智能交通發展至今已有二十多年歷史，越來越多智能技術應用到交通場景，AI技術、無人駕駛、云計算、物聯網......這些日趨成熟的智能技術持續不斷的賦能交通場景，構建多樣化的智慧解決方案，助力交通科技化進入快速賽道，智能化交通管理、智能化服務、智能化決策支持等等各方面均見證并享受科技帶來的便捷和高效。


 

　　現代聲學技術也隨著科學技術的發展取得了長足進步和重大突破，聲學應用進入了各個應用分支：現代工業、國民經濟、國防建設、科學研究，還有日常生活中的衣食住行各個版塊，無不和聲學發生聯系。

　　在交通領域，現代聲學技術通過源源不絕的創造力和生產力，賦能交通智能化轉型和升級，智能語音警示、應急廣播、噪音管控、便民智能化改造等一系列場景應用和解決方案，讓越來越多的消費者體驗到聲學新技術帶來的極致出行體驗和綠色、暢通的交管環境。

　　專注技術、深挖場景，現代聲學技術如何賦能智慧交管?本文從聲學技術創新和場景應用變革兩個層面，解構【聲學+交通】的融合與革新。
 

　　01

　　聲學技術創新和應用

　　國家智能交通產業技術創新戰略聯盟理事長、中國智能交通協會副理事長關積珍2020年曾指出，要相信技術的力量，新一代技術給智能交通創新發展提供了強有力的技術支撐，新技術不僅僅是新技術，更是新的理念和模式。

　　聲學技術創新所帶來的音頻體驗創新和應用場景創新，正在交通領域頻頻上演，持續賦能交通理念和模式的創新。

　　1：創新音頻技術---定向聲技術

　　定向聲技術是一項開創性的音頻技術，它打破了人們對聲音的傳統認知，提供了一種全新的聲音傳播方式，可以將聲音高度定向的投射到特定區域，創造一個個精確的、靜謐的、不干擾周邊環境的、獨立的音頻空間。

　　定向聲技術是音頻聲學技術的重大創新，在聲音泛濫和噪音污染日趨加重的今天，它促使人們重新審視聲音和人、聲音和環境的交互關系，并提供切實可行的解決方案。

　　定向聲技術的核心是基于超聲換能器的定向傳播技術，其基本原理是以超聲波為載波信號，搭載可聽聲，通過超聲換能器發射到空氣中，利用空氣的非線性作用，借助特定方法的信號算法處理，讓可聽聲像超聲波一樣，以波束的形式向一個方向集中傳播，實現傳說中的“定向傳音”。




 

　　定向發聲技術在交通的應用

　　定向發聲技術，最大的特點是改變了聲音的傳播方式，讓原本向四面八方傳播、360°擴算的聲音，沿著指定方向傳播。

　　集中定向傳播聲音的好處是：讓聲音只傳播到有需要的地方，實現信息定制化、個性化、隱私化，并且有效減少對整體環境造成額外的噪聲負擔，有效降低城市噪聲污染。

　　定向聲技術在交通場景，有廣泛應用。

　　定向語音播報

　　利用定向發聲技術打造定向語音預警系統，支持感知和突發狀況下的及時預警，將語音信息、廣播等內容定向、精準的傳遞給目前區域和目標人群，保障道路通行效率和行車安全。

　　結合廣播系統，還可以實現不同事件類型下智能播報。

　　如用于高速場景的主動語音定向警示系統，能形成從獲取信息，處理信息到發布信息，語音預警等一套自動化 、一體化的管理模式 ，節約人員配置 ， 提高工作效率 ，實現智能、精準、及時的主動措施，助力交通智能化和科技化。

　　聲音誘導系統

　　在突發緊急事件或面對惡劣天氣時，誘導屏、爆閃燈等視覺警示設備的功能會有所弱化，在此情況下，利用定向發聲技術將安全信息、路況指引等朝指定路段、指定車輛精準播報，打造智能聽覺誘導系統，及時進行交通疏導和指引，保證道路通行順暢和人員安全。在事故發生前解決問題，做到提前警示和預警，減少安全事故的發生，完善高速公路安全監控和應急處理水平，提高交通管理的預防性、及時性、高效性。

　　日常運營中，也可利用此系統靈活地發布道路動態、車站服務、養護施工情況、交通路況、天氣預報等信息。

　　智能語音分流系統

　　在高速公路分流路段，朝指定方向播放分流提示語音，提前告知司機前方道路目的地，幫助司機預先做好路線規劃，避免走錯或錯過分流路口、避免因猶豫不決而造成道路擁堵等問題，保持道路通行順暢。節假日交通高峰時節，還可作為交警交通管制的宣傳窗口。

