基于MEMS麦克风阵列的行人检测系统

MEMS 2025-01-15 00:03

在当今城市交通日益繁忙的背景下,行人安全问题备受关注。据世界卫生组织统计,每年约有135万起交通事故发生,其中23%的事故涉及行人死亡。


考虑到现有的基于摄像头、雷达和激光雷达的传感器在低能见度环境下性能有限,西班牙瓦伦西亚大学的研究人员开发了一种基于MEMS麦克风阵列的行人检测系统,能够在移动车辆上实时检测行人,以提高城市道路的安全性。


系统架构

该行人检测系统主要由声学采集信号处理与检测系统控制与通信等部分组成。

声学采集部分:
由一个 5×30 的 MEMS 麦克风阵列构成,这些麦克风均匀间隔 0.9cm,安装在车辆前部。其作用是接收由高音扬声器发射并经行人反射回来的声学信号,为后续处理提供原始数据。

信号处理与检测部分:

  • FPGA 中的模块:
  • 传输块:

负责合成经功率放大器后由高音扬声器发射的脉冲信号,生成两个时间间隔预设的模拟脉冲,以便在检测器中区分反射信号来源,其发射信号频率为每 125ms 一次,即每秒 8 次传输。

  • 采集块:

承担同步采集 150 个 MEMS 麦克风接收信号的任务。

  • 信号处理块:

由波束形成器、包络检测器和匹配滤波器三个子系统构成。
波束形成器基于延迟求和算法处理麦克风阵列捕获的 150 个信号,生成 17 个离散波束,覆盖从 -24° 到 24°、方位角间隔 3° 且仰角固定为 0° 的范围;
包络检测器使系统不受多普勒效应影响;

匹配滤波器利用其脉冲响应为发射脉冲包络的特性,在检测前最大化信噪比。

  • Atom 核心中的模块:

  • 检测块:

由峰值检测器、距离和车道滤波器、CFAR 检测器和目标鉴别器四个子系统组成。

峰值检测器识别波束中超过最小检测阈值的相对最大值范围,并生成目标列表;

距离和车道滤波器排除不在车辆检测范围(5 - 21m)和车道内的目标;

CFAR 检测器分析目标周围能量并生成自适应阈值来验证检测;

目标鉴别器依据发射脉冲的特性判断检测是否为系统发出的脉冲,以此区分真实目标和外部噪声,减少虚假检测。

系统控制与通信部分:

系统在检测到行人后,会与车辆的控制单元通信,向 AEB 系统或其他相应的 ADAS 系统发出警报。一旦接收到行人存在的警报信息,车辆的控制单元便能及时启动相应的安全机制,例如自动调整车速或准备制动操作,从而最大程度地降低与行人发生碰撞的风险,切实保障城市道路上行人的安全。

测试环节

在实际测试环节,研究团队精心挑选了一条具有代表性的城市双车道大道作为测试场地。这条大道宽度为 8 米,长度达数百米,能够充分满足车辆以稳定速度行驶的测试需求。


在测试过程中,研究人员在车道右侧边缘精心布置了两名行人,他们间隔 25 米站立,且始终保持静止状态。车辆则以 30km/h 的恒定速度缓缓通过车道中心,这一速度模拟了城市常见的行车速度。在多次测试过程中,车辆累计进行了 200 次的往返行驶,并且每秒稳定地采集 8 个声学图像或帧。


结论

通过对大量测试数据的深入分析与统计,该系统展现出了较为出色的性能表现。最终得出的检测概率(Pd)高达 0.91,这意味着在绝大多数情况下,系统能够准确地检测到行人的存在。
虚假报警概率(Pfa)被控制在 0.011 的较低水平,有效避免了因过多的误报而干扰驾驶员的判断。尽管与车辆静止状态下的测试结果相比,在动态行驶过程中由于车辆发动机噪声、滚动噪声以及风流噪声等额外干扰因素的存在,检测概率略有下降,但总体而言,该系统在实际城市交通环境中的可行性与有效性得到了有力的验证。

瓦伦西亚大学的研究人员表示,未来他们将继续优化该系统,探索提高信号发射功率/带宽、应用统计最优波束形成算法以及引入基于卡尔曼滤波器的跟踪和关联技术等方法,以进一步提升系统的检测概率和降低虚警概率,为行人安全保驾护航。该项研究成果发表在 Sensors & Actuators: A. Physical 上。

更多信息:Alberto Izquierdo, Lara del Val, Juan José Villacorta. Pedestrian detection using a MEMS acoustic array mounted on a moving vehicle[S]. Sensors & Actuators: A. Physical, 2024, 376: 115586.

