一种智能座舱声学提示感知数据处理方法及系统与流程

本发明涉及智能座舱声学测试，具体而言，涉及一种智能座舱声学提示感知数据处理方法及系统。

背景技术：

1、随着智能座舱功能不断丰富，声学提示已广泛用于向驾驶员传递碰撞预警、车辆状态异常及操作反馈信息。声学提示能否被驾驶员及时感知，不仅与提示音的声压级、频率分布和持续时间有关，还受到座舱环境噪声及驾驶负荷的共同影响。在整体声压级接近但频谱分布不同的噪声环境中，提示音受到的频带掩蔽程度可能不同；在相同噪声环境中，驾驶任务复杂程度不同也会造成提示识别率和响应时间发生变化。

2、申请公布号为cn115019831a的中国发明专利申请公开了一种智能座舱语音交互系统自动化测试方法及系统，通过录制车辆驾驶过程中的噪声，利用多通道扬声器和均衡器在实验室回放背景噪声，并在设置背景噪声、输出声压及播放间隔的测试条件下获得唤醒率、唤醒时间和语句识别率。上述方法能够在实验室还原不同工况下的车内噪声场，但主要用于测试语音交互系统的识别性能，未结合驾驶任务负荷和驾驶员主观感受评价声学提示的可感知性及干扰程度。申请公布号为cn116935891a的中国发明专利申请公开了一种汽车座舱声音评价方法、设计方法、装置及电子设备，通过确定座舱声音的主观评价维度及关联的客观量化参数，采集声音样本的主观评价数据和客观量化数据，建立二者之间的关联模型。对于警示音，上述方法将紧急度和恼人度作为主观评价维度，能够从主客观结合的角度评价座舱声音，但未结合环境噪声状态和驾驶负荷状态构建交叉测试场景，也未对二者耦合作用造成的感知变化进行分离。

3、现有技术分别涉及座舱噪声回放和座舱声音主客观评价，但在复合驾驶场景下，仍难以区分提示感知变化是由噪声频谱变化、驾驶负荷变化还是二者耦合作用造成。若直接利用不同场景中的客观声学指标和驾驶员响应数据建立映射关系，场景复现偏差及耦合因素可能影响评价结果。此外，现有方法多侧重于提示音能否被识别，缺少对可感知下限和声学干扰上限的统一确定，难以形成适用于不同噪声状态和驾驶负荷状态的安全增益范围。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种智能座舱声学提示感知数据处理方法及系统，旨在提高复合场景的可重复性及声学提示评价结果的可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一方面，本发明提供的一种智能座舱声学提示感知数据处理方法，包括：

4、获取真人实车测试中的座舱环境声数据、车辆运行数据、驾驶任务数据、声学提示数据及驾驶员响应数据，同步分段并提取噪声频谱特征和驾驶负荷特征；

5、根据所述噪声频谱特征和驾驶负荷特征，构建包含不同噪声状态与不同驾驶负荷状态交叉组合的匹配场景组；

6、在试验环境中复现所述匹配场景组，根据驾驶员耳位噪声复现误差修正噪声回放参数，并根据驾驶负荷复现误差修正驾驶任务参数，获得有效测试场景；

7、在各有效测试场景中按照多个输出增益播放声学提示，测量并计算客观声学指标，采集驾驶员响应数据并计算感知响应指标，根据所述交叉组合之间的指标差分确定噪声与驾驶负荷的耦合影响量，并利用所述耦合影响量修正客观声学指标与感知响应指标的映射关系；

8、根据修正后的映射关系确定满足提示识别率和响应时间要求的输出增益下限，以及满足声学干扰评分要求的输出增益上限，形成场景安全增益范围，并根据待测声学提示的输出增益与所述场景安全增益范围的比较结果生成评价结果。

9、进一步地，所述同步分段包括：

10、按照统一时标对齐所述座舱环境声数据、车辆运行数据和驾驶任务数据；在连续时间窗内分别计算各频带声压级变化量和驾驶负荷特征变化量，将任一变化量超过对应变化阈值的时刻确定为候选变化点；合并时间间隔小于预设间隔的候选变化点，并按照合并后的候选变化点划分所述数据；根据声学提示的输出时刻和驾驶员响应时刻，将所述声学提示数据及驾驶员响应数据关联至相应分段。

