1 硬件规划
咱们规划的磕碰检测设备的原理框图如图1所示，首要选用声响传感器搜集各种声响信号，传感器输出的电信号经扩大电路扩大后，传入声响搜集芯片的模仿信号输入端。声响搜集芯片将模仿信号进行A/D转化后，送到DSP模块做进一步处理。DSP模块实时地处理所搜集到的声响信息，判别是否有车辆磕碰事端产生。存储器模块和DSP模块相连，用于贮存需求处理的数据和固化的代码数据，并为DSP模块运算时供给暂时存储空间。报警模块和通讯模块与外部救援中心相通讯，一旦DSP模块检测到车辆产生磕碰事端，报警模块就向外发送报警信息。下面别离介绍首要模块功用。
1.1 声响搜集模块
声响搜集模块运用%&&&&&%式声响传感器，采样频率为30Hz~18kHz，因为车辆噪声信号的频率一般不会超越10kHz，所以该声响传感器可很好的完结采样。声响传感器将搜集到的模仿信号送入扩大电路扩大后传送到声响搜集芯片。
声响搜集芯片选用TLV320AIC23B（简称AIC23），它是TI公司的一款高性能立体声响频编解码器芯片，具有48kHz带宽，能够满意包括噪声信号在内的声响信号的搜集要求。AIC23对搜集到的模仿信号进行双声道立体声A/D转化，能够在8kHz-96kHz的采样率下供给16bit、20bit、24bit和32bit的采样数据。本体系将外部声信号以32kHz采样频率搜集，每秒搜集32000个声响数据，并将搜集数据的长度设为16bit，这样A/D转化之后模仿信号变成了16位的数字信号。模仿信号转化为数字信号之后，AIC23将数据传输给DSP模块，供DSP模块作下一步处理。
本体系将AIC23的MODE引脚设置为O，操控接口设置为I2C的作业办法，AIC23与DSP模块的数据传输接口运用的是DSP形式。这样DSP模块就能够操控AIC23协同作业，并接纳AIC23搜集到的数据。
1.2 DSP模块
DSP模块是整个体系的中心，完结音频信号的搜集、操控、存储、处理以及与外界通讯等功用。选用的是TI公司出产的DSP芯片TMS320V-C5509（简称VC5509），它是一款性价比极高的16位定点DSP，具有多个高性能运算单元，体系时钟为144MHz，指令运算速度高达1OOMMACS，并且供给丰厚的片上扩展接口。
VC5509有两个多通道缓冲串行口（McBSP），McBSP具有与规范串行接口相同的基本功用，并在规范串行接口的根底之上对功用进行了扩展。本体系运用的语音搜集芯片AIC23就经过McBSP和DSP相衔接，其衔接示意图如图2所示。其间CLKX为发送时钟，CLKR为接纳时钟，它们都和AIC23的体系时钟BCLK相连。FSX和FSR完结发送和接纳的帧同步，对应AIC23的LRCIN和LRCOUT引脚。数据发送引脚DX和数据接纳引脚DR别离与AIC23的DIN和DOUT相连，完结串行数据发送和接纳操作。
VC5509还包括6个可编程的DMA通路，DMA操控器能够无需CPU介入而在内部存储器、外部存储器和芯片上外设之间传输数据，当操作完结之后，DMA操控器可向CPU宣布中止请求信号。该体系运用了一个DMA通道0，从数据搜集模块读入数据并写入外部存储器的特定方位。当数据搜集满了之后，DMA操控器将产生中止，操控DSP履行数据处理程序。DMA的运用减少了体系中止次数，显着进步了体系的运转速度。
关于声响搜集模块搜集到的声响数据，由DSP模块运转检测软件对其进行剖析，并判别外部是否产生了磕碰。DSP模块还引出一个IO口与报警和通讯模块相通讯，报警和通讯模块接纳此引脚的信号来判别是否产生磕碰以决议是否报警。
1.3 存储器模块
VC5509支撑一致的编址空间，片上内存的总容量为320kB，包括128k×16bit的RAM和32k×16bit的ROM，并能够依据用户的需求扩展到最大为8M×16bit的片外内存空间。本体系选用的是HY57V64芯片，是一个有4个1M×16bit逻辑阵列的SDRAM芯片。该芯片接纳并存储DSP模块传输过来的声信号数据，当DSP模块需求处理数据时也会从该芯片的特定方位读出相应的数据。
1.4 报警模块
报警模块配有GPS和GSM模块，获取方位和速度信息并与服务器进行通讯。DSP模块从报警模块的GPS模块取得车辆的速度和加速度信息并参加声信号信息进行辅佐核算。报警模块从DSP模块取得实时的车辆磕碰信息，一旦检测到磕碰信号，报警模块即向服务器报警。
