关键词：横向空间分辨力，主旁瓣抑制比，定位误差，鸣笛自动抓拍功能，多车同时鸣笛
前言
根据《道路交通安全违法行为处理程序规定》，交警用于执法的鸣笛抓拍系统应当由检定机构检定合格后，才可进行执法。而目前我国并没有关于鸣笛抓拍系统的检定规程，计量机构也就无法依据检定规程出具检定证书。鉴于鸣笛抓拍设备应用城市的拓展和数量的增加，制定相应的法规和技术文件迫在眉睫。本文是对于机动车鸣笛抓拍系统的校准方法进行分析探讨。
一.机动车鸣笛抓拍系统概述
机动车鸣笛抓拍系统的核心部件是声学探头，所谓的声学探头也叫声呐或空气声呐，实际上就是麦克风阵列，由很多麦克风组成，按照一定的规律排布形成。除了声学探头，车辆鸣笛抓拍系统还包含高清摄象机、主控计算机、显示屏以及补光灯等附件。鸣笛抓拍系统声源定位子系统根据声源定位和声纹识别，控制高清摄像机捕获乱鸣喇叭行为车辆的高清图片。通过智能相机的SDK获取抓拍图片中的全部车牌号码，并与声音定位位置进行匹配，筛选乱鸣喇叭车辆。
二.机动车鸣笛抓拍系统校准方法
基于机动车鸣笛系统的使用特性和设备主要参数，我们认为理想的机动车鸣笛抓拍系统校准方法应包含两个方面，即模拟检测和现场检测。模拟检测主要检测机动车鸣笛系统的声源定位能力，主要参数有横向空间分辨力，主旁瓣抑制比，定位误差。主要检测设备有：声频信号发生器，测量放大器，功率放大器，工作标准传声器，标准声源系统，消声室。现场试验主要检测机动车鸣笛系统的抓拍记录能力，主要参数有鸣笛自动抓拍,多车同时鸣笛。主要检测设备有：试验车辆，标准测速仪。
模拟检测操作步骤：
1.横向空间分辨力
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a)声频信号发生器1与2的输出分别接功率放大器1与2的输入,功率放大器1与2的输出分别接到标准声源1与标准声源2。
b)测量频点按1/3倍频程取点。在标准声源1正前方1m 处布置工作标准传声器,设定声频信号发生器1输出正弦信号的频率,调节输出电压幅值使工作标准传声器处的声压级比背景噪声高20dB以上;同样设置标准声源2。
c)移除工作标准传声器,将声源定位系统传声器阵列的中心点正对标准声源1与标准声源2连线的中心点,阵列与声源的中心位置相距1m。
d)将标准声源1和标准声源2调整至距离最近,标准声源1和标准声源2同时发出声信号。调节声源定位系统图形显示的动态范围为3dB,逐渐增大两声源之间的横向距离。每个距离间隔处的测量持续时间对于中心频率等于或小于160Hz的频带,测量时间至少为30s;中心频率等于或大于200Hz的频带,测量时间至少为10s。
e)增大两声源之间的横向距离直到成像图形上两声源成像的边界相切,此时读出成像图形上的标准声源1声压最大值处到其边界的距离r1 以及标准声源2声压最大值处到其边界的距离r2,则声源定位系统的横向空间分辨力R 可用公式计算得到。
R =r1 +r2
式中:
R——横向空间分辨力,mm;
r1——标准声源1在成像图形上(3dB 显示范围)声压最大值处到其边界的距
离,mm;
r2——标准声源2在成像图形上(3dB 显示范围)声压最大值处到其边界的距
离,mm。
2.主旁瓣抑制比
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a)在标准声源正前方1m 处布置工作标准传声器,设定声频信号发生器输出正弦信号的频率,调节输出电压幅值使标准传声器处声压级比背景噪声高40dB以上。
b)移除工作标准传声器,将声源定位系统传声器阵列的中心点正对标准声源的中心点,两中心位置相距1m。
c)标准声源发出声信号，从0dB开始逐渐增大声源定位系统图形显示的动态范围,直到成像图形上出现旁瓣,读出此时成像图形上的声源主瓣声压级最大值L1i与旁瓣声压级最大值L2i,用下列公式计算声源定位系统的主旁瓣抑制比Di。
Di =L1i -L2i
式中:
Di——声源定位系统的主旁瓣抑制比,dB;
L1i——主瓣最大声压级,dB;
L2i——旁瓣最大声压级,dB。
3.定位误差
a)在标准声源正前方1m 处布置工作标准传声器,设定声频信号发生器输出正弦信号的频率,调节输出电压幅值使标准传声器处声压级比背景噪声高40dB以上。
b)移除工作标准传声器,将声源定位系统传声器阵列的中心点正对标准声源的中心点,两中心位置相距1m。读出成像图形上实际声源中心点的坐标位置(x1i,y1i)。
c)标准声源发出声信号，调节声源定位系统图形显示的动态范围为3dB,读出声成像图形上声压最大值处的坐标位置(x2i,y2i),用下列公式计算声源定位系统的定位误差Mi。
Mi = .png)
式中:
Mi——声源定位系统的定位误差,mm;
(x1i,y1i)——成像图形上实际声源中心点的坐标位置,mm;
(x2i,y2i)——声成像图形上声压最大值处的坐标位置,mm。
现场检测操作步骤：
4.鸣笛自动抓拍功能
在有效抓拍区域内任意选择一个位置，试验车辆1s～2s内连续鸣笛三次，抓拍系统应自动抓拍生成有效的声成像图和声成像视频。回放声成像视频，视频上应叠加正确的声成像图，声成像图的显示和声音同步，可清晰判定出三次鸣笛声来自试验车辆。
5.多车同时鸣笛
两辆试验车在进入有效抓拍区域前按住喇叭，确保进入有效抓拍区域时，两辆试验车同时鸣笛直至离开有效抓拍区域。宜缓慢通过有效抓拍区域，通过时间不少于5s。抓拍系统自动生成其中至少一辆鸣笛车辆的有效抓拍记录。
参考文献：
1.JJF1496-2014《声源识别定位系统》中国计量出版社
2.JJG527-2015《固定式机动车雷达测速仪》中国计量出版社
论文作者:刘诚
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/17
标签：声源论文; 标准论文; 声压论文; 传声器论文; 机动车论文; 系统论文; 定位系统论文; 《科学与技术》2019年20期论文;