专利名称：事件检测系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种事件检测系统。
在本发明的情境下，要检测的事件是诸如车祸、飞机低空飞行、窃贼闯入家庭等事件。希望能检测到这种事件的出现，并且作为响应采取适当的行动。例如，在居民区，低空飞行的飞机可能是危险的并因此而被禁止，并且附带的噪声可能打扰人们，人们可能会抱怨，但是这些人很难确定飞机的精确高度和轨迹。在破(门)窗而入的情况下，非常希望能够立即响应。在车祸情况下，希望尽快把应急人员引导到事故位置，并且安排指示交通离开所述事故位置。如果职员一直等到在场的人用电话请求紧急援助，那么可能已经过了很重要的几分钟。此外，在车祸后果中，可能出现法律问题汽车开得多快，当事人踩了刹车没有等。这些问题的回答可能会影响谁该负责并且必须支付损坏赔偿的问题。
从而，本发明的重要目的是提供一种不仅能够可靠地检测这种事件的发生，而且能够检测事件位置以及发生时间的事件检测系统。
依照本发明的一个重要方面，事件检测系统包括互连节点的通信网络，每个节点能够与至少一个邻近节点和/或中央控制站通信。每个节点包括至少一个麦克风，所述麦克风布置在户外，或至少布置得使户外声音可以自由到达该麦克风。每个节点还具有关于其位置的信息；在优选实施例中，每个节点包括GPS接收器，用于接收来自众所周知的GPS系统卫星的信号，提供位置信息。此外，所有节点与准确地同步的时钟装置相关联；在优选实施例中，每个节点包括GPS接收器，用于接收来自众所周知的GPS系统卫星的信号，提供准确的时间信息。
优选地是，所述节点布置成相互距离的数量级为10-100m的阵列。在非常适当的实施例中，节点与街道照明电枢或路灯杆相关联，在实践中它们之间的相互距离的数量级典型情况下大约为30m。节点之间的通信可以借助任何适当的装置来进行，有线或无线，例如通过电话，但优选地是经由光链路来进行通信。
每个节点包括声音处理电路，能够处理相应麦克风的输出信号，并且被设计成用于检测预先确定的特有声音模式的出现。例如，汽车碰撞生成伴有非常特有的声音的声音，经过适当的声音处理，可以很容易地把该声音与正常的交通噪声区分开来。同样，可以很容易地把阻塞车轮的汽车拼命地试图紧急刹车的尖锐噪声与正常的交通噪声区分开来。即使安全气囊急速膨胀生成伴有非常特有的声音的声音，也可以很容易地将其与正常的交通噪声区分开来。同样，可以容易地区分玻璃破碎的声音。
声音处理的第一部分由节点的声音处理电路执行。从而，每个节点能够确定在其周围(或者更好的在其声音检测区域内)是否发生了一个或多个预先确定的事件。如果是这样的话，把所检测的事件连同关于节点位置和检测时间的信息一起，传送到中央站。
中央位置接收来自多个节点的输入，这个数目取决于声音的响度。通过比较在其输入信号中所包含的定时信息，中央位置能够相当准确地确定音频源的位置、其移动方向等。此外，中央位置能够相当准确地确定事件的发生时间。
在优选实施例中，每个节点包括缓冲器，用于存储预定量的输入信号，例如30秒的环境声音。于是，要是发生事件的话，存储紧挨在该事件之前的时间段的声音以供稍后分析就是可行的。
将要参考附图通过以下描述进一步解释本发明的这些及其它方面、特征和优点，其中相同的附图标记表明相同的或相似的部分，并且其中
图1示意地示出了在街道十字路口的交通情况的俯视图；图2是示意地举例说明了节点元件的框图；图3是示意地举例说明了由节点所拾取声音的曲线图。
图1示意地示出了街道十字路口1的俯视图，其中路旁街道2与主街道3相交。街道2、3具有安装在灯柱(为了清楚起见而没有示出)上的街道照明电枢6。每个照明电枢6具有依照本发明的事件检测系统100的节点10。这些节点10相互协作来处理并识别户外声音。如图2所示，每个节点10包括麦克风11，所述麦克风11被安装成使得它可以接收户外声音。每个节点2还包括声音处理电路17，具有耦合来接收麦克风11的输出信号的输入端。声音处理电路17能够处理相应麦克风11的输出信号；更特别地是，所述声音处理电路被设计成用于检测预先确定的特有声音模式的出现。