2 软件和算法规划
咱们规划的体系软件是一个运转于DSP之上的程序，操控体系各模块作业，并完结算法核算。运用TI公司的CCS集成开发环境，用C语言和汇编语言进行编程。
该软件首要进行初始化，对VC5509和AIC23的运转参数进行装备。对VC5509芯片的锁相环装备时，将体系时钟设置为144kHz.对McBSP进行装备时，翻开VC5509的McBSP0并发动其进行输入输出操作。装备DMA0通道，使其作业于兼容形式并在中止时中止数据的传输。装备AIC23的作业形式为DSP形式并运用IIC办法传输数据。发动AIC23对声信号进行32k采样速率的采样。
初始化完毕后进行采样检测，经过采样检测，一旦发现搜集到的信号满意分帧条件，即搜集到的声信号长度满足1秒时，就履行主动声检测算法。
主动声检测算法读出数据并进行判别，假如检测到的对错磕碰事情，则持续履行采样检测以等候处理下一秒数据，这时软件在履行空循环；当主动声检测算法检测到的是磕碰事情，就向通讯模块传递信息，在GPS模块承认速度和方位信息之后就经过报警模块报警。此软件的流程如图3所示。
软件流程图中主动声检测算法的规划是中心部分，下面做要点介绍。因为不同声波信号的幅频特性和相频特性不同，不同声波信号在各个频率段的幅值也存在必定的差异。因而，可运用各个频率成分的能量改变来完结目标辨认。
主动声检测算法包括声响信号搜集和分帧、特征提取、特征降维、特征分类四部分，
其详细完结进程如下：
（1）搜集和分帧。将搜集到的信号按每2s分为一帧，帧与帧之间有1s的交叠。对32k采样率的芯片来说，即每一次只对2s的片段65536个点进行处理，在练习阶段两个片段之间有1/2重复。这样得到一组数据Datai（1≤i≤65535）。
（2）特征提取。对每一帧信号数据Datai（1≤i≤65535）施行DWT改换以得到频域信息，然后依据得到的频域信息核算能量的散布，以此作为辨认交通事端的特征。本算法选用DB1小波，对每一帧信号，先进行一层分化，然后高频系数进行两层完好的分化，低频系数进行10层单向分化得到18组数据。核算得到特征重量F=[E1，E2…E18]。
（3）特征降维。对特征提取后的信号量完结降维。在提取出的特征重量F的根底上，本算法选用根据主成分剖析（PCA）的反常点检测算法检测交通事端磕碰声。原特征F改换后得到公式为，其间H为PCA办法得到的投影矩阵。
（4）特征分类。搜集正常运转和交通事端时的车辆周围声响信号样本，并练习结构分类器，完结对行进进程中的声响分类。分类器拟输出两类分类成果：一类为正常运转声响，另一类为严重交通事端的磕碰声响。判别条件为：
其间为练习样本集的特征重量投影。n表明答应偏出给定区间Ii的最大个数，当n大于某个阈值时即为磕碰，反之则不为磕碰。
3 试验成果及剖析
体系试验所选用的试验样本总数为200个，分为磕碰样本和非磕碰样本两类，每类都为100个样本。磕碰样本搜集于车辆厂商的磕碰试验，非磕碰样本搜集于日常常见各类声响信号。其间磕碰样本的长度为10s，包括完好的车辆磕碰进程的声响，并混有刹车等常见噪声。非磕碰样本的长度为20s，分为自然环境类、音乐类和语音类等几种声响。在磕碰样本中，20个作为算法的练习样本，剩余的80个用于检测算法的作用。一般一般声响的频谱如图4 a）所示，而典型的磕碰声样本的频谱如图4 b）所示。
咱们的磕碰声检测仪在一个模仿的环境下进行测验，尽可能地复原实在场景。运用低失真功放设备重复对实在场景中搜集到的磕碰信号进行试验。并和文献中的试验成果进行了比照。其间全体成功率是对判别对的样本总数和试验样本总数的比值。试验成果示于表1.
由试验成果能够看出，不管对磕碰样本还对错磕碰样本，试验成果都十分精确，这说明本算法在规划上较为合理，在较小的搅扰下能够到达磕碰声分类的意图，和文献说到的成果比较，不管是磕碰样本还对错磕碰样本，精确度都有所进步。
4 完毕语
运用TMS3205509芯片做信号处理以及TLV320A%&&&&&%23B做搜集芯片的车辆磕碰报警设备，体积小、成本低。此设备运用分帧的办法对声信号进行形式辨认核算，以完结车辆磕碰的及时报警。试验成果表明，此体系可靠性高、延时较短、可及时宣布报警信号。此体系的使用可进步机动车辆驾乘人员的安全系数，然后下降驾乘人员的事故伤亡率，具有杰出的使用远景。
