基于声学的环境感知方法及系统与流程

本申请涉及移动载具的环境感知与自主控制技术领域，具体而言，涉及一种基于声学的环境感知方法及系统。

背景技术：

交通工具是人类社会重要的生产工具和生活工具之一，随着科学技术的进步与人类对工作与生活的舒适性、便利性、多样性要求的不断增加，使人类对交通工具提出了更高的要求。随着智能汽车等交通工具技术的不断发展，各种各样自动驾驶技术也不断发展。在自动驾驶技术发展过程中，如何及时识别对方载具的位置，如何让处于相同交通环境下的其他载具及时感知到己方载具的位置，是提高辅助驾驶以及自动驾驶安全性的基本保证。

目前的已知技术中，应用于辅助驾驶以及自动驾驶技术中的目标位置感知技术，主要采用激光雷达、视觉成像、超声波雷达等技术实现对目标的感知技术。其中，激光雷达测量距离远、精度高，但是视角相对狭小，在雾霾等能见度较低的气象条件下使用受限制；视觉成像可以区分动静目标，但是不具备测距功能，而超声波雷达作用距离近。考虑到自身传感器件受自然环境，特别是对气象条件影响较大，且价格昂贵，因此传统方式存在系统环境适应性较低、成本高的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种基于声学的环境感知方法及系统，以改善现有技术中存在系统环境适应性较低，以及成本高的问题。

本申请实施例提供了一种基于声学的环境感知方法，应用于第一载具，所述方法包括：向周围环境发射第一载具环境感知声学信号后，接收周围环境中的至少一个物体反馈回的第一载具环境反馈声学信号，所述至少一个物体中包括第二载具；接收所述第二载具发射的第二载具运动状态声学信号，所述第二载具运动状态声学信号用于表征所述第二载具的运动状态；基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

在上述实现过程中，综合第一载具环境反馈声学信号以及第二载具发来的第二载具运动状态声学信号确定周围环境中物体相对于第一载具的位置关系和运动关系，基于两个信号在融合判定过程中的相互验证和调整，提高了第一载具对周围环境中物体状态的识别精确度和准确率，同时提高了位置及运动状态测算的可靠性。

进一步地，所述第一载具环境感知声学信号包括第一载具声学信号和第一载具超声信号，所述第一载具环境反馈声学信号包括第一载具声学反馈信号和第一载具超声反馈信号，所述向周围环境发射第一载具环境感知声学信号后，接收周围环境中的至少一个物体反馈回的第一载具环境反馈声学信号，包括：向周围环境发射所述第一载具声学信号和所述第一载具超声信号；接收周围环境中的所述至少一个物体反射回的所述第一载具声学反馈信号和所述第一载具超声反馈信号。

在上述实现过程中，同时接收第一载具声学反馈信号和第一载具超声反馈信号进行后续计算，基于不同频率声波信号的传输特点，通过频率较低的第一载具声学反馈信号获得距离第一载具较远的环境目标的信息，通过频率较高的第一载具超声反馈信号获得距离第一载具较近的环境目标的信息，提高了获取的环境目标的信息的精确度。

进一步地，在所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系之前，所述方法还包括：接收所述第二载具发射的第二环境感知声学信号和环境噪声；所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系，包括：基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述第二环境感知声学信号和所述环境噪声确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

在上述实现过程中，综合第二载具发射的第二环境感知声学信号以及周围环境的环境噪声对周围环境中的载具等物体进行识别，提高了位置关系及运动关系的识别准确度。

进一步地，在所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系之前，所述方法还包括：采集周围环境的图像信息；所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系，包括：基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述图像信息确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

在上述实现过程中，在原有声学信号的基础上，将图像信息作为参考信息对周围环境中的载具等物体进行识别，提高了位置关系及运动关系的识别准确度。

进一步地，所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系，包括：获得所述第一载具环境感知声学信号和所述第一载具环境反馈声学信号在特征上的差异值，所述特征包括时间、空间、频率和幅度中的至少一种；基于所述差异值和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