事件检测系统100还包括中央站200，在如图1所示的实施例中，所述中央站200与节点10之一相关联。所有节点能够直接或经由其它节点间接地与此中央站200通信。
每个节点还包括信号缓冲器16，具有移位存储器(先进先出)的体系结构，并且具有用于存储大约等于30秒的麦克风11信号的能力。显然信号缓冲器16的大小可以比30秒更大，也可以更小。
每个节点10还包括位置装置12，被配置成提供关于节点10位置的信息。此位置装置12可以是简单的存储器，由制造商或由把节点10安装在适当的位置的人员来把位置坐标存储在其中。然而优选地是，位置装置12包括所示的GPS接收器，用于接收来自GPS系统卫星的GPS信号。由于GPS系统对本领域技术人员来说是公知的，所以在这里没必要更详细地解释此系统；只要GPS信号允许经过适当设计的接收器能够计算其位置坐标就足够了。
每个节点10还包括时钟装置13，被配置成提供关于日期和本地时间的信息。此时钟装置13原则上可以是任何通用的时钟信号发生器，具有足够的准确度，但是所有节点的所有时钟装置的时钟信号应该是同步的。优选地是，时钟装置13包括时钟信号接收器，用于接收例如由中央站200所产生的通用时钟信号。在最优选实施例中，时钟装置13包括所示的GPS接收器，用于接收来自GPS系统卫星的GPS信号。由于GPS系统对本领域技术人员来说是公知的，所以这里没必要更详细地解释此系统；只要所述GPS包含准确的定时信息就足够了。
第一汽车A在主街道3上行驶；第二汽车B从路旁街道2上接近。当A看见B时，他试图刹车，导致产生刹车印记4，其车轮受阻，但是太迟了还是撞车了。碰撞产生声波，以W表示，所述声波被节点10的麦克风11拾取。由碰撞所产生的声音具有非常特有的声模式，该非常特有的声模式被节点10的声音处理电路17所识别，以致声音处理电路17判定发生了“碰撞”事件。
响应于检测到碰撞(或其它事件)的发生，每个声音处理电路17被编程来向中央站200通知此事件。在其与中央站200的通信中，声音处理电路17包括关于相应节点10位置的信息，以及关于该事件发生时间的信息。在这方面应当注意，每个节点可以接收唯一标识号(ID)；如果中央站200包括使节点I D与它们各自的位置相关的存储器(例如表)，那么声音处理电路17可以简单地把其ID传送到中央站200，并且位置装置12可以仅仅包括其中包含节点ID的小存储器。
对本领域技术人员来说清楚的是，约接近于碰撞地方的节点比位于较远地方的节点能越早地接收到特有声音模式。从而，通过比较包含在来自节点的输入信号中的位置和时间信息，中央站200能够计算所述事件的确切时间和位置。
依照这种计算，中央站200将考虑声波在空气中的传播速度(声速)。从而，声波的传播时间对应于传播路径的长度。在第一近似中，可以假定声速在所有位置并且沿各个方向具有相同的值，此值是已知值(大约300m/s)。于是，声波W将具有以事件位置为中心的圆形，如图1中所举例说明。于是，计算声音的原点就相对容易了，这是本领域技术人员应当理解的。然而，在实践中可以证实在广阔区域内声速并不是均匀分布的。传播速度可能受到风速的影响，这可以形象化为声波形状的变形。诸如建筑物之类的物体也可以迫使声波绕道而行，实际上也导致声波变形。这种影响可能会影响中央站200能够计算事件位置的准确度。
在优选实施例中，本发明的事件检测系统能够补偿这些影响。更特别地是，所述系统可以具有测量装置，所述测量装置能够向中央站200产生用于表示声速的信号。
在一个实施例中，一个或多个节点10(优选为所有节点)包括风传感器22，即能够产生表示风向和风速的信号的传感器。由于这种风传感器本身是已知的，所以在这里没必要更详细地解释其设计与怎样起作用。
节点10可以被设计成用于有规律地甚至持续地向中央站200发送风速和风向信息。然而，这是不必要的。通常，如果节点在检测到事件并且将其向中央站200通知时还包括风速和风向信息就是足够的。
