一种基于声音方位识别的车载智能监控系统的制作方法

本实用新型涉及车载监控技术领域，具体涉及一种基于声音方位识别的车载智能监控系统。

背景技术：

行车记录仪是记录车辆行驶途中的视频等相关资讯的仪器。安装行车记录仪后，能够记录汽车行驶全过程的视频图像和声音，可为交通事故提供证据。近年来，行车记录仪现已成为了车辆必配的车载电器。行车记录仪厂家也顺应潮流，不断推出新功能来完善车辆的实时监控功能，其中最为常用的功能是将行车记录仪作停车监控之用。将行车记录仪用作停车监控之用，能够记录汽车在停车熄火过程中的视频，为责任事故提供证据。

然而，行车记录仪要想在停车的时候使用，需要解决如下两个问题：

首先是电源问题。由于行车记录仪自带电池的待机时间都不长，因此，一般情况下汽车记录仪是借助汽车电量进行工作的，当汽车熄火后记录仪工作就会停止。虽然，借助汽车自身电瓶电源能够在汽车熄火后为行车记录仪进行持续供电，但若汽车熄火的时间较长时，也会造成电瓶的电量耗尽，使得汽车无法点火启动。

其次是存储空间的问题。如果要把行车记录仪拍下来的视频全部保存起来，哪怕视频的压缩技术再成熟，最后加到一起也是个天文数字。因此，一般情况下汽车记录仪都是采用循环录制的方式，即当汽车记录仪的存储空间快满的时候，记录仪自动删除时间最靠前的一段，来存储新录制的视频，这样车主实际上只能查看到最近一段时间的视频，若事故发生在较长时间之前，则无法查看，从而失去了停车监控的作用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是目前行车记录仪在停车后进行实时停车监控中所出现的耗能及耗存储空间的问题，提供一种基于声音方位识别的车载智能监控系统。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于声音方位识别的车载智能监控系统，主要由2路以上的声音采集模块、无线传输模块、微处理器、电机驱动模块、转向电机和摄像头组成；每路声音采集模块包括声音识别电路和声音幅值检测电路；其中声音识别电路的输出端直接连接微处理器的一个输入端；声音幅值检测电路经由无线传输模块连接微处理器的另一个输入端；微处理器的一个输出端经由电机驱动模块连接转向电机；摄像头安装在转向电机上；微处理器的另一个输出端连接摄像头的拍摄启动控制端。

上述方案中，声音识别电路包括麦克风MIC、三极管T1、比较器U1、LED二极管D1、电阻R1-R6、可变电阻R7以及电容C1-C4；电阻R6和电容C3相并联后，并接在麦克风MIC的两端；麦克风MIC的一端同时连接电阻R1的一端和电容C2的一端；电容C2的另一端同时电阻R2的一端和三极管T1的基极；三极管T1的集电极同时连接电阻R3的一端、电容C4的一端和比较器U1的反相输入端；电容C1的一端和电阻R1-R3的另一端接电源电压VDD；电容C1的另一端、麦克风MIC的另一端、三极管T1的发射极和电容C4的另一端接地GND；可变电阻R7的一端接电源电压VDD，可变电阻R7的另一端接地GND，可变电阻R7的控制端接比较器U1的同相输入端；电阻R4的一端接比较器U1的输出端，另一端接电源电压VDD；电阻R5的一端与LED二极管D1的阴极连接，电阻R5的另一端接比较器U1的输出端，LED二极管D1的阳极接电源电压VDD；比较器U1的输出端形成声音识别电路的输出端。

上述方案中，声音幅值检测电路包括麦克风MIC、运算放大器U2、二极管D2、电阻R8-R14、可变电阻R15以及电容C5-C7；电阻R8的一端连接麦克风MIC的一端，麦克风MIC的另一端接地GND；电阻R8的另一端同时连接二极管D2的阳极和电阻R10的一端；二极管D2的阴极同时连接电容C5的一端、电阻R11的一端和电阻R9的一端；电阻R9的另一端同时连接电容C6的一端、电阻R12的一端和运算放大器U2的同相输入端；电阻R10的另一端、电容C5的另一端、电阻R11的另一端、电容C6的另一端和电阻R12的另一端同时接地GND；运算放大器U2的反向输入端同时连接电阻R13的一端、电阻R14的一端和电容C7的一端；电阻R13的另一端接可变电阻R15的一端和可变电阻R15控制端，可变电阻R15的另一端和电容C7的另一端同时接运算放大器U2的输出端；电阻R14的另一端接地GND；运算放大器U2的输出端形成声音幅值检测电路的输出端。

