骤s1-s2确定每个声阵列中阵元间距和阵元数量。4.一种道路提示声学定向广播系统，其特征在于，包括多个声传感器阵元组成的声阵列；所述声阵列中多个声传感器阵元成水平均匀直线排列，所述声阵列中阵元间距d与阵元数量n满足条件：其中λ为声波的波长，w为道路宽度，l为广播作用范围的长度；所述声阵列设置于道路龙门架上，且声阵列中心与道路中心一致。5.根据权利要求4所述的道路提示声学定向广播系统，其特征在于，所述声阵列中阵元间距d为半波长时，阵元数量n满足条件：6.根据权利要求4所述的道路提示声学定向广播系统，其特征在于，当同一道路上设置多个声阵列，每个声阵列的广播作用范围的长度不同。7.根据权利要求4所述的道路提示声学定向广播系统，其特征在于，所述广播系统包括多个声阵列，所述多个声阵列设置于不同道路上。8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的道路提示声学定向广播系统的实现方法。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3中任一项所述的道路提示声学定向广播系统的实现方法。
技术总结本发明公开了一种道路提示声学定向广播系统的实现方法、系统、介质及设备，其中实现方法包括：S1、根据道路宽度W和广播作用范围L计算声阵列的半功率波束宽θ-3dB
技术研发人员：张友文 马悦展 马林 王彪 王东
受保护的技术使用者：南京江科瑞声科技有限公司
技术研发日：2022.02.16
技术公布日：2022/7/5