在上述实现过程中，具体基于第一载具环境感知声学信号和第一载具环境反馈声学信号在时间、空间、频率和幅度上的差异值确定周围环境中的物体的位置和相对运动状态，进一步提高了识别精确度。

进一步地，在所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系之后，所述方法还包括：基于所述位置关系和所述运动关系生成载具行驶环境模拟图像，并显示所述载具行驶环境模拟图像。

在上述实现过程中，根据相关信息进行载具行驶环境模拟图像的显示，能够让驾驶人员更加方便、清晰地了解当前周围环境，从而提高了驾驶安全性。

进一步地，在所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系之后，所述方法还包括：基于所述位置关系和所述运动关系判断周围环境中的至少一个物体是否对所述第一载具安全行驶造成障碍；在周围环境中的至少一个物体中存在对所述第一载具安全行驶造成障碍的目标物体时，确定所述目标物体相对于所述第一载具的方位和距离；通过对应视觉显示模块和/或声音提醒模块发出用于提示存在所述目标物体及其方位和距离的提示信息。

在上述实现过程中，自动判断是否存在妨碍安全行驶的障碍物，在存在该类型障碍物时通过图像或声音向驾驶人员进行提示，从而提高载具行驶安全性。

进一步地，在所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系之后，所述方法还包括：基于所述位置关系和所述运动关系生成安全行驶规划，根据所述安全行驶规划进行辅助驾驶或自动驾驶。

进一步地，在所述基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系之后，根据所述周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的距离确定所述第一载具是否向环境中发射状态信息声学信号。

在上述实现过程中，基于确定的相对位置关系和运动关系控制载具进行辅助驾驶或自动驾驶，提高了载具辅助驾驶或自动驾驶的安全性和自动化程度。

本申请实施例还提供了一种基于声学的环境感知系统，所述系统包括：扬声器阵列模块，用于向周围环境发射第一载具环境感知声学信号；传声器阵列模块用于接收周围环境中的至少一个物体反馈回的第一载具环境反馈声学信号，所述至少一个物体中包括第二载具；所述传声器阵列模块，还用于接收所述第二载具发射的第二载具运动状态声学信号，所述第二载具运动状态声学信号用于表征所述第二载具的运动状态；数据处理模块，用于基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

进一步地，所述第一载具环境感知声学信号包括第一载具声学信号和第一载具超声信号，所述第一载具环境反馈声学信号包括第一载具声学反馈信号和第一载具超声反馈信号，所述基于声学的环境感知系统还包括超声传感器阵列模块，所述扬声器阵列具体用于：向周围环境发射所述第一载具声学信号；所述超声传感器阵列模块用于向周围环境发射所述第一载具超声信号；所述传声器阵列模块具体用于：接收周围环境中的所述至少一个物体反射回的所述第一载具声学反馈信号；所述超声传感器阵列模块还用于接收周围环境中的所述至少一个物体反射回的所述第一载具超声反馈信号。

进一步地，所述传声器阵列模块还用于：接收所述第二载具发射的第二环境感知声学信号和环境噪声。所述数据处理模块具体用于：基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述第二环境感知声学信号和所述环境噪声确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

进一步地，所述系统还包括图像采集模块，用于采集周围环境的图像信息。所述数据处理模块具体用于：基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述图像信息确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

进一步地，所述数据处理模块包括：差值计算单元，用于获得所述第一载具环境感知声学信号和所述第一载具环境反馈声学信号在特征上的差异值，所述特征包括时间、空间、频率和幅度中的至少一种；相对关系确定单元，用于基于所述差异值和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

进一步地，所述系统还包括信息显示模块，所述数据处理模块还用于基于所述位置关系和所述运动关系生成载具行驶环境模拟图像；所述信息显示模块用于显示所述载具行驶环境模拟图像。