作为改进，声音幅值检测电路还进一步包括电容C8和电容C9；电容C8的一端、电容C9的一端和运算放大器U2的电源正端同时接电源正极VSS，电容C8的另一端和电容C9的另一端同时接地GND。

上述方案中，同一路声音采集模块的声音识别电路和声音幅值检测电路共用1个麦克风MIC。

上述方案中，声音采集模块为4路，这4路声音采集模块分别安装在汽车的前侧、后侧、左侧和右侧。

作为改进，所述车载智能监控系统还进一步包括信息显示模块，该信息显示模块的输入端与微处理器的输出端连接。

上述方案中，无线传输模块的数量既可以为1个；可以与声音采集模块的数量一致，即每路声音采集模块配有1个无线传输模块；

与现有技术相比，本实用新型能够在停车无人监守情况下，智能识别声音强度和方位，有针对性的开启电源进行监控录制，从而节约能源消耗和数据存储空间。

附图说明

图1为一种基于声音方位识别的车载智能监控系统的原理框图。

图2为声音识别电路的原理图。

图3为声音幅值检测电路的原理图。

图4为声音采集模块流程图。

图5为微控制器接收流程图。

具体实施方式

一种基于声音方位识别的车载智能监控系统，如图1所示，主要由2路以上的声音采集模块、2个以上的无线传输模块、微处理器、信息显示模块、电机驱动模块、转向电机和摄像头组成。每路声音采集模块包括声音识别电路和声音幅值检测电路。声音识别电路采用有线方式与微处理器连接，声音幅值检测电路则采用无线方式与微处理器连接。声音识别电路的输出端直接连接微处理器的一个输入端。声音幅值检测电路经由无线传输模块连接微处理器的另一个输入端。微处理器的一个输出端经由电机驱动模块连接转向电机。摄像头安装在转向电机上。微处理器的另一个输出端连接摄像头的拍摄启动控制端。信息显示模块的输入端与微处理器的输出端连接。

声音采集模块检测声音的强度和方位信息。所述的声音采集模块在本实用新型中存在两种方式，其一是数字量传输，表征某特定方向上是否有声音存在，由声音识别电路实现；其二是测量声音幅度信息，通过A/D采集和一定量的平均值滤波表征某特定方向上声音的大小，由声音幅值检测电路实现。

参见图2，声音识别电路用于监测声音是否存在，包括麦克风MIC、三极管T1、比较器U1、LED二极管D1、电阻R1-R6、可变电阻R7以及电容C1-C4。电阻R6和电容C3相并联后，并接在麦克风MIC的两端。麦克风MIC的一端同时连接电阻R1的一端和电容C2的一端。电容C2的另一端同时电阻R2的一端和三极管T1的基极。三极管T1的集电极同时连接电阻R3的一端、电容C4的一端和比较器U1的反相输入端。电容C1的一端和电阻R1-R3的另一端接电源电压VDD。电容C1的另一端、麦克风MIC的另一端、三极管T1的发射极和电容C4的另一端接地GND。可变电阻R7的一端接电源电压VDD，可变电阻R7的另一端接地GND，可变电阻R7的控制端接比较器U1的同相输入端。电阻R4的一端接比较器U1的输出端，另一端接电源电压VDD。电阻R5的一端与LED二极管D1的阴极连接，电阻R5的另一端接比较器U1的输出端，LED二极管D1的阳极接电源电压VDD。比较器U1的输出端形成声音识别电路的输出端。在本实用新型中，比较器U1的电源正端接电源电压VDD；比较器U1的电源负端接地GND。