对本领域技术人员来说清楚的是，中央站200在具有关于大量位置的风速和风向信息时能够在计算事件的位置时考虑这些信息，所述大量位置优选对应于节点的位置。
应当注意，该系统还可以附加地或作为选择地包括没有安装在节点的一个或多个风传感器，所述风传感器还能够例如经由节点向中央站200传送风信息。
在另一实施例中，一个或多个节点10(优选为所有节点)包括能够产生导频音的扬声器31。当接收来自中央站200的确定指令时，节点的扬声器控制器30可以驱动相应的扬声器31发出具有预先确定的持续时间和频谱的声音(例如，基本上只具有一个预先确定的音调或音调的组合)。此声音将要被周围节点的麦克风11所拾取，所述节点将把此事实连同收到时间一起传送到中央站200。这种扬声器控制器30也可以或多或少地自主驱动相应的扬声器31以便发出引导声音，所述声音被编码以便能够包含传输的时间和位置(节点ID)。在这两种情况中，中央站200将具有由其支配的、关于传输的时间和位置的信息以及关于收到的时间和位置的信息，所以对于发送节点A和接收节点B的每个组合，中央站200能够计算传播时间，即信号从A行进到B所需要的时间。特别地是，如果中央站200还接收使它能计算信号从B行进到A所需要的时间的信息，那么中央站200能够计算在A与B之间的风速。根据这种传播时间测量和/或风速测量，中央站200可以更准确地计算事件位置，这是本领域技术人员应当理解的。
应当注意，该系统还可以附加地或作为选择地包括没有安装在节点的一个或多个导频音产生器，所述导频音产生器还能够例如经由节点与中央站200通信。
图3是以举例形式示意地举例说明由节点10A所接收的作为时间(横轴)函数的声模式S(纵轴)的曲线图。在时间t0，此节点的声音处理电路17检测到汽车碰撞的特有声音模式。从t0-M到t0的时间间隔对应于当前存在于信号缓冲器16的信号。这些信号可以表示汽车A在时间t1通过节点10A，而在时间t2开始刹车。在节点10具有所提及到的信号缓冲器16的优选实施例中，把每个声音处理电路17编程为响应于检测到碰撞(或其它事件)的发生，还向中央站200传送其信号缓冲器16的内容。使用几个节点的信号缓冲器的内容，中央站200例如能够计算何时并且何地汽车开始刹车，并且能够计算就在驾驶员踩刹车之前每个汽车那时开得有多块。
中央站200可以被编程来被动地等待节点10发送数据。然而优选地是，中央站200能够向单个节点发送命令，使这种节点向中央站200传送它们信号缓冲器16的内容。所以，即便节点还没有检测到事件，那么这种节点的信号缓冲器16的内容也可以由中央站200使用。从而，根据信号缓冲器16的大小，关于汽车A的位置，进而是它的速度，可以在历史记录中更向后地对其跟踪。
就在事件发生之后不久，中央站200就得知了此事，并且中央站200还知道该事件的位置以及事件的性质。中央站200可以被设计成用于通过诸如向援救服务、警察等发送呼叫来采取行动。
在优选实施例中，一个或多个节点(优选为每个节点10)还装备有摄像机14，能够从其周围的场景拍摄视频图像，在这种情况下处理电路17可以被编程来向中央站200发送视频信号。摄像机14可以持续地保持活动，但是摄像机14也可以只由中央站200作为响应于检测到事件的动作而激活。从而，确保只是那些在事件位置附近的摄影机在起作用。
利用这种受其支配的摄影图片，控制人员能够迅速地估计形势，并且如果必要的话采取进一步行动。中央站200还可以具有视频处理能力，以便使形势估计以及采取动作自动化。进一步的动作可以包括控制交通灯。例如，在图1所描述的形势中，假定十字路口具有交通灯为了防止交通混乱，除用于预计援救服务接近现场的道路的灯之外，中央站200可以设置所有的交通灯为红色，以便使交通能疏散用于援救服务的道路并且使他们能够自由进入。这种动作可以是自动的，但是也可以由监视人员来进行。