进一步地，所述数据处理模块还用于基于所述位置关系和所述运动关系判断周围环境中的物体是否对所述第一载具安全行驶造成障碍，并且在周围环境中的至少一个物体中存在对所述第一载具安全行驶造成障碍的目标物体时，存在所述目标物体及其方位和距离的提示信息；所述信息显示模块还用于通过对应视觉显示模块和/或声音提醒模块发出用于提示存在所述目标物体及其方位和距离的提示信息。

进一步地，所述数据处理模块还用于基于所述位置关系和所述运动关系生成安全行驶规划，根据所述安全行驶规划进行辅助驾驶或自动驾驶。

本申请实施例还提供了一种载具，所述载具包括上述的基于声学的环境感知系统，所述环境感知系统用于协助所述载具进行辅助驾驶或自动驾驶。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于声学的环境感知方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种位置关系及运动关系确定步骤的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种目标定位识别的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种提示步骤的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种障碍判断的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种基于声学的环境感知系统的结构框图。

图标：20-基于声学的环境感知系统；21-扬声器阵列模块；22-传声器阵列模块；23-数据处理模块；24-超声传感器阵列模块；25-图像采集模块；26-信息显示模块；27-监测传声器模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

经本申请人研究发现，在高级辅助驾驶(adas)、部分自动驾驶、高度自动驾驶和完全无人驾驶、智能汽车阶段等智能汽车发展技术日益发展的基础上，车辆对周围环境中的物体进行定位和运动状态判定的需求也越来越越高，现有技术通常采用被动声学探测系统对车辆周围环境中的障碍物及其他车辆进行位置判定，同时基于该雷达信息计算获得障碍物及其他车辆的运动状态等相关信息。但是上述现有技术仅仅通过需要对周围环境进行识别的车辆自身发出的探测声波及接收的反射声波进行环境感知，在自身雷达或相关部件出现故障时，则无法获得准确的环境感知结果，其准确率和可靠性较低，同时精确度也可能无法满足现在的自动驾驶需求。

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种基于声学的环境感知方法，该方法的执行主体可以是计算机、移动终端或云处理器等运算设备，可选地，本实施例中的基于声学的环境感知方法的执行主体可以是设置在载具上的集成处理设备。

请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种基于声学的环境感知方法的流程示意图。该环境感知方法的具体步骤可以如下：

步骤s12：向周围环境发射第一载具环境感知声学信号后，接收周围环境中的至少一个物体反馈回的第一载具环境反馈声学信号，所述至少一个物体中包括第二载具。

本实施例中的第一载具环境感知声学信号可以是可闻声频段的声学信号(50hz-20khz的全部或部分频段信号)，还可以是超声波(频率为20khz-80khz)等，第一载具环境反馈声学信号是第一载具环境感知声学信号经第一载具周围物体反射回的反射声学信号。

考虑到第一载具周围一定范围内的物体都有可能对其行驶造成障碍，上述周围环境中的至少一个物体不仅仅包括第一载具周围的第二载具及其他载具，还包括石块、围栏、灯柱等第一载具附近的所有物体。

步骤s14：接收所述第二载具发射的第二载具运动状态声学信号，所述第二载具运动状态声学信号用于表征所述第二载具的运动状态。

本实施例中的第二载具运动状态声学信号可以是通过声学信号在时延、空间分布、频率范围和幅度变化的不同特征表示载具的不同运动状态，例如，可以是但不限于是采用采用单频长脉冲信号表示车辆匀速运动、采用由低到高的调频脉冲信号表示加速运动、采用由高到低的调频脉冲信号表示减速运动、采用低-高-低脉冲信号表示左转运动、采用高-低-高脉冲信号表示右转运动、采用连续单频短脉冲表示倒车等。

其中，第二载具的具体运动状态信息可以是从第二载具的车辆控制系统中提取获得，其可以是但不限于是：启动/停止、前进/后退、加速/减速、左转/右转，以及当时的速度信息。

可选地，本实施例可以采用fsk(英文全称：frequency-shiftkeying)、psk(英文全称：phaseshiftkeying，中文全称：相位键控)、ofdm(英文全称：orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，中文全称：正交频分复用技术)或其他脉冲编码技术在声波信号中加入第二载具的运动状态信息或其他相关信息。