实现了将声音的模拟信息数字化的过程，在声音信号传出时，LED二极管D1也会随着声音信号的闪烁。电容C3和电阻R6是对声音信号中的高频成分进行滤除，这是由于高频成分信号可能会是由于器件的噪声产生，这个噪声会对系统造成很大的影响甚至是误判。采集的声音信号经过电容C2耦合，经过9014三极管T1进行一定的放大，输出的信号再次通过电容C4将高频信号滤除，此时是消除三极管T1在放大过程中产生的高频影响。输出的信号直接与LM393比较器U1的反向输入端连接。其中LM393比较器U1的同向输入端连接到经过精调电阻分压形成的电压。通过适当的调节，可以调节电路检测声音信号的灵敏度。当声音的幅度通过放大之后大于电阻分压的电压时，反向器输出的信号就变为低电平，当无声音时，就默认为高电平。由于声音信号是连续的波形信号，因此比较器输出的是一系列的脉冲信号，后级输出经无线传输模块与微控制器连接。当声音信号经过采集之后，采用LM386进行信号的放大，LM386是TI公司专门用于音频级别的功率放大器，其芯片内部已经设置固定为20倍的增益，若需要增益大于20，则在芯片的一脚与八脚外接电阻和电容，使其增益设置为20～200之间。在本实用新型系统中，设置的增益系数大致为150倍，通过这样的放大，声音的幅度范围可以设置为0～3v之间，便于后级的处理。

参见图3，声音幅值检测电路监测声音的具体强度，包括麦克风MIC、运算放大器U2、二极管D2、电阻R8-R14、可变电阻R15以及电容C5-C7。电阻R8的一端连接麦克风MIC的一端，麦克风MIC的另一端接地GND。电阻R8的另一端同时连接二极管D2的阳极和电阻R10的一端。二极管D2的阴极同时连接电容C5的一端、电阻R11的一端和电阻R9的一端。电阻R9的另一端同时连接电容C6的一端、电阻R12的一端和运算放大器U2的同相输入端。电阻R10的另一端、电容C5的另一端、电阻R11的另一端、电容C6的另一端和电阻R12的另一端同时接地GND。运算放大器U2的反向输入端同时连接电阻R13的一端、电阻R14的一端和电容C7的一端。电阻R13的另一端接可变电阻R15的一端和可变电阻R15控制端，可变电阻R15的另一端和电容C7的另一端同时接运算放大器U2的输出端。电阻R14的另一端接地GND。运算放大器U2的输出端形成声音幅值检测电路的输出端。在实用新型中，比较器U1的电源正端经由普通电容C8和电解电容C9接电源正极VSS，即电容C8的一端、电容C9的一端和运算放大器U2的电源正端同时接电源正极VSS，电容C8的另一端和电容C9的另一端同时接地GND；比较器U1的电源负端接电源负极-VSS。

采用LM358运算放大器U2进行峰值检测。基于LM358运算放大器U2构成峰值检测原理如下：由于声音信号幅度较大，在前级采用分压电路将信号幅度减半，在信号的正半周时，检波二极管导通，对电容和电阻构成的RC滤波器进行充电，后级的电容C6和电阻R12构成的滤波器，由于电容C6和电阻R12的参数很大，导致其时间常数也相对较大，这样使得充电的速度大于放电的速度。电容两端的电压可以保持在最大电压处，后级的运算放大器构成射级跟随器电路，起到隔离作用，进而完成峰值检测。在该电路中能够很好的检测出声音的幅度信息，电路在低频效果时表现极为良好，通过接信号源与示波器观察，发现该电路可在10Hz左右的信号能够正常的检测出幅度值，能够很好的满足系统的需求。

声音识别电路和声音幅值检测电路可以各设一个麦克风MIC来对声音进行采集，但考虑到成本和可靠性的原因，在本实用新型优选实施例中，同一路声音采集模块的声音识别电路和声音幅值检测电路共用1个麦克风MIC。

根据客户需求和采集精度的需要配备声音采集模块的路数，每路声音采集模块采用不同的编码标记，声音的传递存在延迟，不同方位的声音传递至系统时，距离声源位置最近的采集点将最先监测到声音脉冲，从而判断出声源方位。在本实用新型优选实施例中，声音采集模块为4路，这4路声音采集模块分别安装在汽车的前侧、后侧、左侧和右侧。采用4个声音采集点，分别部署于“十”字型框架的各端。在前后左右4个方位放置信号采集点，当微控制器需要进行声音采集时，将四个采集点信号开启检测模式。