延伸阅读:
《微机械超声换能器专利态势分析-2023版》

MEMS 中国首家MEMS咨询服务平台——麦姆斯咨询(MEMS Consulting)
评论 (0)
  • 在全球电子产业面临供应链波动、技术迭代和市场需求变化等多重挑战的背景下,安博电子始终秉持“让合作伙伴赢得更多一点”的核心理念,致力于打造稳健、高效、可持续的全球供应链体系。依托覆盖供应商管理、品质检测、智能交付的全链路品控体系,安博电子不仅能确保电子元器件的高可靠性与一致性,更以高透明的供应链管理模式,助力客户降低风险、提升运营效率,推动行业标准升级,与全球合作伙伴共同塑造更具前瞻性的产业生态。动态优选机制:构建纯净供应链生态安博电子将供应商管理视为供应链安全的根基。打造动态优选管控体系,以严格
    电子资讯报 2025-04-07 17:06 72浏览
  • 贞光科技作为三星电机车规电容代理商,针对电动汽车领域日益复杂的电容选型难题,提供全方位一站式解决方案。面对高温稳定性、高可靠性、高纹波电流和小型化等严苛要求,三星车规电容凭借完整产品矩阵和卓越技术优势,完美满足BMS、电机控制器和OBC等核心系统需求。无论技术选型、供应链保障、样品测试还是成本优化,贞光科技助力客户在电动汽车产业高速发展中占据技术先机。在电动汽车技术高速发展的今天,作为汽车电子系统中不可或缺的关键元器件,电容的选型已成为困扰许多工程师和采购人员的难题。如何在众多参数和型号中找到最
    贞光科技 2025-04-07 17:06 59浏览
  •     根据 IEC术语,瞬态过电压是指持续时间几个毫秒及以下的过高电压,通常是以高阻尼(快速衰减)形式出现,波形可以是振荡的,也可以是非振荡的。    瞬态过电压的成因和机理,IEC 60664-1给出了以下四种:    1. 自然放电,最典型的例子是雷击,感应到电力线路上,并通过电网配电系统传输,抵达用户端;        2. 电网中非特定感性负载通断。例如热处理工厂、机加工工厂对
    电子知识打边炉 2025-04-07 22:59 92浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍转手绢、跳舞、骑车、后空翻,就在宇树、智元等独角兽企业率领“机器人大军”入侵短视频时,却有资本和科技大佬向此产业泼了一盆冷水。金沙江创投管理合伙人朱啸虎近日突然对人形机器人发难,他表示“最近几个月正在批量退出人形机器人公司”。“只是买回去做研究的,或者买回去做展示的,这种都不是我们意义上的商业化,谁会花十几万买一个机器人去干这些活?”朱啸虎吐槽。不过,朱啸虎的观点很快就遭到驳斥,众擎机器人的创始人、董事长赵同阳回怼道:“(朱啸虎)甚至问出了人形机器人在这个阶段有什么
    华尔街科技眼 2025-04-07 19:24 118浏览
  • 在万物互联时代,智能化安防需求持续升级,传统报警系统已难以满足实时性、可靠性与安全性并重的要求。WT2003H-16S低功耗语音芯片方案,以4G实时音频传输、超低功耗设计、端云加密交互为核心,重新定义智能报警设备的性能边界,为家庭、工业、公共安防等领域提供高效、稳定的安全守护。一、技术内核:五大核心突破,构建全场景安防基座1. 双模音频传输,灵活应对复杂场景实时音频流传输:内置高灵敏度MIC,支持环境音实时采集,通过4G模块直接上传至云端服务器,响应速度低至毫秒级,适用于火灾警报、紧急呼救等需即
    广州唯创电子 2025-04-08 08:59 108浏览
  •   工业自动化领域电磁兼容与接地系统深度剖析   一、电磁兼容(EMC)基础认知   定义及关键意义   电磁兼容性(EMC),指的是设备或者系统在既定的电磁环境里,不但能按预期功能正常运转,而且不会对周边其他设备或系统造成难以承受的电磁干扰。在工业自动化不断发展的当下,大功率电机、变频器等设备被大量应用,现场总线、工业网络等技术也日益普及,致使工业自动化系统所处的电磁环境变得愈发复杂,电磁兼容(EMC)问题也越发严峻。   ​电磁兼容三大核心要素   屏蔽:屏蔽旨在切断电磁波的传播路
    北京华盛恒辉软件开发 2025-04-07 22:55 143浏览
