DE102009014672A1

DE102009014672A1 - Mikrofonanordnung zur Ortung von Schallquellen

Info

Publication number: DE102009014672A1
Application number: DE200910014672
Authority: DE
Inventors: Stefan Ehlers
Original assignee: Rheinmetall Defence Electronics GmbH
Current assignee: Rheinmetall Electronics GmbH
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-10-07
Also published as: WO2010108563A2; WO2010108563A3; EP2411830A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine tragbare Mikrofonanordnung zur Ortung von Schallquellen mit mehreren Mikrofonen (1-5), die an der Kleidung einer Person befestigbar sind, wobei mehrere Mikrofone mit Abstand voneinander an einem im wesentlichen kreisbogenförmig, bevorzugt ringförmig, geformten Tragelement angeordnet sind, die am oder im Kragen eines Kleidungsstücks anbringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrofonanordnung zur Ortung von Schallquellen, die aus mehreren Mikrofonen besteht, und die an oder in der Kleidung einer Person befestigbar ist.
Zum Schutz von Soldaten ist es bekannt, Mikrofone einzusetzen, die zur Ortung und Richtungsbestimmung von transientem Lärm, insbesondere von Geschoss- und Mündungsknallen, dienen. Derartige Mikrofonanordnungen, die auch als Mikrofonantennen bezeichnet werden, enthalten zumindest zwei Mikrofone für eine Richtungsbestimmung. Die Mikrofone sollen in relativ großem Abstand voneinander und in einer festen Position zueinander angeordnet sein. Dabei ist zu beachten, dass bei der Anbringung der Mikrofone an der Kleidung eines Soldaten diese nicht dessen Bewegung einschränken, insbesondere wenn er Waffen oder andere Ausrüstungsgegenstände trägt.
Da für eine genaue Richtungsbildung die feste räumliche Zuordnung der Mikrofone zueinander bekannt sein muss, ist es nicht möglich, einzelne Mikrofone an verschiedenen Positionen an der Kleidung eines Soldaten zu befestigen. Dies würde bei einer Bewegung des Soldaten zu einer Positionsverschiebung der Mikrofone zueinander führen.
Aus der Veröffentlichung "EARS – QinetiQ's Battle-Proven Sniper Detection Solution" vom 12.03.2008 (www.qinetiq.com) ist eine Mikrofonanordnung bekannt, bei der vier Mikrofone und die zugehörige Elektronik in einem festen Gehäuse angeordnet sind, das an der Schulter des Soldaten befestigt ist. Das Gehäuse ist nicht ergonomisch geformt und seine Anbringung ist für den Soldaten störend und schränkt ihn in seiner Tätigkeit stark ein, insbesondere wenn er Waffen oder andere Ausrüstungsgegenstände über der Schulter trägt. Weiterhin ist der Abstand der Mikrofone zueinander relativ klein, wodurch die Richtungsbildung unpräziser wird.
In mehreren Veröffentlichungen wie z. B "Fixed and wearable acoustic counter-sniper systems for law enforcement" (BBN Technologies; Cambridge, MA; SPIE International Symposium; 3–5 November 1998; Boston, MA) werden Mikrofonanordnungen an Helmen beschrieben. Bei solchen Lösungen müssen die schnellen Kopfbewegungen sehr präzise erfasst werden. Außerdem setzt diese Lösung voraus, dass der Helm permanent auf dem Kopf getragen wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mikrofonanordnung zur Ortung von Schallquellen zu schaffen, die einerseits eine exakte Positions- und/oder Richtungsbestimmung eines transientem Lärms ermöglicht, andererseits die Beweglichkeit und den Tätigkeitsumfang eines Soldaten möglichst wenig negativ beeinflusst.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass mehrere Mikrofone mit Abstand voneinander an einem im wesentlichen kreisbogenförmig, bevorzugt ringförmig, geformten Tragelement angeordnet sind, das am oder im Kragen eines Kleidungsstücks anbringbar ist.
Diese Lösung hat verschiedene weitere Vorteile:
Das Tragelement lässt sich so gestalten, dass eine Vielzahl von Mikrofonen in einem relativ großen, genau definierten und dauerhaft festen Abstand voneinander angebracht werden können. Durch die Anbringung am oder im Kragen wird das Gewicht der Mikrofonanordnung von den Schultern aufgenommen und gleichmäßig auf die Wirbelsäule verteilt. An dem Kragen oder dem Tragelement lassen sich ebenfalls die zugehörige Elektronik, ein Orientierungssensor, GPS und – falls erforderlich – ein Akku als Energiespeicher anbringen.
In Kombination mit einem kleinen Orientierungssensor kann die Lage der Mikrofonanordnung kontinuierlich und relativ zur Bewegungsrichtung des Soldaten bestimmt werden. Dabei brauchen die Kopfbewegungen des Soldaten nicht berücksichtigt zu werden, wie es bei einer Anbringung einer Mikrofonanordnung an einem Helm erforderlich wäre. Bei einer Anbringung am Helm wäre es auch erforderlich, störende Leitungen zwischen dem Helm und der Kleidung eines Soldaten anzuordnen. Bei einer Anbringung am oder im Kragen wird die Richtungsbildung erleichtert, da durch Abstützung auf der Schulter die Lage der Mikrofonanordnung stabiler wird und die Bewegungen der Mikrofonantenne insgesamt wesentlich langsamer werden.
