具体实施方式

为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。例如，第一无线通信模块和第二无线通信模块仅仅是为了区分不同的无线通信模块，并不对其先后顺序进行限定。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。

需要说明的是，本申请中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种车辆速度测量系统及方法。

汽车在公路上行驶时，作为大型快速运动物体，在运动时会导致其近场压力的波动，形成低频压力脉冲声波。该脉冲声波频率低，能量大，不易受到其它环境噪声的干扰。车速越高，其周围气体压力变化越快，产生的脉冲声波频率越高，但一般不会高于20Hz，不与环境噪声或汽车其它噪声重叠。发明人发现，由于声压幅值与距离成反比，可以采用汽车通过时产生的低频脉冲声波进行汽车位置识别，并计算车速。

基于此，本申请提供的车辆速度测量系统通过在道路旁布置传声器，采集汽车通过传声器时的噪声。并对噪声进行低通滤波，获取低频信号。对低频信号进行分析，可以得到汽车通过传声器时的速度信息。

下面对本申请提供的车辆速度测量系统进行介绍

上述车辆速度测量系统包括：信号处理单元以及至少两个传声器；所述传声器设置于道路旁或道路之上，且所述传声器的声波采集端口朝向所述道路，所述传声器之间具有设定距离；所述信号处理单元根据所述设定距离以及来自所述至少两个传声器的声波信号的时间信息和幅值信息确定所述声波信号对应的车辆的速度。

具体基于以下两种方案对本申请进行说明

实施例1

在道路旁，沿汽车行驶方向按设定距离D布置两个传声器：第一传声器11和第二传声器2。传声器实时采集汽车通过传声器时的噪声，将其中一个传声器作为触发传声器，并设置其触发阈值，触发阈值示例性的为车速20km/h时信号峰值的50％。当噪声信号幅值达到触发阈值时，记录下所有传声器的信号，如图1所示。对记录到的两组脉冲信号(分别来自第一传声器11和第二传声器2)，分别进行低通滤波，滤波频率设置为20Hz，如图2所示，滤波后的信号为低频脉冲波。

低频脉冲波的产生原因如下：

车辆以一定速度行驶时，导致车身周围气压变化，使得附近的传声器膜片在压力波的作用下变形，产生低频脉冲波信号。根据两个传声器获得的脉冲波的相位差，可以计算出车辆速度。

在此种情况下，上述信号处理单元(可为图3中分析显示装置的一部分)包括第一信号处理模块，所述第一信号处理模块用于：

1)计算第一脉冲声波信号的谷值点与第二脉冲声波信号的谷值点之间的时间差。其中，所述第一脉冲声波信号为所述第一传声器11采集的、所述车辆对应的声波信号，所述第二脉冲声波信号为所述第二传声器2采集的、所述车辆对应的声波信号。

2)根据所述设定距离以及所述时间差计算所述车辆的速度。

具体原理和计算过程如下：

参见图3，将汽车简化为点声源，其声压保持恒定，令其p₀。声源辐射声压与距离成反比，则根据图4可知：

上式中，p₁，p₂分别为第一脉冲声波信号和第二脉冲声波信号，R₁，R₂分别为两传声器与声源的距离，L为传声器与声源的垂直距离，α₁，α₂分别为声源和传声器的连线与声源移动轨迹的夹角。

当车辆位于传声器正侧方时，角度α＝90°，声压绝对值最大，如图1和图2中的波谷。故可以根据两传声器信号的谷值点的时间差t，计算车速。

并根据两传声器谷值到达的先后，确定车辆的行驶方向。

实施例2

如图5所示，在道路旁，沿汽车行驶方向的垂线方向布置两个传声器：第三传声器3和第四传声器4，传声器与车辆的距离为L。传声器实时采集汽车通过时的噪声，并设置传声器的采集触发阈值。当噪声信号幅值达到触发阈值时，对传声器信号进行记录分析。对记录的脉冲信号，进行低通滤波，滤波频率设置为20Hz，如图2所示。滤波后的信号为低频脉冲波，将脉冲波负半周设定为正弦信号，根据脉冲波的负半周信号确定汽车的通过时刻，进而计算车速。

在此种情况下，上述信号处理单元(可为图5中分析显示装置的一部分)包括第二信号处理模块，所述第二信号处理模块用于：

1)根据第三脉冲声波信号的谷值点、第四脉冲声波信号的谷值点以及所述设定距离，确定所述车辆与第三传声器3的第一距离或所述车辆与第四传声器4的第二距离；所述第三脉冲声波信号为所述第三传声器3采集的、所述车辆对应的声波信号，所述第四脉冲声波信号为所述第四传声器4采集的、所述车辆对应的声波信号。

2)根据所述第一距离和第一时间差或根据所述第二距离和第二时间差，计算所述车辆的速度；所述第一时间差为所述第三脉冲声波信号谷值点与所述第三脉冲声波信号第一目标点之间的时间差，所述第一目标点为所述三脉冲声波信号上幅值等于谷值的且时间早于谷值点的点；所述第二时间差为所述第四脉冲声波信号估值点与所述第四脉冲声波信号第二目标点之间的时间差，所述第二目标点为所述四脉冲声波信号上幅值等于谷值的且时间早于谷值点的点。

具体原理和计算过程如下：

参见图5，将汽车简化为点声源，其声压保持恒定，令其p₀。声源辐射声压与距离成反比，根据图6可知：

当车辆位于两传声器连线上时，角度α₃＝α₄＝0°，声压绝对值最大。

已知p₃(第三脉冲声波信号)，p₄(第四脉冲声波信号)和D，可得到车辆行驶轨迹与第四传声器4的垂线距离L。

当α₃＝45°时，车辆距第三传声器3的距离为L，p3为波谷值的该点即为上述第一目标点，在第三脉冲声波信号上测量谷值点与上述第一目标点之间的时间差t₁，计算得出：

当α₄＝45°时，车辆距第四传声器4的距离为L，p4为波谷值的该点即为上述第二目标点，在第四脉冲声波信号上测量谷值点与上述第二目标点之间的时间差t₂，计算得出：

本申请仅以传声器所在直线平行于道路以及垂直于道路两种情况为例进行了说明，当然，传声器所在直线还可以与道路呈一定的夹角，但基于本申请的原理，依然可以实现对车速的测量，这也在本申请的保护范围之内。

本申请提供的是一种被动探测法，具有成本低、隐蔽性能好、全天候、低功耗、算法简单、精度高、不易被干扰等突出优点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。