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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs sowie ein entsprechendes System zur Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug umfassend ein solches System.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren bekannt, mit denen die Sichtweite im Bereich vor einem Fahrzeug gemessen werden kann bzw. die visuelle Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs selbst verändert werden kann.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 056 139 A1 offenbart eine Gefahrenwarnvorrichtung in einem Fahrzeug, bei der Verkehrsteilnehmer außerhalb des Fahrzeugs und der Fahrer im Fahrzeug bei möglichem Eintritt einer Gefahrensituation gleichzeitig unter anderem auch mittels akustischer Alarmsignale gewarnt werden.
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Die Drucksschrift
DE 10 2004 006 604 A1 offenbart ein Verfahren zur Reduktion von Motorgeräuschen im Innenraum eines Kraftfahrzeugs, bei dem das in den Innenraum eindringende Motorgeräusch mittels eines Lautsprechers in Innenraum unterdrückt wird.
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Das Dokument
DE 103 08 414 B4 offenbart ein adaptives System zur Steuerung des Akustiksystems im Innenraum eines Fahrzeugs. Unter anderem beschreibt diese Druckschrift auch ein adaptives Geräuschunterdrückungssystem für den Innenraum des Fahrzeugs.
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Der Fahrer eines Fahrzeugs kann die von seinem Fahrzeug generierten akustischen Signale in der Regel gut wahrnehmen. Er kann jedoch kaum oder nur sehr subjektiv beurteilen, ob und wie gut sein eigenes Fahrzeug von anderen Verkehrsteilnehmern in der Umgebung seines Fahrzeugs akustisch wahrgenommen wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass die akustische Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer nicht nur von den vom Fahrzeug erzeugten akustischen Geräuschen, sondern auch von einer Vielzahl von weiteren Faktoren abhängt, wie z. B. von der vorhandenen Geräuschkulisse am Ort des anderen Verkehrsteilnehmers, von weiteren Gegenständen bzw. Fahrzeugen im Umfeld des betrachteten Fahrzeugs, welche Reflexionen der akustischen Signale des Fahrzeugs bewirken bzw. selbst akustische Geräusche erzeugen. Dabei bildet die akustische Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs in einer Vielzahl von gängigen Verkehrssituationen, z. B. für einen Fußgänger oder Fahrradfahrer, das einzige Mittel, mit dem das Fahrzeug wahrgenommen und ggf. seine Position zumindest ungefähr lokalisiert werden kann. Zur Erhöhung der Verkehrssicherheit besteht deshalb das Bedürfnis, die akustische Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs insbesondere für solche Randbedingungen und Positionen von Verkehrsteilnehmern relativ zum Fahrzeug zu verbessern, welche das Fahrzeug nur unzureichend akustisch wahrnehmen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs zu schaffen, bei dem die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs situationsabhängig gesteuert wird.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 bzw. das System gemäß Patentanspruch 35 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die abhängigen Ansprüche zeigen ebenso vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Systems. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne ihren Umfang oder den Umfang ihrer äquivalente zu verlassen.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ein oder mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße eines Fahrzeugs bereitgestellt und/oder basierend auf akustischen Größen des Fahrzeugs und/oder der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt, wobei ein akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß des Fahrzeugs die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs aus einer Raumrichtung einer Wahrnehmungsposition im Umfeld des Fahrzeugs repräsentiert.
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Unter dem Begriff „Fahrzeug” kann insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug verstanden werden. Zusätzlich sind im Sinne der Erfindung autonome Fahrzeuge, z. B. ein autonomes Nutz- oder Erkundungsfahrzeug und/oder ein mobiler Roboter, als Fahrzeuge zu verstehen. Unter einer Raumrichtung einer Wahrnehmungsposition ist dabei ein Raumwinkel in der Umgebung des Fahrzeugs zu verstehen, in dem sich ein Zuhörer (Mensch oder Tier) befindet bzw. befinden kann. Der Begriff der akustischen Wahrnehmbarkeit bzw. des akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßes des Fahrzeugs bezieht sich auf das „akustische wahrgenommen werden”, z. B. auf die Wahrnehmung bestimmter Eigenschaften des Fahrzeugs, wie die Fahrzeugposition, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Fahrzeugtyp, den Betriebszustand des Fahrzeugs und dergleichen.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nach Bereitstellung bzw. Ermittlung der entsprechenden akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße zumindest ein Teil der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße in Abhängigkeit von einem oder mehreren Steuerkriterien mit Hilfe von einem oder mehreren Mitteln zur Erzeugung akustischer Signale gesteuert, wobei die Mittel zur Erzeugung akustischer Signale insbesondere im Fahrzeug vorgesehene Mittel umfassen. Die Steuerkriterien zur Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße können beliebig ausgestaltet sein. Weiter unten werden bevorzugte Varianten solcher Steuerkriterien beschrieben.
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Die Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße basierend auf dem oder den Steuerkriterien erfolgt dabei insbesondere derart, dass das oder die akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße mit Hilfe von am oder im Umfeld des Fahrzeugs erzeugter Audiosignale verändert werden und/oder auf einem Sollwert gehalten werden. Die Audiosignale können dabei beispielsweise über entsprechende Lautsprecher am Fahrzeug ausgesendet werden, wobei bei der Aussendung der Audiosignale insbesondere eine zuvor über Erfassungsmittel erfasste akustische Situation in den entsprechenden Wahrnehmungspositionen im Umfeld des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung handelt es sich bevorzugt um eine kontinuierliche, insbesondere stufenlose oder nahezu stufenlose Steuerung.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt ein jeweiliges akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß neben der Raumrichtung der Wahrnehmungsposition den Abstand der Wahrnehmungsposition vom Fahrzeug. Das heißt, bei der Steuerung der Wahrnehmbarkeitsmaße spielt nicht nur die Richtung eine Rolle, in der sich ein Zuhörer befinden bzw. befinden können, sondern auch der Abstand zu entsprechenden geräuscherzeugenden Stellen des Fahrzeugs und sonstigen Geräuschquellen in der Umgebung. Hierdurch wird eine besonders präzise Ermittlung der akustischen Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs für eine Wahrnehmungsposition erreicht, so dass die akustische Wahrnehmbarkeit auch sehr genau gesteuert werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden gemäß dem oder den Steuerkriterien ein oder mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße für eine oder mehrere vorbestimmte und insbesondere variabel veränderbare Raumrichtungen gesteuert. Auf diese Weise wird eine sehr raumselektive Steuerung des Wahrnehmbarkeitsmaßes erreicht. Insbesondere kann erreicht werden, dass durch die Veränderung eines Wahrnehmbarkeitsmaßes in einem bestimmten Raumwinkel das Wahrnehmbarkeitsmaß in dem benachbarten Raumwinkel nicht oder wesentlich weniger beeinflusst wird. Darüber hinaus kann das akustische Wahrnehmbarkeitsmaß für bestimmte Raumrichtungen, aus welchen eine, z. B. deutlich schlechtere, akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs als aus benachbarten Raumrichtungen gegeben ist, verbessert werden, ohne z. B. unnötige Störungen für die benachbarten Raumrichtungen zu erzeugen.