Bevorzugt ist das Tragelement als starrer Ring gestaltet, der nicht vollständig geschlossen, sondern über einen gewissen Winkelbereich geöffnet ist.
Besonders vorteilhaft lässt sich die Mikrofonanordnung nach der Erfindung als Teil der Gefechtsausrüstung eines Soldaten am oder im Kragen eines Splitterschutzes anbringen, mit dem der Soldat geschützt wird. Anders als ein Helm wird ein Splitterschutzkragen nicht für kurze Zeit abgesetzt, so dass das Ortungssystem dauernd aktiv sein kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
1 zeigt in ausgebreiteter Form eine an oder in einem Kragen integrierte Mikrofonanordnung nach der Erfindung,
2 zeigt die Mikrofonanordnung in Funktionsposition.
Die Mikrofonanordnung dient zur Ortung von transientem Lärm in einer Gefahrensituation, insbesondere zur Bestimmung der Richtung von Geschoss- und Mündungsknallen. Sie ist Teil der Gefechtsausrüstung eines Soldaten.
Die Mikrofonanordnung besteht aus einem im wesentlichen kreisbogenförmig, bevorzugt ringförmig, geformten Tragelement, an dem mehrere Mikrofone 1–5 mit einem fixen Abstand voneinander befestigt sind. Im Beispiel ist das Tragelement 10 ein starrer Ring 10 aus Metall oder Kunststoff. Es sind im Ausführungsbeispiel fünf Mikrophone 1–5 vorhanden, wobei die Anzahl der Mikrofone je nach Anforderung an die Leistungsfähigkeit der akustischen Richtungsbildung größer oder kleiner sein kann.
Der Ring 10 mit den Mikrofonen 1–5 ist am oder im Kragen eines jackenförmigen Kleidungsstückes, insbesondere einer Schutzkleidung, befestigbar. Im vorliegenden Beispiel ist er am Kragen einer Splitterschutzweste befestigt. Die Mikrofonanordnung ist mit der Schutzkleidung Teil der Gefechtsausrüstung eines Soldaten.
Bevorzugt ist an dem Kragen oder am Tragelement (Ring 10) zusätzlich zur Mikrofonanordnung ein kleiner Orientierungssensor befestigt, der kontinuierlich die Lage des Ringes 10 mit den Mikrofonen 1–5 relativ zur Bewegungsrichtung des Soldaten bestimmt. Ebenfalls am Kragen oder am Tragelement (Ring 10) sind die zugehörige Elektronik, ein Positionsempfänger, insbesondere ein GPS, und – falls erforderlich – als Energieversorgung ein Akkumulator untergebracht.
Bevorzugt sind die Mikrofone 1–5 über einen vollständigen Kreis von 360° mit gleichem Abstand voneinander angeordnet. Wie in 2 dargestellt, weist der Ring 10 eine Aussparung auf, die weniger als 90° des Umfangs umfasst. Bevorzugt wird der Ring 10 an dem Kragen so angeordnet, dass die Aussparung zentriert in Bewegungsrichtung des Soldaten, also in dessen Blickrichtung weist. Über den Umfang des Ringes 10 sind die Mikrofone 1–5 mit gleichem Winkelabstand verteilt. Bei der Anordnung von fünf Mikrofonen über den Kreisumfang beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Mikrofonen 1–5 jeweils 72°.
Durch die Anordnung der Mikrofonanordnung, der Elektronik und ggf. von einem Akkumulator und weiteren Sensoren am oder im Kragen eines Kleidungsstücks (im Beispiel des Splitterschutzes) ist der Tragekomfort und die Gewichtsverteilung optimal. Die Bewegungsmöglichkeiten und das Betätigungsfeld eines Soldaten werden durch diese Anordnung nur unwesentlich eingeschränkt. Die Ortung und die Richtungsbestimmung des Lärms werden durch die Anordnung der Mikrofone über einen vollständigen Kreis und die Fixierung ihres Abstands voneinander sehr exakt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ”EARS – QinetiQ's Battle-Proven Sniper Detection Solution” vom 12.03.2008 (www.qinetiq.com) [0004]
- ”Fixed and wearable acoustic counter-sniper systems for law enforcement” (BBN Technologies; Cambridge, MA; SPIE International Symposium; 3–5 November 1998; Boston, MA) [0005]

Claims

Tragbare Mikrofonanordnung zur Ortung von Schallquellen mit mehreren Mikrofonen (1–5), die an der Kleidung einer Person befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass dass mehrere Mikrofone mit Abstand voneinander an einem im wesentlichen kreisbogenförmig, bevorzugt ringförmig, geformten Tragelement angeordnet sind, das am oder im Kragen eines Kleidungsstücks anbringbar ist
Mikrofonanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (1–5) mit Abstand voneinander auf einem starren Ring (10) angeordnet sind.
Mikrofonanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement mit den Mikrofonen (1–5) am oder im Kragen eines Splitterschutzes befestigt ist.
Mikrofonanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zugehörige Elektronik ebenfalls am oder im Kragen befestigt ist.
Mikrofonanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (1–5) mit gleichem Winkelabstand an dem Tragelement befestigt sind.
Mikrofonanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (1–5) über einen vollständigen Kreis von 360° mit gleichem Abstand voneinander angeordnet sind.
Gefechtsausrüstung für einen Soldaten mit einer Schutzkleidung und einer Mikrofonanordnung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Mikrofonanordnung am oder im Kragen der Schutzkleidung befestigt ist.