具体地，上述其他相关信息可以包括第二载具的燃油剩余量、胎压、发动机温度以及其他任意载具相关信息。

应当理解的是，第一载具在行驶过程中也会向周围环境发送携带第一载具的位置或运动状态信息的第一载具运动状态声学信号。

步骤s16：基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

第一载具可以通过经物体反射回的第一载具环境反馈声学信号相对于第一环境感知声学信号的幅度、频率等特征值的变化确定该物体与第一载具的距离和相对方向，还可以参考自身速度和不同时间该物体的与第一载具的距离和相对方向的变化确定该物体的速度、加速度等运动状态，从而确定该物体相对于第一载具的运动关系。

进一步地，第一载具可以解析获得第二载具运动状态声学信号携带的第二载具的位置、速度、加速度等运动状态相关信息，并相对自身运动状态确定第二载具的位置及运动状态。

应当理解的是，除了第二载具，第一载具还可以基于其他载具反射回的第一载具环境反馈声学信号以及其他运动状态声学信号确定周围环境中多个其他载具的相对位置和运动状态。

在本实施例中，第一载具综合第一载具环境反馈声学信号以及第二载具发来的第二载具运动状态声学信号确定周围环境中物体相对于第一载具的位置关系和运动关系，基于两个信号在融合判定过程中的相互验证和调整，提高了第一载具对周围环境中物体状态的识别精确度和准确率，同时提高了位置及运动状态测算的可靠性。

针对步骤s12，所述的第一载具环境感知声学信号可以包括第一载具声学信号和第一载具超声信号，对应地，所述第一载具环境反馈声学信号包括第一载具声学反馈信号和第一载具超声反馈信号，则向周围环境发射第一载具环境感知声学信号后，接收周围环境中的物体反馈回的第一载具环境反馈声学信号，可以包括：向周围环境发射所述第一载具声学信号和所述第一载具超声信号；接收周围环境中的所述至少一个物体反射回的所述第一载具声学反馈信号和所述第一载具超声反馈信号。

第一载具声学信号第一载具声学反馈信号进一步地，该第一载具声学信号可能是人耳能够听见的声学信号，还能够起到对行人进行提醒的作用。

在本实施例中，同时接收第一载具声学反馈信号和第一载具超声反馈信号进行后续计算，基于不同频率声波信号的传输特点，通过频率较低的第一载具声学反馈信号获得距离第一载具较远的环境目标的信息，通过频率较高的第一载具超声反馈信号获得距离第一载具较近的环境目标的信息，提高了获取的环境目标的信息的精确度，从而进一步提高了环境感知的范围。

针对步骤s14，第二载具在生成第二载具运动状态声学信号时，可以将第二载具周围环境采集的声学信号按照前后左右等不同方向分别进行时频分析，获得不同方向上、不同频率的声学信号幅度随时间的变化，并且在不同方向上分别选择幅度值小、且随时间变化较小的频段的声学信号生成第二载具运动状态声学信号。

进一步地，该第二载具运动状态声学信号还需要保证能够传到第一载具处，能够被第一载具准确检测到，示例性的，其具体标准可以如下：第二载具根据采集到的环境噪声计算出当前的环境噪声级为x0db，第一载具辆与第二载具相距为r0，确定第一载具检测到第二载具运动状态声学信号的要求是其信噪比不低于z0db，则第二载具的第二载具运动状态声学信号的发射声级应为x0+z0+20*lg(r0)。

第一载具在日常行驶环境下，除了第一载具环境反馈声学信号，还会接收到环境噪声，以及其他载具如第二载具发送的第二载具环境感知声学信号，将环境噪声和第二载具环境感知声学信号的频率和幅度在空间和时间上的特征作为参考，生成可随环境噪声和第二载具环境感知声学信号等非第一载具发出的声学信号实时改变的，在频率和幅度在空间和时间上与环境噪声和第二载具环境感知声学信号等非第一载具发出的声学信号有明显差异的，同时又满足相应的噪声法规和标准要求的声学信号，作为第一载具环境感知声学信号。