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In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein oder mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße für eine oder mehrere vorgegebene Raumrichtungen aktiv verstärkt, wohingegen ein oder mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße für mindestens eine Raumrichtung, welche sich von der oder den vorgegebenen Raumrichtungen unterscheidet, nicht oder weniger als für die vorgegebene oder vorgegebenen Raumrichtungen verstärkt werden oder ganz oder zumindest teilweise unterdrückt werden. Analog können in einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ein oder mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße für eine oder mehrere vorgegebene Raumrichtungen aktiv ganz oder zumindest teilweise unterdrückt werden, wohingegen ein oder mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße für mindestens eine Raumrichtung, welche sich von der oder den vorgegebenen Raumrichtungen unterscheidet, verstärkt werden oder nicht oder weniger als wie für die vorgegebene oder vorgegebenen Raumrichtungen unterdrückt werden.
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Erfindungsgemäß können dabei die natürlichen Betriebsgeräusche des Fahrzeugs, die nach außen abgestrahlt werden, als Ausgangsbasis für die raumselektive Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße verwendet werden. Beispielsweise kann die Hörbarkeit der Betriebsgeräusche für eine oder mehrere vorgegebene Raumrichtungen unterdrückt werden, außer für eine bestimmte Richtung, aus der die Hörbarkeit gewünscht wird. Durch die aktive Verstärkung bzw. Unterdrückung von akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen kann insbesondere eine gewünschte Verteilung der Wahrnehmbarkeitsmaße im Umfeld des Fahrzeugs erreicht werden, wobei ein Nutzer die gewünschte Verteilung beispielsweise über die weiter unten beschriebene Mensch-Maschine-Schnittstelle spezifizieren kann.
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Die aktive Verstärkung oder Unterdrückung der Wahrnehmbarkeitsmaße wird vorzugsweise mit dem oder den Mitteln zur Erzeugung akustischer Signale mittels Erzeugung von akustischen Schwingungen durchgeführt. Die Mittel zur Erzeugung akustischer Signale werden deshalb im Folgenden auch als Schwingungserzeugungsmittel bezeichnet. Im einfachsten Fall kann eine Unterdrückung der Wahrnehmbarkeitsmaße derart realisiert werden, dass die Phase der mit dem oder den Schwingungserzeugungsmitteln erzeugten akustischen Signale im Wesentlichen entgegengesetzt zu der Phase mindestens einer in der oder den vorgegebenen Raumrichtungen vorhandener Schwingung ausgestrahlt werden.
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Vorteilhafterweise kann die Verstärkung und/oder Unterdrückung der Wahrnehmbarkeitsmaße derart ausgestaltet sein, dass mehrere akustische Schwingungserzeugungsmittel, welche vorzugsweise im Fahrzeug vorgesehen sind, Schwingungen und insbesondere gerichtete Schwingungen erzeugen, wobei die jeweilige Phasen der Schwingungserzeugungsmittel derart gewählt werden, dass die Schwingungen sich in bestimmten Richtungen, insbesondere in bestimmten Raumteilen in der Umgebung des Fahrzeugs, verstärken und/oder die dort vorhandenen Schwingungen unterdrücken. Bei den vorhandenen Schwingungen kann es sich insbesondere um die vom Fahrzeug und/oder von anderen Objekten erzeugten Geräusche handeln. Somit sind auch solche Ausgestaltungen des Verfahrens denkbar, bei welchen die durch das Fahrzeug erzeugten hörbaren Geräusche nur an wenigen Raumpositionen lauter sind als bei demselben Fahrzeug ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei den unterdrückten Schwingungen kann es sich um solche, vom Fahrzeug erzeugte Betriebsgeräusche handeln, welche die Raumrichtung bzw. Wahrnehmungsposition direkt oder indirekt erreichen, und/oder um die von dem oder den Mitteln zur Erzeugung akustischer Signale erzeugten Schwingungen zur Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit in einer anderen Raumrichtung.
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Mit der oben beschriebenen Unterdrückung von Wahrnehmbarkeitsmaßen kann erreicht werden, dass das akustische Signal, welches sich außerhalb einer vorbestimmten Raumrichtung ausbreitet und somit die Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs aus anderen Raumrichtungen beeinflussen kann, mit Schwingungen unterdrückt wird welche mit Mitteln zur Erzeugung akustischer Signale generiert werden und deren Phase gegenüber dem Geräusch in der vorbestimmten Raumrichtung verschoben ist. Auf diese Weise ist die Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs exakt gerichtet, insbesondere auf einen eingeschränkten Bereich möglicher Positionen relativ zum Fahrzeug begrenzt. Zum Beispiel können bestimmte Betriebsgeräusche des Fahrzeugs, abhängig von der situationsabhängigen Ermittlung bestimmter Raumteile in der Umgebung des Fahrzeugs, in welchen sich andere Verkehrsteilnehmer aufhalten könnten, in diesen Raumteilen unterdrückt werden, während für andere ausgewählte Raumteile keine oder eine weniger starke Unterdrückung bestimmter Betriebsgeräusche des Fahrzeugs zugelassen wird.