11、进一步地，所述噪声频谱特征包括各频带声压级、频带声压波动量和主导噪声频带；所述驾驶负荷特征包括目标车速变化频率、道路曲率变化频率、规定操作次数、次任务出现频率和任务持续时间；分别对所述噪声频谱特征和驾驶负荷特征进行无量纲化处理，并根据无量纲化结果计算不同分段之间的噪声频谱特征距离和驾驶负荷特征距离。

12、进一步地，所述匹配场景组至少包括：

13、第一噪声状态与第一驾驶负荷状态组合形成的第一场景、第二噪声状态与第一驾驶负荷状态组合形成的第二场景、第一噪声状态与第二驾驶负荷状态组合形成的第三场景，以及第二噪声状态与第二驾驶负荷状态组合形成的第四场景；

14、其中，同一噪声状态对应场景之间的噪声频谱特征距离小于第一匹配阈值，同一驾驶负荷状态对应场景之间的驾驶负荷特征距离小于第二匹配阈值；所述第一噪声状态与第二噪声状态之间的噪声频谱特征距离达到第一区分阈值，所述第一驾驶负荷状态与第二驾驶负荷状态之间的驾驶负荷特征距离达到第二区分阈值；

15、所述第一匹配阈值为同一噪声状态下噪声频谱特征距离的最大值，所述第二匹配阈值为同一驾驶负荷状态下驾驶负荷特征距离的最大值；所述第一区分阈值为不同噪声状态间噪声频谱特征距离的最小值，所述第二区分阈值为不同驾驶负荷状态间驾驶负荷特征距离的最小值；

16、所述第一噪声状态为驾驶员耳位总声压级处于第一声压级区间且主导噪声频带位于预设频带区间的状态，所述第二噪声状态为驾驶员耳位总声压级处于更高的第二声压级区间且主导噪声频带位于所述预设频带区间的状态；

17、所述第一驾驶负荷状态为目标车速变化频率和次任务出现频率均处于第一频率区间的状态，所述第二驾驶负荷状态为目标车速变化频率和次任务出现频率均处于更高的第二频率区间的状态。

18、进一步地，复现所述匹配场景组包括：

19、通过多通道扬声器回放所述座舱环境声，并通过驾驶模拟设备加载驾驶任务；所述驾驶员耳位噪声复现误差包括实车场景与复现场景之间的各频带声压级误差和频带声压波动误差，根据所述驾驶员耳位噪声复现误差的方向修正相应回放通道的频带增益；所述驾驶负荷复现误差包括目标车速变化频率、道路曲率变化频率、规定操作次数、次任务出现频率及任务持续时间的复现误差，根据所述驾驶负荷复现误差修正驾驶任务参数；重复修正直至两类复现误差均小于等于相应复现阈值，并将满足相应复现阈值的复现场景确定为所述有效测试场景。

20、进一步地，所述客观声学指标包括驾驶员耳位处声学提示的各频带声压级与对应有效掩蔽阈值之差、有效提示频带比例、响度、持续时间和调制深度；所述感知响应指标包括提示识别率、响应时间、清晰度评分和声学干扰评分；

21、以驾驶任务和输出增益相同、噪声声压级低于预设值的场景作为安静参考场景，计算各有效测试场景相对于所述安静参考场景的客观声学指标变化量和感知响应指标变化量，将所述变化量用于确定耦合影响量；保留各有效测试场景的原始客观声学指标和原始感知响应指标，并利用所述耦合影响量修正由原始客观声学指标与原始感知响应指标建立的映射关系。

22、进一步地，确定所述耦合影响量包括：

23、在第一驾驶负荷状态下，计算第二噪声状态相对于第一噪声状态的第一指标变化值；在第二驾驶负荷状态下，计算第二噪声状态相对于第一噪声状态的第二指标变化值；将所述第二指标变化值与第一指标变化值之差确定为对应指标的耦合影响量；