另一方面，在节点包括摄像机的优选实施例中，这种摄影机可以持续地起作用。处理装置17可以具有图像处理软件，以便检测事件的发生，诸如超速、闯红灯或可能的犯罪活动。如果检测到这种事件，那么通知中央站200，并且向中央站200发送一个或多个视频图像，在那里存储这些图像以用作证据。应当注意，常规的交通摄影机需要照相胶片，其需要被装入摄影机，不久之后被取走，显影等。
图像处理软件还使处理装置17能“读取”牌照。中央站200可以向所有节点10发布信息具有某个牌照的某个汽车已经被偷窃了。每个处理装置17在附带存储器中存储此信息。处理装置17处理来自摄影机14的图像，识别汽车，识别所述汽车的牌照，并且识别所述牌照的牌照号码。处理装置17把此汽车牌照号码与其存储器中的信息相比较。在匹配情况下，处理装置17确定事件正在发生，即被盗汽车正在通过，并且向中央站200发送信息。处理装置17的图像处理软件使得被盗汽车的速度和方向得以确定。可以“警告”邻近节点要特别留意此汽车牌照号码，以便加速邻近节点的检测。
优选地是，一个或多个节点10(更为优选地是每个节点10)还包括天气检测器和/或地震检测器24。例如，天气检测器可以包括温度传感器21、风传感器22、雨传感器23等。
来自传感器21、22、23的读数可以被连续地或有规律地传送到中央站200，以便该系统总体上构成精细复杂的气象站，还可以包括气压传感器、湿度传感器等。处理电路17还可以被设计成用于监视天气传感器21、22、23以获知可能对交通安全造成影响的事件，诸如大雨、大风、冰冻降温等。如果检测到这种事件，那么处理电路17可以将此传送到中央站200，所述中央站200例如经由无线电可以安排要发布的公共警告，以便汽车驾驶员可以在他们的汽车收音机上听到此警告。汽车也可以具有使它们能直接与节点10通信的通信装置，在这种情况下节点可以直接向汽车发送天气信息。作为响应，这种汽车的车载控制装置可以自动地开启或关闭像加热设备、空调设备、风档雨雪刷等设备。
反之，现代汽车可以具有一个或多个天气传感器，例如雨量传感器、温度传感器等。汽车可以具有使它们能直接与节点10通信的通信装置，在这种情况下汽车可以向所述节点传送它们的天气传感器的读数。
对本领域技术人员来说清楚的是，本发明不局限于上述示例性实施例，在所附权利要求限定的本发明的保护范围内可以进行各种变化和修改。
在上述中，已经参考框图解释了本发明，所述框图举例说明了依照本发明装置的功能块。应当理解，这些功能块的一个或多个可以用硬件来实现，其中这种功能块的功能由单个硬件组件来执行，但是这些功能块的一个或多个也可以用软件来实现，以便这种功能块的功能由计算机程序的一个或多个程序行或可编程装置来执行，所述可编程装置诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器等。
权利要求
1.事件检测系统(100)，包括互连并协作的节点(10)和中央控制站(200)的通信网络，其中每个节点能够与至少一个邻近节点和/或中央控制站通信，每个节点包括至少一个麦克风(11)，被配置成接收户外声音；位置装置(12)，提供关于其位置的信息；时钟装置(13)，提供时间信息；处理电路(17)，能够处理相应麦克风(11)的输出信号，所述处理电路(17)被设计成用于检测预先确定的特有声音模式的出现，并且如果检测到预先确定的特有声音模式出现，那么把所检测的事件连同关于所述节点的位置和检测时间的信息一起，传送到中央站(200)；其中准确地使所有节点的时钟装置(13)同步；并且其中中央站(200)被设计成用于处理从多个节点所接收的信息，并且确定事件的位置和事件的发生时间。
2.如权利要求1所述的系统，其中每个节点包括用于接收GPS信号的GPS接收器(12，13)，所述GPS信号包含准确的位置信息和准确的时间信息。
3.如权利要求1所述的系统，其中中央站(200)被设计成当计算事件的位置时，考虑声波的传播速度。
4.如权利要求3所述的系统，其中声波的传播速度取常量。