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Die akustische Wahrnehmbarkeit bezieht sich in dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere auf den für Menschen und/oder Tiere hörbaren Frequenzbereich von 17 Hz bis 20 kHz. Je nach Fahrzeugtyp und den vom Zuhörer detektierbaren Frequenzbereich kann die akustische Wahrnehmbarkeit gegebenenfalls auch in anderen Frequenzbereichen ermittelt und gesteuert werden. Vorteilhafterweise werden für die Steuerung eines oder mehrerer Wahrnehmbarkeitsmaße, die mit der räumlichen Lokalisierbarkeit des Fahrzeugs zusammenhängen, solche Mittel eingesetzt, die akustische Schwingungen im Frequenzbereich von 150–20000 Hz, insbesondere 450–12000 Hz, erzeugen. Somit wird den speziellen Eigenschaften des menschlichen binauralen Gehörsystems Rechnung getragen, welches die Lokalisierung der Geräuschquellen vor Allem in diesem Frequenzbereich durchführt. Im einfachsten Fall kann eine Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit mit nur einem Schwinger, z. B. im Frequenzbereich von ca. 17–150 Hz, stattfinden. Dieser Schwinger muss keine ausgeprägte Richtungscharakteristik haben und braucht gegebenenfalls auch keine, möglicherweise nur schwer umzusetzende Anforderungen an seinen Verbauort im Fahrzeug erfüllen. Das Verfahren kann gegebenenfalls auch die Ausstrahlung des für die menschliche Psyche schädlichen Infraschalls, insbesondere im Frequenzbereich von 0,2 Hz bis 15 Hz, dämpfen bzw. unterdrücken.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zumindest eine Teil der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße durch das oder die Mittel zur Erzeugung akustischer. Signale mittels der Erzeugung von Schwingungen in Abhängigkeit von der Drehzahl und/oder von an das Antriebssystem des Fahrzeugs zugeführter Leistung und/oder von einer Längs- oder Querbeschleunigungsanforderung gesteuert. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausgestaltung, bei der akustische Wahrnehmbarkeitsmaße in Abhängigkeit von der (positiven oder negativen) Beschleunigungsanforderung erfolgt, wobei die Beschleunigungsanforderung z. B. aus dem Gradienten des Fahr- oder Bremspedals ermittelt bzw. abgeleitet werden kann. Es wird somit eine Prognose über die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs für einen Zeitpunkt in der Zukunft berücksichtigt. Somit kann die Veränderung der akustischen Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs durch eine bevorstehende Bremsung bzw. Reifengeräusche frühzeitig berücksichtigt werden. Beispielsweise kann in den relevanten Raumrichtungen ein akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß erzeugt werden, welches einer künftigen akustischen Wahrnehmbarkeit entspricht. Insbesondere kann ein Bremsgeräusch in eine vorbestimmte Raumrichtung erzeugt werden, welches aufgrund der Trägheit des Bremssystems erst zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach einer Sekunde, hörbar sein wird. Dadurch, dass z. B. ein Fußgänger das Bremsgeräusch, welches erst in einer Sekunde kommen wird, bereits zuvor wahrnimmt, kann er gegebenenfalls früher darauf reagieren. Somit können in einer speziellen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Wahrnehmbarkeitsmaße derart gesteuert werden, dass das Wahrnehmbarkeitsmaß in einer bestimmten Raumrichtung bzw. einer bestimmten Wahrnehmungsposition auf eine prognostizierte akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs eingestellt wird, wobei diese prognostizierte akustische Wahrnehmbarkeit z. B. aus der Längs- und Querbeschleunigungsanforderung ermittelt werden kann.
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In der soeben beschriebenen Ausführungsform ist es wesentlich, dass das Wahrnehmbarkeitsmaß nicht in Abhängigkeit von der aktuellen Längs- bzw. Querbeschleunigung, sondern von der jeweiligen Beschleunigungsanforderung gesteuert wird, wobei diese Beschleunigungsanforderung insbesondere durch den Fahrer, jedoch gegebenenfalls auch durch automatische Systeme, erzeugt werden kann. Es wird somit ein Wahrnehmbarkeitsmaß nicht für die aktuelle Längs- bzw. Querbeschleunigung, sondern für eine prognostizierte Längs- bzw. Querbeschleunigung ermittelt, welche sich aus der Beschleunigungsanforderung ergibt. Hierbei wird der Tatsache Rechnung getragen, dass der Motor bzw. das Bremssystem des Fahrzeugs einer gewissen Trägheit unterliegt, welche dazu führt, dass eine Beschleunigungsanforderung erst mit zeitlichem Verzug zu einem Abbremsen bzw. Beschleunigen des Fahrzeugs und daraus resultierenden Geräuschen führt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen das oder die Mittel zur Erzeugung akustischer Signale einen oder mehrere Lautsprecher am Fahrzeug und/oder sind derart ausgestaltet, dass sie Teile der Karosserie und/oder Außenflächen des Fahrzeugs in Schwingung mit zumindest zwei, insbesondere piezoelektrisch ausgestalteten, Aktoren versetzen. Es kann somit auf eine zusätzliche, nach außen offene Membran, deren Funktion z. B. durch Umwelteinflüsse beeinträchtigt werden kann, verzichtet werden. Außerdem bietet eine solche Ausgestaltung des Verfahrens eine breite Vibrationsfläche, bei der die Schwingungsfrequenzen und/oder Schwingungsphasen an mehreren Punkten kontrollierbar sind. Durch eine große Abstrahlungsfläche muss die Schwingungsamplitude an keiner Stelle nachteilhaft groß sein. Die Aktuatoren können unmittelbar mit der Außenhaut des Fahrzeugs mechanisch verbunden sein, um die lokalen Resonanzen bestimmter Karosserieteile zu nutzen und/oder um zusätzlich die Richtung der abgestrahlten akustischen Schwingungen zu beeinflussen, z. B. um relativ enge Abstrahlbereiche zu erzeugen.