具体地，在步骤s16之前，还包括：接收所述第二载具发射的第二载具环境感知声学信号和环境噪声。接下来，步骤s16包括：基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述第二载具环境感知声学信号和所述环境噪声确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

上述的环境噪声可以是风声、施工声、人声或其他噪声，第一载具可以对环境噪声进行识别并判断声源与第一载具的相对位置关系及运动关系。

进一步地，本实施例在声学信号之外，还可以进行第一载具周围环境的图像信息采集，在对周围环境中的物体的位置和运动状态进行计算时将图像信息作为参考数据，从而进一步提高计算精确度和可靠性。具体地，在步骤s16之前，还包括：采集周围环境的图像信息。接下来，步骤s16包括：基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述图像信息确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

上述图像信息可以是第一载具采集的黑白、彩色、分辨率满足识别需求的数字图像。

应当理解的是，本实施例中的第一载具进行周围环境中的物体的位置及运动状态的计算时，其参考数据可以包括第一载具环境反馈声学信号、第二载具运动状态声学信号、第二载具环境感知声学信号、环境噪声、图像信息等中的至少一种。

在本实施例中，在原有声学信号的基础上，将图像信息作为参考信息对周围环境中的载具等物体进行识别，提高了位置关系及运动关系的识别准确度。

针对步骤s16，第一载具环境感知声学信号第一载具环境反馈声学信号请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种位置关系及运动关系确定步骤的流程示意图。

步骤s161：获得所述第一载具环境感知声学信号和所述第一载具环境反馈声学信号在特征上的差异值，所述特征包括时间、空间、频率和幅度中的至少一种。

应当理解的是，上述特征除了时间、空间、频率和幅度等，还可以是其他类型的特征，同时，也可以是基于时间、空间、频率和幅度进行计算、变换获得的特征。

步骤s162：基于所述差异值和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

随着传播距离的增大，声学信号的发出至反射回第一载具的时间越长、振幅衰减越大，且第二载具相对于第一载具的速度越大，反射回的第一载具环境反馈声学信号的频移现象越明显，因此可以基于第一载具环境感知声学信号和第一载具环境反馈声学信号在时间、空间、频率和幅度上的差异值对第一载具周围环境中物体相对于第一载具的位置关系及运动关系进行计算。在本实施例中，具体基于第一载具环境感知声学信号和第一载具环境反馈声学信号在时间、空间、频率和幅度上的差异值确定周围环境中的物体的位置和相对运动状态，进一步提高了识别精确度。

进一步地，请参考图3，图3为本申请实施例提供的一种目标定位识别的流程图。本实施例基于第一载具声学信号、第一载具超声信号以及图像信息进行目标定位、识别的过程可以是：

(1)发出第一载具声学信号，利用延时求和方法获得相对于本载具各个方向的第一载具声学反馈信号，将各个方向的第一载具声学反馈信号与第一载具声学信号进行匹配，得到不同方向上第一载具声学反馈信号相对于第一载具声学信号的回波到达时延、声压幅度衰减和频率偏移等特征；

(2)发出第一载具超声信号，利用延时求和方法获得相对于本载具各个方向的第一载具超声反馈信号，将各个方向的第一载具超声反馈信号与第一载具超声信号进行匹配，得到不同方向上第一载具超声反馈信号相对于第一载具超声信号的回波到达时延、声压幅度衰减和频率偏移等特征；

(3)获取载具周围环境的实时全景图像，确定图像的形状特征、纹理特征在不同时刻、不同方向上的空间分布；

(4)将第一载具声学反馈信号的特征、第一载具超声反馈信号的特征以及图像的空间分布随时间的变化规律进行关联，获得环境目标的声像联合特征；

(5)基于声像联合特征和环境目标特征样本库，利用特征相似程度对环境目标进行分类和识别，其中，环境目标特征样本库可以是预先建立的包含环境目标特征样本的数据库；

(6)利用距离本载具较近的环境目标1方向上的第一载具超声反馈信号的特征计算环境目标1与本载具的相对位置、运动速度和运动方向，利用距离本载具较远的环境目标2方向上的第一载具声学反馈信号的特征计算环境目标2与本载具的相对位置、运动速度和运动方向。