24、将四个交叉场景的原始客观声学指标输入基础映射关系，获得四个交叉场景的预测感知响应指标，根据预测感知响应指标在所述交叉组合之间的指标差分确定预测耦合影响量；将感知响应指标的实测耦合影响量与预测耦合影响量之差确定为交互修正项，并将所述交互修正项加入基础映射关系的输出端，得到修正后的映射关系。

25、进一步地，所述方法还包括：

26、基于经所述交互修正项修正后的映射关系，分别确定各客观声学指标与提示识别率、响应时间及声学干扰评分之间的映射方向、映射残差和重复测试离散度；

27、将与提示识别率和响应时间均具有预设映射方向的客观声学指标确定为感知候选指标，将与声学干扰评分具有预设映射方向的客观声学指标确定为干扰候选指标；分别对各候选指标的映射残差和重复测试离散度进行归一化加权，选择加权结果最小的感知候选指标作为感知核心指标，并选择加权结果最小的干扰候选指标作为干扰核心指标。

28、进一步地，确定所述场景安全增益范围包括：

29、在预设初始增益测试区间内设置多个输出增益，根据所述感知核心指标及对应的修正后映射关系，预测各输出增益下的原始提示识别率和原始响应时间，确定提示识别率和响应时间均满足要求的最小输出增益；根据所述干扰核心指标及对应的修正后映射关系，预测各输出增益下的原始声学干扰评分，确定声学干扰评分满足要求的最大输出增益；

30、在相邻输出增益之间插入新增输出增益并重复测试，直至相邻输出增益之差小于增益分辨率，将获得的最小输出增益作为所述输出增益下限，将获得的最大输出增益作为所述输出增益上限；当所述输出增益下限小于等于输出增益上限时，将二者之间的区间确定为所述场景安全增益范围。

31、另一方面，本发明提供了一种智能座舱声学提示感知数据处理系统，包括：

32、数据采集模块，用于采集真人实车测试中的座舱环境声数据、车辆运行数据、驾驶任务数据和声学提示数据；

33、场景处理模块，用于同步分段所述数据，提取噪声频谱特征和驾驶负荷特征，并构建包含不同噪声状态与不同驾驶负荷状态交叉组合的匹配场景组；

34、噪声回放模块，用于通过多通道扬声器复现所述匹配场景组中的座舱环境声；

35、驾驶任务加载模块，用于通过驾驶模拟设备复现所述匹配场景组中的驾驶任务；

36、提示输出模块，用于按照多个输出增益播放声学提示；

37、响应采集模块，用于采集驾驶员响应数据；

38、数据处理模块，用于根据驾驶员耳位噪声复现误差和驾驶负荷复现误差执行复现参数修正，根据客观声学指标和感知响应指标在所述交叉组合之间的指标差分计算噪声与驾驶负荷的耦合影响量，利用所述耦合影响量修正客观声学指标与感知响应指标的映射关系，并根据修正后的映射关系确定场景安全增益范围以及生成待测声学提示的评价结果。

39、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

40、1.通过将实车测试数据组成不同噪声状态与不同驾驶负荷状态交叉组合的匹配场景组，并根据交叉场景之间的指标差分确定耦合影响量，能够区分噪声变化、驾驶负荷变化及二者耦合作用对提示感知结果产生的影响，减少场景因素对主客观映射关系的干扰。

41、2.根据驾驶员耳位频带声压级误差校正噪声回放参数，并根据目标车速变化频率、道路曲率变化频率、规定操作次数及次任务出现频率形成的驾驶负荷复现误差校正驾驶任务参数，使噪声状态和驾驶负荷状态均满足复现条件，减少复现场景偏差对测试结果的影响。

42、3.利用耦合影响量修正客观声学指标与感知响应指标的映射关系，并分别筛选感知核心指标和干扰核心指标，使评价指标既能够表征提示识别和响应情况，又能够反映提示音造成的声学干扰。

43、4.以声学提示输出增益作为统一调节参数，分别搜索满足感知条件的输出增益下限和满足声学干扰条件的输出增益上限，形成场景安全增益范围，能够避免仅设置可感知下限造成提示音干扰过大的问题，为不同噪声状态和驾驶负荷状态下的声学提示测试评价提供量化依据。