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die akustische Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs umfassend einen Elektro- oder Hybridantrieb gesteuert, wobei bei der Steuerung das oder die Mittel zur Erzeugung akustischer Signale zumindest ein Geräusch nachahmen, welches dem Geräusch oder Anteilen des Geräuschs eines Verbrennungsmotors entspricht. Auf diese Weise wird der Tatsache Rechnung getragen, dass ein Elektro- bzw. Hybridantrieb bei Verwendung des Elektromotors sehr leise ist. Außerdem klingt ein Fahrzeug mit Elektro- bzw. Hybridantrieb für viele Verkehrsteilnehmer noch sehr ungewohnt und wird somit weder bewusst noch unbewusst mit einem fahrenden und potentiell gefährlichen Fahrzeug assoziiert. Somit könnten einige, für urbane Bevölkerung sogar instinktiv ausgeprägte, sicherheitsrelevante Verhaltensmuster, welche bei der Wahrnehmung von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor ablaufen, auch im Falle eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ausgelöst werden. Es kann somit bedarfsgerecht die Wahrnehmbarkeit eines solchen Antriebs durch Nachahmen eines Verbrennungsmotors verstärkt werden. Dabei können nur bestimmte, für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor typische Komponenten des Geräuschspektrums und/oder charakteristische Modulationen des Signals nachgeahmt werden, insbesondere solche, die einer möglichst genauen Lokalisierbarkeit des Fahrzeugs und der Erkennung einer Längs- und Querdynamik des Fahrzeugs dienen. Die spektralen Komponenten oder Modulationen des Signals sollen bei dem Zuhörer in der Raumrichtung der entsprechenden Wahrnehmungsposition, insbesondere bei einem Verkehrsteilnehmer, der das Fahrzeug hinreichend akustisch wahrnehmen soll, in seiner, insbesondere instinktiven Wahrnehmung mit einem herkömmlichen Auto mit Verbrennungsmotor assoziiert werden, denn in diesem Fall ist davon auszugehen, dass der Zuhörer seine Aufmerksamkeit auf das Fahrzeug richtet. Dabei ist es nicht erforderlich, dass das gesamte Betriebsgeräusch des Verbrennungsmotors vorgetäuscht wird. Insbesondere kann es sogar sinnvoll sein, ein insgesamt gesehen von einem herkömmlichen Verbrennungsmotor abweichendes Motorgeräusch zu erzeugen, welches somit einen „Öko-Sound” eines Elektro- bzw. Hybridantriebs darstellen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit derart, dass erfasste und/oder ermittelte Betriebsgeräusche des Fahrzeugs frequenz- und/oder phasenmäßig transformiert und mit dem oder den Mitteln zur Erzeugung akustischer Signale aus einer anderen Position am Fahrzeug ausgestrahlt werden. Zum Beispiel können die im Vorderteil des Fahrzeugs mit einem akustischen Sensor erfassten Vibrationen des Motors, insbesondere die Schwingungen der Einsaugklappen, erfasst werden. Diese Vibrationen werden mit einem an sich bekannten Nachhalleffekt versehen und verstärkt sowie mittels piezoelektrischer Wandler als Schwingungen an dem hinteren Teil der Karosserie des Fahrzeugs wiedergegeben, wobei die Schwingungen z. B. mit zwei Wandlern generiert werden können. Somit wird für einen Zuhörer in einer bestimmten Wahrnehmungsposition, z. B. seitlich vom Fahrzeug, ein akustischer Effekt erzeugt, welcher die Hörbarkeit und Unterscheidbarkeit der akustischen Wirkung des Fahrzeugs von den Umgebungsgeräuschen, z. B. von anderen Fahrzeugen, betont und/oder die Lokalisierbarkeit der Fahrzeugsposition allein durch das Hören verbessert. Durch die aktive Steuerung der Parameter des durch die Schwingungen erzeugten akustischen Signals, insbesondere der Amplitude, Phase und des Frequenzspektrums, bzw. durch die Verteilung des akustischen Signals auf zwei oder mehrere piezoelektrische Wandler können unterschiedliche Effekte für unterschiedliche Raumrichtungen bzw. Wahrnehmungspositionen erzeugt werden. Besonders bevorzugt ist die Erfassung der Schwingungen, die innerhalb des Fahrzeugs entstehen, insbesondere im Motor, Bremssystem, Getriebe, und zwar durch mit Teilen des Fahrzeugs mechanisch verbundenen akustischen Sensoren, die insbesondere als piezoelektrische mechanische Wandler ausgestaltet sind. Diese erlauben – im Gegensatz zu einem typischen Mikrofon, welches die Schwingungen der Luft erfasst und zudem ungeschützt gegenüber Umwelteinflüssen ist – eine sehr selektive Erfassung bestimmter Geräuschquellen. Als ein oder mehrere akustische Sensoren können allerdings, insbesondere für die Erfassung von Außengeräuschen, auch an sich bekannte Mikrofone eingesetzt werden.
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In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein oder mehrere visuelle Wahrnehmbarkeitsmaße des Fahrzeugs für jeweilige Raumrichtungen von Wahrnehmungspositionen im Umfeld des Fahrzeugs ermittelt und die Steuerung des zumindest einen Teils der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße des Fahrzeugs erfolgt in Abhängigkeit von diesen visuellen Wahrnehmbarkeitsmaßen. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass das Fahrzeug durch entsprechende Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit gegebenenfalls auch dann hinreichend akustisch wahrgenommen werden kann, wenn es in einer bestimmten Situation mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht hinreichend gesehen wird. Somit kann das Risiko, dass das Fahrzeug nicht früh genug wahrgenommen wird oder, z. B. durch einen möglicherweise vorhandenen Verkehrsteilnehmer, nicht hinreichend gut lokalisiert werden kann, weiter gesenkt werden. Eine unnötige Verstärkung der akustischen Wahrnehmbarkeit kann jedoch vermieden werden. Es kann somit der zumindest statistische Wert der Lärmbelastung der Umgebung durch das Fahrzeug stark gesenkt werden.