5.如权利要求3所述的系统，其中中央站(200)被设计成用于补偿传播速度的偏差。
6.如权利要求5所述的系统，还包括至少一个风传感器(22)，能够产生用于表示风向和风速的信号。
7.如权利要求5所述的系统，还包括至少一个扬声器(31)，能够产生导频音。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述节点布置成相互距离的数量级为10-100m的阵列。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述节点与街道照明电枢(6)或路灯杆相关联。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述节点被设计成经由光链路来通信。
11.如权利要求1所述的系统，其中每个节点包括缓冲器(16)，所述缓冲器(16)具有足以存储预先确定量的输入信号的大小，所述预先确定量的输入信号例如对应于30秒的声音。
12.如权利要求1所述的系统，其中每个节点还包括摄像机(14)。
13.如权利要求12所述的系统，其中节点(10)的摄像机(14)由中央站(200)响应于检测到事件来激活。
14.如权利要求12所述的系统，其中处理装置(17)具有图像处理软件。
15.如权利要求14所述的系统，其中图像处理软件能够识别诸如超速、闯红灯或可能的犯罪活动之类的事件。
16.如权利要求14所述的系统，其中图像处理软件能够读取牌照。
17.如权利要求15或16所述的系统，其中处理装置(17)被设计成用于向中央站(200)发送一个或多个视频图像。
18.如权利要求16所述的系统，其中中央站(200)被设计成用于向节点(10)传送所想要的牌照号码，并且其中处理装置(17)被设计成用于把摄影图像的牌照号码与所想要的牌照号码相比较。
19.如权利要求1所述的系统，节点(10)还包括来自下述组的至少一个传感器，所述组包括温度传感器(21)、风传感器(22)、雨传感器(23)、地震检测器(24)、气压传感器、湿度传感器。
20.如权利要求19所述的系统，其中处理电路(17)被设计成用于监视所述传感器以获知可能对交通安全有影响的事件，并且把这种事件传送到中央站。
21.如权利要求1所述的系统，其中所述节点适于与单个汽车通信。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述节点被设计成用于向通过的汽车传送天气信息。
23.一种适于于权利要求1所述的系统的节点通信的交通工具。
24.如权利要求23所述的交通工具，包括适于响应于接收来自权利要求17所述的系统的节点的天气信息，而自动地开启或关闭像加热设备、空调设备、风档雨雪刷等设备的控制装置。
25.如权利要求23所述的交通工具，包括一个或多个天气传感器，所述天气传感器适于向节点(10)传送其天气传感器的读数。
全文摘要
一种事件检测系统(100)，包括互连节点(10)和中央控制站(200)的通信网络，其中每个节点能够与至少一个邻近节点和/或中央控制站通信，每个节点包括至少一个麦克风(11)；GPS接收器(12，13)，用于提供关于其位置的信息并且提供时间信息；处理电路(17)，能够处理麦克风信号，所述处理电路(17)被设计成用于检测预先确定的特有声音模式的出现，并且如果检测到预先确定的特有声音模式出现，那么把所检测的事件连同关于所述节点的位置和检测时间的信息一起，传送到中央站；其中所述中央站被设计成用于处理从节点接收的信息，并且确定音频源的位置和事件的发生时间。
文档编号H04B10/10GK1784701SQ200480012110
公开日2006年6月7日 申请日期2004年5月5日 优先权日2003年5月7日
发明者M·H·J·德赖耶尔, P·H·A·达明克, M·L·A·斯塔森, S·T·科拉克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司