为了增强交通安全性，本实施例还可以在执行步骤s16之后，基于所述位置关系和所述运动关系生成载具行驶环境模拟图像，并显示所述载具行驶环境模拟图像。

上述行驶环境模拟图像可以是在第一载具的屏幕(如汽车的中控显示屏)上进行显示，其可以是在采集的周围环境的实际图像信息基础上，将实际图像信息中周围环境各物体的位置和运动状态显示在对应位置处，例如行驶环境模拟图像中第二载具的旁边显示“第二载具”、“速度：59km/h”、“距离：51m”等。

在本实施例中，根据相关信息进行载具行驶环境模拟图像的显示，能够让驾驶人员更加方便、清晰地了解当前周围环境，从而提高了驾驶安全性。

考虑到驾驶员在行驶过程中获取信息的及时性极大地影响到交通安全性，本实施例的基于声学的环境感知方法还可以包括提示步骤。请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种提示步骤的流程示意图。所述提示步骤具体可以如下：

步骤s181：基于所述位置关系和所述运动关系判断周围环境中的至少一个物体是否对所述第一载具安全行驶造成障碍。

本实施例中可以基于目标物体与第一载具的距离、目标物体的相对运动速度、目标物体的相对运动方向中的至少一个数据进行障碍判断。例如，第一载具基于获得的实时全景图像对周围环境中的目标物体进行识别，并对目标物体进行定位；第一载具通过第一载具声学信号与第一载具声学反馈信号的特征差异对周围环境的目标物体进行定位；将上述两者定位数据在时间和空间上进行关联，进一步提高对周围环境中目标物体的定位精度，并确定目标物体相对于第一载具的运动状态；根据所述运动状态评估目标物体对第一载具的威胁程度。

作为一种可选的实施方式，本实施例中的上述步骤s181的流程可以如图5所示。

步骤s182：在周围环境中的至少一个物体中存在对所述第一载具安全行驶造成障碍的目标物体时，确定所述目标物体的障碍方向。

上述障碍方向一般可以是但不限于是包括左侧、右侧、斜后方、前方和后方。

步骤s183：通过对应视觉显示模块和/或声音提醒模块发出用于提示所述障碍方向的提示信息。以汽车为例，上述视觉显示模块可以是挡风玻璃显示器、中控显示屏、内后视镜显示器、外后视镜显示器等，声音提醒模块可以是分布在汽车内各个方向上的扬声器。

本实施例中提示障碍方向可以是提示信息中自带障碍方向的图像或语音信息，例如声音提醒模块直接发出“后方有障碍物”的语音提示信息。进一步地，还可以通过第一载具内不同方向和位置的视觉显示模块或声音提醒模块进行不同方向的障碍物的提示信息发送，例如，如果是来自第一载具两侧及斜后方的目标物体第一载具的行车安全，则由外后视显镜显示器显示提示信息，如果是来自第一载具后方的目标物体影响第一载具的行车安全，则由内后视镜显示器显示安全图像信息，如果是来自第一载具前方的目标影响第一载具的行车安全，则由挡风玻璃显示器显示安全图像信息。

可选地，除了向驾驶者发送提示信息，本实施例还可以根据目标物体与第一载具的当前距离进行不同的安全操作。例如，设置有安全距离(目标物体不对第一载具产生威胁)和威胁距离(目标物体已对第一载具产生威胁)时，第一载具和目标物体的距离大于安全距离时第一载具正常行驶或继续对目标物体进行跟踪，第一载具和目标物体的距离小于安全距离且大于威胁距离时第一载具向该目标物体发送第一载具运动状态声学信号，第一载具和目标物体的距离小于威胁距离时第一载具基于目标物体相对于第一载具的当前距离、运动方向、运动速度生成远离目标物体的载具运动方向及速度指令，并基于该指令行驶。