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Die Ermittlung der visuellen Wahrnehmbarkeitsmaße kann basierend auf dem Verfahren der
deutschen Patentanmeldung 10 2008 051 593.0 erfolgen. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldung wird durch Verweis zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht. Wird beispielsweise ermittelt, dass die visuelle Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs aus einer Raumrichtung einer Wahrnehmungsposition gering ist, kann das akustische Wahrnehmbarkeitsmaß für die Raumrichtung dieser Wahrnehmungsposition derart gesteuert werden, dass das Fahrzeug aus dieser Raumrichtung besser wahrnehmbar ist. Beispielsweise kann das akustische Wahrnehmbarkeitsmaß derart verändert werden, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs für eine Person an der Wahrnehmungsposition besser eingeschätzt werden kann. Vorteilhafterweise kann je nach einer bestimmten, insbesondere von einem Benutzer ausgewählten, Wahrnehmbarkeitsklasse, welche sowohl die akustische als auch die visuelle Wahrnehmbarkeit festlegt, eine solche aktive Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit erfolgen, dass die Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs insgesamt verbessert wird bzw. ein vorgegebener mathematischer Zusammenhang zwischen den visuellen und akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen eingehalten wird.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Verkehrsrelevanz der dem jeweiligen akustischen Wahrnehmbarkeitsmaß zugeordneten Raumrichtung und/oder Wahrnehmungsposition ermittelt. Dabei werden akustische Wahrnehmbarkeitsmaße aus Raumrichtungen und/oder an Wahrnehmungspositionen deren Verkehrsrelevanz einen vorbestimmten Schwellwert überschreiten, erhöht. Auf diese Weise erfolgt eine vorteilhafte Verstärkung der Wahrnehmbarkeit von nur oder überwiegend verkehrsrelevanten Raumrichtungen bzw. Wahrnehmungspositionen.
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In einer bevorzugten Variante wird die Verkehrsrelevanz einer Wahrnehmungsposition, an der sich ein anderer Verkehrsteilnehmer befindet oder befinden kann, insbesondere von Wahrnehmungspositionen, welche eine Ausfahrt und/oder einen Tunnel und/oder einen Parkplatz repräsentieren, höher eingestuft als die Verkehrsrelevanz von Wahrnehmungspositionen, an denen sich mit hoher Wahrscheinlichkeit kein Verkehrsteilnehmer befinden kann, wobei verkehrsrelevante Wahrnehmungspositionen vorzugsweise mittels eines Objekterkennungssystems am Fahrzeug und/oder eines Navigationssystems des Fahrzeugs bestimmt werden können. Somit wird nur eine mangelhafte akustische Wahrnehmbarkeit aus einem Bereich der Umgebung verstärkt, aus dem ein Verkehrsteilnehmer kommen kann bzw. kommen könnte, während eine mangelhafte akustische Wahrnehmbarkeit aus einem Bereich der Umgebung, der sehr gut voraussagbar ist (z. B. einem Bereich, aus dem ein unerwartetes Erscheinen von Verkehrsteilnehmern nicht erlaubt ist, wie z. B. einer großflächigen Wand), nicht erhöht wird. Als verkehrsrelevant werden dabei nicht nur tatsächliche (z. B. über ein Objekterkennungssystem erkannte) Positionen von anderen Verkehrsteilnehmer angesehen, sondern auch Teile der Infrastruktur, wie Ausfahrten, Tunnel, Parkplätze, d. h. solche Teile, die mit dem Aufenthalt oder Vorhandensein von Verkehrsteilnehmern im Zusammenhang stehen.
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In einer weiteren bevorzugten Variante wird die Verkehrsrelevanz einer Wahrnehmungsposition, für welche eine berechnete Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Fahrzeugs an der Wahrnehmungsposition und/oder eine berechnete Kollisionswahrscheinlichkeit des Fahrzeugs mit einem Objekt an der Wahrnehmungsposition hoch ist und/oder eine berechnete Zeit bis zur Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt an der Wahrnehmungsposition kurz ist, höher eingestuft als die Verkehrsrelevanz einer Wahrnehmungsposition, für welche eine berechnete Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Fahrzeugs an der Wahrnehmungsposition und/oder eine berechnete Kollisionswahrscheinlichkeit des Fahrzeugs mit einem Objekt an der Wahrnehmungsposition niedrig ist und/oder eine berechnete Zeit bis zur Kollision des Fahrzeugs mit einem Objekt an der Wahrnehmungsposition lang ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann beispielsweise auf eine Verstärkung eines akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßes verzichtet werden, wenn ein Verkehrsteilnehmer das Fahrzeug zwar wahrscheinlich noch nicht hören kann, aber der Fahrer des Fahrzeugs immer noch sicher bremsen könnte.
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In einer bevorzugten Variante sind das oder die Steuerkriterien derart ausgestaltet, dass an Wahrnehmungspositionen, für welche der Quotient aus Aufenthalts- und/oder Kollisionswahrscheinlichkeit des Fahrzeugs und akustischem Wahrnehmbarkeitsmaß einen vorbestimmten Wert überschreitet, die akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße erhöht werden. Hierdurch kann die Unfallstatistik verbessert werden, da akustische Wahrnehmbarkeitsmaße für Wahrnehmungspositionen, an denen die Wahrscheinlichkeit des Aufenthalts eines Verkehrsteilnehmers bzw. einer Kollision besonders hoch ist bzw. von der aus ein Fahrzeug akustisch schlecht zu hören ist, verstärkt werden, um hierdurch effizient Verkehrsteilnehmer zu warnen.
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In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein jeweiliges akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß mit Hilfe von Fahrzeugdaten und/oder über die Erfassung von Größen des Fahrzeugs und/oder der Umgebung des Fahrzeugs mittels eines oder mehrerer akustischer Sensoren ermittelt.