　　2：創新音頻技術---聲源定位和聲音成像技術

　　聲源定位技術是基于波束成形的麥克風陳列處理，將一組麥克風傳感器按特定方式放置在不同的空間位置上，在空間上接收聲音信號。

　　當聲源發聲時，每一個麥克風陣列都將接收到一個聲音信號，經過處理，我們可以提取接收到的每個聲音信號的特征信息，如幅度、頻率、方向等，然后通過特定計算，我們就能夠得知聲源所在的方向和位置，以及聲音的大小幅度，這就是聲源定位技術。

　　聲成像技術是聲源定位技術融合了聲學、信號檢測、數字信號處理、電子學、軟件算法等，通過處理在多個位置測量的聲信號來確定環境中的一個或多個聲源的位置，確定聲源的幾何位置，還能夠估計聲源類型和強度，通過圖像顯示的顏色和亮度直觀反映聲音的強弱以及分布，實時生成空間聲場分布云圖，這就是聲音成像技術。






 

　　聲源定位和聲音成像技術在交通的應用

　　交通噪音與交通安全，是當今社會刻不容緩需要解決的兩大交通問題。

　　交通噪聲污染是城市噪聲的重要來源，違法鳴笛、改裝車炸街轟鳴、噪音超標的大卡車等不僅帶來噪聲污染問題，更存在嚴重的安全隱患。

　　(外表炫酷、轟鳴聲震耳，私自改裝的車輛往往伴隨飆車、超速、噪聲擾民等行為，俗稱“炸街車”。)

　　依托聲源定位和聲音成像技術，在復雜的道路環境中精準定位噪音超標車輛，給治理亂鳴笛、改裝車等提供科學依據，助力城市噪聲管控和交通整治。

　　通過監測、識別、抓拍、警示，聲源定位和成像技術推動交通噪聲整治全鏈條管控。

　　違法鳴笛抓拍系統

　　基于聲源定位與聲音成像技術，能在復雜的道路環境中精準定位鳴笛車輛，通過多維算法處理，將聲音的空間聲場分布以彩色等高線圖像的方式呈現，形成聲像圖，實現聲音可視化、具象化。車輛一旦鳴笛，系統立刻捕捉定位并抓拍取證，給治理違法鳴笛提供科學權威的依據。

　　違法鳴笛抓拍系統通過實時定位噪聲、噪聲源可視化、抓拍追蹤一體化的全流程管控，一改過去依賴人工、執法形式單一的困境，解決了禁鳴執法“取證難、執法難”的問題，將大量人力物力資源解放出來，降低執法成本，節約公共資源，助力交通執法管理邁入新紀元。

　　炸街車抓拍系統

　　炸街車存在嚴重的安全隱患和噪音超標現象，威脅廣大群眾的生命健康和交通安全，各地交管部門多次進行各項“炸街車”專項整治，對炸街車上路行為進行管控和治理。

　　與鳴笛抓拍系統類似，炸街車抓拍通過聲源定位技術與聲音成像技術，實現對炸街車轟鳴聲音的有效快速拾取，精準識別炸街車輛，并實時生成含有車輛車牌與轟鳴聲像圖的視頻、音頻及圖片等信息，建立炸街行為證據鏈，為炸街管控提供科學權威的依據，配合交管部門全面部署炸街行為及道路交通噪音專項整治，為交通執法提供即時有效的科學證據，使炸街車無處遁形。

　　炸街車抓拍系統建立炸街車音頻數據庫，集成神經網絡深度學習技術持續學習分析不同炸街車的聲音特點，持續進行聲學算法升級，提高系統抓拍準確率。




 

　　02

　　聲學+交通，前瞻技術，智能應用

　　科技改變生活，如何讓城市交通更安全、暢通、高效、智能，是科技行業從業者矢志不渝的追求。

　　面對日益復雜的交通環境，科學治理將大大降低交通管理的工作成本，并大幅提高工作效率。“聲學+”、“互聯網+”、“人工智能+”等高新技術的不斷演進轉化，云平臺、物聯網等技術的加持，將為交通智慧化管理與治理提供更加多元的解決方案，并構建智慧交通生態圈，讓交通管理更加科學化、數據化，體系化，實現以更低的勞動成本帶動更高的工作動能與效益。未來，我們將在路上領略到更多的高科技成果給我們的出行帶來監督與服務。

　　作者簡介 | 栗振，蘇州清聽聲學科技有限公司 總經理