在本实施例中，自动判断是否存在妨碍安全行驶的障碍物，在存在该类型障碍物时通过图像或声音向驾驶人员进行提示，从而提高载具行驶安全性。

近年来随着汽车智能化的发展，辅助驾驶和自动驾驶也逐渐进入到现实交通中来，则本实施例在步骤s16之后，还可以包括如下步骤：基于所述位置关系和所述运动关系生成安全行驶规划，根据所述安全行驶规划进行辅助驾驶或自动驾驶。

通过上述步骤，基于确定的相对位置关系和运动关系控制载具进行辅助驾驶或自动驾驶，提高了载具辅助驾驶或自动驾驶的安全性和自动化程度。

为了更好地实现本实施例提供的基于声学的环境感知方法，本实施例还体用了一种基于声学的环境感知系统20，请参考图6，图6为本申请实施例提供的一种基于声学的环境感知系统的结构框图。

上述基于声学的环境感知系统20包括扬声器阵列模块21、传声器阵列模块22和数据处理模块23。

扬声器阵列模块21，用于向周围环境发射第一载具环境感知声学信号；

传声器阵列模块22，用于接收周围环境中的至少一个物体反馈回的第一载具环境反馈声学信号，所述至少一个物体中包括第二载具。

传声器阵列模块22，还用于接收所述第二载具发射的第二载具运动状态声学信号，所述第二载具运动状态声学信号用于表征所述第二载具的运动状态。

可选地，扬声器阵列模块21、传声器阵列模块22以扬声器阵列和传声器阵列的形式布置在载具的前方、侧方(包括左侧和右侧)和后方，其具体的布置方式根据载具形状的变化会有不同的布置方式，扬声器阵列模块21、传声器阵列模块22分别与数据处理模块23连接。

扬声器阵列模块21具体用于向周围环境发射所述第一载具声学信号，传声器阵列模块22具体用于接收周围环境中的至少一个物体反射回的所述第一载具声学反馈信号。

进一步地，环境感知系统20还包括：超声传感器阵列模块24，用于向周围环境发射所述第一载具超声信号，还用于接收周围环境中的至少一个物体反射回的所述第一载具超声反馈信号。

传声器阵列模块22还用于接收所述第二载具发射的第二环境感知声学信号和环境噪声。

本实施例中的环境感知系统20还可以包括图像采集模块25，其用于采集周围环境的图像信息。则对应的，数据处理模块23具体可以用于基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述图像信息确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

上述图像采集模块25可以是布置于载具的前方、侧方(包括左侧和右侧)和后方的摄像头阵列，具体的布置方式根据载具形状的变化而变化，用于实时获得载具周围的视频图像信息。

本实施例中的环境感知系统20还可以包括信息显示模块26，数据处理模块23用于基于所述位置关系和所述运动关系生成载具行驶环境模拟图像，信息显示模块26用于显示所述载具行驶环境模拟图像。

本实施例中的数据处理模块23还用于基于所述位置关系和所述运动关系判断周围环境中的至少一个物体是否对所述第一载具安全行驶造成障碍；在周围环境中的至少一个物体中存在对所述第一载具安全行驶造成障碍的目标物体时，确定所述目标物体的障碍方向。信息显示模块26用于通过对应视觉显示模块和/或声音提醒模块发出用于提示所述障碍方向的提示信息。

本实施例中的信息显示模块26用于对数据处理模块23传来的信息进行显示，该信息显示模块26可以包括挡风玻璃显示器、中控显示屏、内后视镜显示器、外后视镜显示器、语音提示器等。

环境感知系统20还可以包括监测传声器模块27，用于采集扬声器阵列模块21发射的第一载具环境感知声学信号和第一运动状态声学信号，从而使数据处理模块23利用该信号与期望发射的信号进行对比，检查述信号发射是否正确。

本实施例中的数据处理模块23还可以是综合利用系统对环境的感知信息进行威胁目标识别、风险评估和行驶策略的运算模块，基于控制规划单元运行，其具体用于基于所述位置关系和所述运动关系生成安全行驶规划，根据所述安全行驶规划进行辅助驾驶或自动驾驶。