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Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung des oder der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße des Fahrzeugs mit Hilfe einer Simulation des Gehörsystems eines Menschen und/oder Tieres. Eine akustische Wirkung eines Geräuschs, die Unterscheidbarkeit der Geräusche und dergleichen ist nach einer Reihe sehr komplexer, aus der Psychoakustik bekannter Merkmale ermittelbar. Statt eine sehr hohe Anzahl komplexer psychoakustischer Zusammenhänge in Realzeit auszuwerten, kann ein Hörsystem eines Menschen bzw. eines Tieres, insbesondere unter Berücksichtigung des binauralen Hörens, vorzugsweise in Bezug auf die Gesamtwirkung, simuliert werden. Die Simulation kann im Wesentlichen gleichzeitig für mehrere Raumrichtungen von Wahrnehmungspositionen, insbesondere unter Berücksichtigung von mehreren möglichen Ausrichtungen des Zuhörers an den entsprechenden Wahrnehmungspositionen zum Fahrzeug, durchgeführt werden. Die Ermittlung der akustischen Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs kann dabei den Grad der Unterscheidbarkeit eines oder mehrerer Fahrzeuggeräusche (z. B. Motorgeräusche, Reifengeräusche, Bremsgeräusche und dergleichen) von den Umgebungsgeräuschen beinhalten. Die Simulation des Gehörsystems kann eine speziell dafür erstellte, auf die Ermittlung der Wahrnehmung bestimmter, z. B. im Straßenverkehr vorkommender, Geräusche begrenzte Simulation sein, wobei die Simulation in einer Recheneinheit des Fahrzeugs ausgeführt wird. Dabei können die an sich dem Fachmann bekannten sogenannten angepassten Filter (matched filters) und/oder weitere adaptive Filter angewandt werden, und zwar insbesondere derart, dass aufgrund der Erfassung und/oder Ermittlung der Geräusche, die das Fahrzeug in einem Raumteil erzeugt, die Aufteilung der Geräusche in solche erfolgt, die vom Zuhörer in der vorliegenden Situation mit einem Fahrzeug in Verbindung gebracht werden können, und in solche, die nicht mit einem Fahrzeug in Verbindung gebracht werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein jeweiliges akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß basierend auf Messungen durch einen oder mehrere akustische Sensoren des Fahrzeugs (z. B. Mikrofone) und/oder basierend auf aus den Fahrzeugdaten ermittelten, vom Fahrzeug ausgehenden Geräuschen und/oder Umgebungsgeräuschen ermittelt. Somit wird die durch die Sensorik des Fahrzeugs erfasste Verteilung von Umgebungsgegenständen und die daraus resultierende Beeinflussung von Geräuschen, z. B. Geräuschdämpfung, Reflexionen, Resonanzen, bezogen auf die Geräusche des Fahrzeugs und/oder auf die übrigen Umgebungsgeräusche berücksichtigt.
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Bei der Verwendung von akustischen Sensoren am Fahrzeug zur Erfassung jeweiliger akustischer Wahrnehmbarkeitsmaße sind der oder die akustischen Sensoren in einer bevorzugten Variante auf Teile des Fahrzeugs und/oder nach außen vom Fahrzeug weg gerichtet, wobei insbesondere ein jeweiliges akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß durch zumindest zwei, an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs vorgesehene akustische Sensoren ermittelt wird. Es können somit in einer Raumrichtung bzw. Wahrnehmungsposition außerhalb des Fahrzeugs auftretende Geräusche durch mindestens zwei, an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs vorgesehene akustische Sensoren, welche die Geräusche aus dem entsprechenden Raumteil empfangen, ermittelt werden. Somit kann, z. B. mittels einer automatischen Analyse der Phasen der aus verschiedenen Positionen empfangenen Geräusche, die Position einer Geräuschquelle bestimmt werden. Die akustischen Sensoren können in die Außenhaut des Fahrzeugs integriert sein oder z. B. derart hinter der Außenhaut des Fahrzeugs untergebracht werden, dass die Vibrationen der Außenhaut des Fahrzeugs an mindestens zwei Stellen erfasst werden.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird als jeweiliges akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß aus einer Raumrichtung einer Wahrnehmbarkeitsposition im Umfeld des Fahrzeugs die akustische Wirkung des Fahrzeugs in die Raumrichtung der Wahrnehmungsposition in Abhängigkeit von gemessenen Geräuschparametern in der Raumrichtung der Wahrnehmungsposition ermittelt. Dies ist vorteilhaft, da die – insbesondere psychoakustische – Wirkung des Fahrzeugs, z. B. auf einen Verkehrsteilnehmer in der Raumrichtung der Wahrnehmungsposition, sowohl von den dort hörbaren Geräuschen des Fahrzeugs als auch von den in Richtung dieser Wahrnehmungsposition ohnehin vorhandenen Umgebungsgeräuschen abhängig ist.
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In einer besonders bevorzugten Variante kann als jeweiliges akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß aus einer Raumrichtung einer Wahrnehmungsposition im Umfeld des Fahrzeugs die Unterscheidbarkeit der Position des Fahrzeugs als eine Geräuschquelle von den sonstigen, in der Wahrnehmungsposition hörbaren Geräuschquellen ermittelt werden. Diese Unterscheidbarkeit ist für die richtige Einschätzung der Fahrzeugposition und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch die sich an der entsprechenden Wahrnehmungsposition möglicherweise befindlichen Verkehrsteilnehmer entscheidend und damit auch sicherheitsrelevant.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, insbesondere im Fahrzeug, mittels einer Ausgabe für einen Nutzer, vorzugsweise einen Insassen, des Fahrzeugs in Abhängigkeit von einem oder mehreren Kriterien zumindest ein Teil der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße des Fahrzeugs in Kombination mit den jeweiligen Raumrichtungen und/oder Wahrnehmungspositionen vermittelt. Wie gerade erwähnt, ist die Mensch-Maschine-Schnittstelle vorzugsweise im Fahrzeug vorgesehen, und der Nutzer des Fahrzeugs ist insbesondere ein Insasse des Fahrzeugs. Gegebenenfalls ist es jedoch auch möglich, dass die Mensch-Maschine-Schnittstelle eine Schnittstelle außerhalb des Fahrzeugs ist, z. B. das Display auf einem mobilen Gerät, insbesondere auf einem Handy. In diesem Fall kann sich der Nutzer des Fahrzeugs außerhalb des Fahrzeugs befinden, wobei er beispielsweise über das mobile Gerät das Fahrzeug fernsteuern kann.