  • 医疗影像设备(如CT、MRI、超声诊断仪等)对PCB的精度、可靠性和信号完整性要求极高。这类设备需要处理微伏级信号、高频数据传输,同时需通过严格的EMC/EMI测试。制造此类PCB需从材料选择、层叠设计、工艺控制等多维度优化。以下是关键技术与经验分享。 1. 材料选择:高频与生物兼容性优先医疗影像设备PCB常采用 Rogers RO4000系列 或 Isola FR4高速材料,以降低介电损耗并保证信号稳定性。例如,捷多邦在客户案例中曾为某超声探头厂商推荐 Rogers RO4350B
    捷多邦 2025-04-07 10:22 101浏览
  • HDMI从2.1版本开始采用FRL传输模式,和2.0及之前的版本不同。两者在物理层信号上有所区别,这就需要在一些2.1版本的电路设计上增加匹配电路,使得2.1版本的电路能够向下兼容2.0及之前版本。2.1版本的信号特性下面截取自2.1版本规范定义,可以看到2.1版本支持直流耦合和交流耦合,其共模电压和AVCC相关,信号摆幅在400mV-1200mV2.0及之前版本的信号特性HDMI2.0及之前版本采用TMDS信号物理层,其结构和参数如下:兼容设计根据以上规范定义,可以看出TMDS信号的共模电压范
    durid 2025-04-08 19:01 91浏览
  •     在研究Corona现象时发现:临界电压与介电材料表面的清洁程度有关。表面越清洁的介电材料,临界电压越高;表面污染物越多的地方,越容易“爬电”。关于Corona现象,另见基础理论第007篇。    这里说的“污染物”,定义为——可能影响介电强度或表面电阻率的固体、液体或气体(电离气体)的任何情况。    IEC 60664-1 (对应GB/T 16935.1-2023) 定义了 Pollution Degree,中文术语是“污染等
    电子知识打边炉 2025-04-07 22:06 74浏览
  • 在人工智能技术飞速发展的今天,语音交互正以颠覆性的方式重塑我们的生活体验。WTK6900系列语音识别芯片凭借其离线高性能、抗噪远场识别、毫秒级响应的核心优势,为智能家居领域注入全新活力。以智能风扇为起点,我们开启一场“解放双手”的科技革命,让每一缕凉风都随“声”而至。一、核心技术:精准识别,无惧环境挑战自适应降噪,听懂你的每一句话WTK6900系列芯片搭载前沿信号处理技术,通过自适应降噪算法,可智能过滤环境噪声干扰。无论是家中电视声、户外虫鸣声,还是厨房烹饪的嘈杂声,芯片均能精准提取有效指令,识
    广州唯创电子 2025-04-08 08:40 129浏览
  • 及时生产 JIT(Just In Time)的起源JIT 起源于 20 世纪 70 年代爆发的全球石油危机和由此引发的自然资源短缺,这对仰赖进口原物料发展经济的日本冲击最大。当时日本的生产企业为了增强竞争力、提高产品利润,在原物料成本难以降低的情况下,只能从生产和流通过程中寻找利润源,降低库存、库存和运输等方面的生产性费用。根据这种思想,日本丰田汽车公司创立的一种具有特色的现代化生产方式,即 JIT,并由此取得了意想不到的成果。由于它不断地用于汽车生产,随后被越来越多的许多行业和企业所采用,为日
    优思学院 2025-04-07 11:56 103浏览
  • 曾几何时,汽车之家可是汽车资讯平台领域响当当的“扛把子”。2005 年成立之初,它就像一位贴心的汽车小助手,一下子就抓住了大家的心。它不仅吸引了海量用户,更是成为汽车厂商和经销商眼中的“香饽饽”,广告投放、合作推广不断,营收和利润一路高歌猛进,2013年成功在纽交所上市,风光无限。2021年更是在香港二次上市,达到了发展的巅峰,当年3月15日上市首日,港股股价一度高达184.6港元,市值可观。然而,如今的汽车之家却陷入了困境,业务下滑明显。业务增长瓶颈从近年来汽车之家公布的财报数据来看,情况不容
    用户1742991715177 2025-04-07 21:48 80浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