数据处理模块23，具体用于基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

数据处理模块23具体用于基于所述第一载具环境反馈声学信号、所述第二载具运动状态声学信号、所述第二环境感知声学信号和所述环境噪声确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

进一步地，数据处理模块23可以包括：差值计算单元，用于获得所述第一载具环境感知声学信号和所述第一载具环境反馈声学信号在时间、空间、频率和幅度上的差异值；相对关系确定单元，用于基于所述差异值和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

应当理解的是，数据处理模块23中还可以包含有声学信息检测单元、图像处理单元、提示音生成单元、环境认知监视单元、控制规划单元、超声信息处理单元、数据存储单元等。

其中，声学信息检测单元是声学信息的综合处理单元，是独立的信号/信息处理板卡，用于对第一载具环境反馈声学信号、第二载具运动状态声学信号、环境噪声等声学信号进行处理，其上有独立的信号处理芯片，包括但不限于arm(英文全称：advancedriscmachine)、fpga(英文全称：field－programmablegatearray，中文全称：现场可编程门阵列)、dsp(英文全称：digitalsignalprocessing)、gpu(英文全称：graphicsprocessingunit，中文全称：图形处理器)、tpu(英文全称：ensorprocessingunit，中文全称：张量处理单元)等。

图像处理单元是图像信息的综合处理单元，是独立的信号/信息处理板卡，用于对图像信息进行相应处理，其上有独立的信号处理芯片，包括但不限于arm、fpga、dsp、gpu、tpu等。

提示音生成单元是第一载具的第一载具环境反馈声学信号和第一运动状态声学信号编码生成单元，是独立的信号/信息处理板卡，其上有独立的信号处理芯片，包括但不限于arm、fpga、dsp、gpu、tpu等。

环境认知监视单元是综合利用传感信号后处理信息及实现目标分类、识别、跟踪的单元，是独立的信息处理板卡，用于确定周围环境中物体相对于第一载具的位置关系和运动关系的相关计算，其上有独立的信号处理芯片，包括但不限于arm、fpga、dsp、gpu、tpu等。

超声信息处理单元是声学信息的综合处理单元，是独立的信号/信息处理板卡，用于对第一载具环境反馈声学信号、第二载具运动状态声学信号、环境噪声等声学信号进行处理，其上有独立的信号处理芯片，包括但不限于arm、fpga、dsp、gpu、tpu等。

控制规划单元于基于环境认知监测单元获得的位置关系和运动关系生成安全行驶规划，根据所述安全行驶规划进行辅助驾驶或自动驾驶。

数据存储单元是系统数据的收发、存储、管理模块，包括相应的数据缓存元件、存储元件、数据收发元件和供电元件。

进一步地，本实施例还提供了一种载具，该载具包含中设置与上述基于声学的环境感知系统20，该载具在上述的基于声学的环境感知系统的辅助下可以进行辅助驾驶或自动驾驶。

综上所述，本申请实施例提供了一种基于声学的环境感知方法及系统，应用于第一载具，所述方法包括：向周围环境发射第一载具环境感知声学信号后，接收周围环境中的至少一个物体反馈回的第一载具环境反馈声学信号，所述至少一个物体包括第二载具；接收所述第二载具发射的第二载具运动状态声学信号，所述第二载具运动状态声学信号用于表征所述第二载具的运动状态；基于所述第一载具环境反馈声学信号和所述第二载具运动状态声学信号确定周围环境中所述至少一个物体相对于所述第一载具的位置关系及运动关系。

在上述实现过程中，综合第一载具环境反馈声学信号以及第二载具发来的第二载具运动状态声学信号确定周围环境中物体相对于第一载具的位置关系和运动关系，基于两个信号在融合判定过程中的相互验证和调整，提高了第一载具对周围环境中物体状态的识别精确度和准确率，同时提高了位置及运动状态测算的可靠性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。