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Unter dem Begriff „Vermitteln der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße des Fahrzeugs in Kombination mit den jeweiligen Raumrichtungen und/oder Wahrnehmungspositionen” ist zu verstehen, dass über die Mensch-Maschine-Schnittstelle dem Nutzer des Fahrzeugs immer eine Korrelation zwischen den entsprechenden akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen und den jeweiligen Raumrichtungen bzw. Wahrnehmungspositionen, für welche die akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße bestimmt wurden, wiedergegeben wird, so dass der Nutzer ein akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß auch immer der entsprechenden Raumrichtung bzw. Wahrnehmungsposition zuordnen kann.
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Es wird somit eine Ausgabe der Information von richtungsabhängiger akustischer Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs durch eine Mensch-Maschine-Schnittstelle erreicht, und zwar in Bezug auf zumindest eine Raumrichtung bzw. Wahrnehmungsposition. Damit erhält der Nutzer des Fahrzeugs und insbesondere der Fahrer eine klar interpretierbare Information, aus welchen Richtungen bzw. von welchen Verkehrsteilnehmern er gehört wird bzw. nicht gehört werden kann. Dies erhöht seine objektive und subjektive Sicherheit und den Komfort. Auch die Sicherheit anderer Verkehrsteilnehmer, z. B. von Fußgängern, wird erhöht, weil der Fahrer des Fahrzeugs rechtzeitig eine Meldung bekommen kann, dass sein Fahrzeug gerade aus der Richtung, wo sich der Fußgänger befindet, nicht hinreichend gehört werden kann. Hierdurch können gefährliche Verkehrssituationen vermieden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das oder die Kriterien zur Vermittlung von akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen derart ausgestaltet, dass über die Mensch-Maschine-Schnittstelle mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße aus unterschiedlichen Raumrichtungen in Kombination mit den jeweiligen Raumrichtungen und/oder Wahrnehmungspositionen vermittelt werden. Auf diese Weise bekommt der Nutzer bzw. Fahrer des Fahrzeugs eine umfassende Information über die akustische Wahrnehmbarkeit seines Fahrzeugs aus mehreren unterschiedlichen Raumwinkeln.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind das oder die Kriterien derart ausgestaltet, dass über die Mensch-Maschine-Schnittstelle diejenigen akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße in Kombination mit deren Raumrichtungen und/oder Wahrnehmungspositionen vermittelt werden, welche kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert sind. Das Verfahren ist somit derart ausgestaltet, dass der Nutzer und insbesondere der Fahrer des Fahrzeugs durch die Mensch-Maschine-Schnittstelle auf die akustische Wahrnehmbarkeit seines Fahrzeugs aus einer bestimmten Richtung bzw. aus einem bestimmten Raumteil hingewiesen wird, die niedriger als ein vorgegebener Wert und/oder niedriger als die aktuelle akustische Wahrnehmbarkeit aus anderen Richtungen und/oder Raumteilen ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass über die Mensch-Maschine-Schnittstelle Unterschiede zwischen akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen aus verschiedenen Raumrichtungen für vom Fahrzeug gleich entfernte Wahrnehmungspositionen im Umfeld des Fahrzeugs vermittelt werden. Hierdurch kann der Nutzer des Fahrzeugs intuitiv und schnell erkennen, in welchen Bereichen große Unterschiede in der akustischen Wahrnehmbarkeit auftreten, welche eine besondere Beachtung durch den Nutzer erfordern.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße in verschiedene Klassen in Abhängigkeit von deren Größe eingeteilt und über die Mensch-Maschine-Schnittstelle die Klassenzugehörigkeit der dem Nutzer vermittelten akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße wiedergegeben. Eine solche Unterteilung der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße in Klassen dient zur besseren Wahrnehmung und Deutung wiedergegebener akustischer Wahrnehmbarkeitsmaße durch den Nutzer. Die Klassen können dabei z. B. folgendermaßen definiert sein:
- – die Anwesenheit des Fahrzeugs ist hörbar;
- – die Position des Fahrzeugs ist hörbar;
- – die Fahrzeuggeschwindigkeit kann allein durch Hören eingeschätzt werden;
- – das Betriebsgeräusch des Fahrzeugs ist als ästhetisch und/oder markenspezifisch erkennbar;
- – das Fahrzeug wird als bedrohlich und/oder störend wahrgenommen.
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Eine Wahrnehmungsklasse kann auch derart definiert sein, dass bestimmte akustische Wahrnehmbarkeitsmaße zumindest für einen bestimmten Zeitraum innerhalb einer Zeitspanne erreicht und/oder nicht überschritten werden.
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An dieser Stelle sei nochmals erwähnt, dass das erfindungsgemäße Verfahren nicht unbedingt eine tatsächliche automatische Erkennung einer Person (z. B. Verkehrsteilnehmers) an der Wahrnehmungsposition erfordert. Es reicht die Annahme einer solchen Person insbesondere an denjenigen Stellen aus, wo z. B. eine Person tatsächlich (z. B. an einer Ausfahrt) erscheinen kann. Somit kann gegebenenfalls auf eine aufwändige und nicht immer verlässliche Objekterkennung verzichtet werden.
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In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Mensch-Maschine-Schnittstelle eine visuelle Anzeige, über welche der zumindest eine Teil der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße visuell vermittelt wird, wobei die visuelle Anzeige insbesondere als eine Karte der Umgebung des Fahrzeugs, insbesondere in Draufsicht auf das Fahrzeug und/oder als perspektivische Ansicht auf das Fahrzeug, wiedergegeben ist. Die visuelle Anzeige kann dabei derart ausgestaltet sein, dass Raumrichtungen und/oder Wahrnehmungspositionen mit verschiedenen akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen unterschiedlich hervorgehoben werden. Insbesondere können Raumrichtungen und/oder Wahrnehmungspositionen mit verschiedenen akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen mit unterschiedlichen Farben und/oder Texturen und/oder Symbolen wiedergegeben werden. Zum Beispiel können die Wahrnehmungspositionen oder entsprechende Raumrichtungen, welche die Eigenschaften unterschiedlicher akustischer Wahrnehmbarkeitsklassen aufweisen, mit den diesen Klassen zugeordneten Farben, Texturen oder Symbolen gekennzeichnet sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann die visuelle Anzeige symbolische und/oder numerische Angaben zu derjenigen Distanz vom Fahrzeug enthalten, aus der das Fahrzeug aus einer oder mehreren Raumrichtungen besser und/oder schlechter als eine vorgegebene Schwelle akustisch wahrnehmbar ist. Solche Angaben können sich auf die entsprechende, insbesondere in einer graphischen Darstellung gekennzeichnete Richtung beziehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vermittelt die visuelle Anzeige ausschließlich solche Raumrichtungen und/oder Wahrnehmungspositionen, von wo aus die entsprechenden akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße kleiner als ein vorgegebener Schwellwert sind, wobei der Schwellwert vorzugsweise von dem Durchschnitt der aktuell ermittelten akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße im Umfeld des Fahrzeugs abhängt. Auf diese Weise wird die Ausgabe der Mensch-Maschine-Schnittstelle besser interpretierbar.
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Vorteilhafterweise kann die visuelle Anzeige als eine Karte dargestellt werden, welche mit einer Navigationskarte aus dem Navigationssystem des Fahrzeugs und/oder einer über eine Sensorik am Fahrzeug bestimmten Umfeldsensierungskarte und/oder mit einem über zumindest eine Kamera am Fahrzeug erfassten Kamerabild, welche zumindest teilweise den gleichen Bereich wie die Karte wiedergeben, überlagert wird. Somit kann der Nutzer des Fahrzeugs die Angaben zu den Raumrichtungen der Wahrnehmungspositionen, den Wahrnehmungspositionen bzw. entsprechenden Objekten, für die z. B. eine mangelhafte akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs gegeben ist, in direkten Bezug zu der Darstellung der Umgebung wahrnehmen. Er kann hierdurch direkt einschätzen, ob z. B. ein entsprechender Verkehrsteilnehmer, der sein Fahrzeug gegebenenfalls nicht akustisch wahrnehmen kann, eine tatsächlich Kollisionsgefahr darstellt. Folglich kann der Nutzer z. B. einen entsprechenden realen oder potentiellen Wahrnehmungspunkt, von dem aus er schlecht akustisch wahrgenommen werden kann, mit einer größeren Aufmerksamkeit betrachten und sich darauf einstellen, dass er von dort aus nicht akustisch wahrgenommen wird und dass der andere Verkehrsteilnehmer deshalb nicht bremst.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten in der visuellen Anzeige dargestellte Abschnitte, insbesondere dargestellte Objekte und/oder Raumbereiche und/oder Raumrichtungen und/oder Fahrbahnabschnitte, zumindest teilweise eine Kennzeichnung für das akustische Wahrnehmbarkeitsmaß des Fahrzeugs für den jeweiligen Abschnitt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann die visuelle Anzeige auch eine Wiedergabe des Fahrzeugs enthalten, insbesondere eine schematische Darstellung des Fahrzeugs. Somit kann der Nutzer des Fahrzeugs viel einfacher die Richtungen von Wahrnehmungspositionen bzw. die Wahrnehmungspositionen selbst in Relation zu der Abbildung seines eigenen Fahrzeugs setzen. Vorteilhafterweise kann die Anzeige der Wahrnehmbarkeit dabei mit einer fusionierten Umgebungskarte, die mit Mitteln des Fahrzeugs aus unterschiedlichen Sensordaten erzeugt wird, überlagert sein.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird über die Mensch-Maschine-Schnittstelle einem Nutzer des Fahrzeugs die Veränderung des oder der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße des Fahrzeugs ermöglicht. Der Vorteil dieser Variante besteht insbesondere darin, dass der Fahrer sehr selektiv die akustische Wahrnehmbarkeit seines Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer nach seinen Wünschen z. B. erhöhen kann, ohne dabei andere Verkehrsteilnehmer, zu stören. Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, die Anzeige als Touch-Screen zu gestalten, über dessen Bedienung die akustische Wahrnehmbarkeitsmaße verändert werden können. Insbesondere kann der Benutzer durch die Berührung entsprechender Stellen des Touch-Screen bestimmen, für welche Raumteile seien Umgebung die Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs aus diesen Raumteilen verändert (z. B. intensiviert) werden soll und/oder wie stark die akustische Wahrnehmbarkeit verändert werden soll, um z. B. zu erreichen, dass zu einer bestimmten Klasse gehörige akustische Wahrnehmbarkeitsmaße nach deren Veränderung zu einer anderen Klasse gehören. Insbesondere kann der Benutzer durch eine vom Touch-Screen erfasste Fingerbewegung die Richtungen markieren oder zusammenhängende Raumteile einkreisen, für welche die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs verändert werden soll. Somit kann der Benutzer die akustische Wahrnehmbarkeit seines Fahrzeugs sehr selektiv, d. h. mit nur geringem Einfluss auf weitere Bereiche, steuern.
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In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens hängen das oder die Kriterien, wonach der zumindest eine Teil der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße über die Mensch-Maschine-Schnittstelle vermittelt wird, von einer automatisch ermittelten Verkehrsrelevanz der dem jeweiligen akustischen Wahrnehmbarkeitsmaß zugeordneten Raumrichtung und/oder Wahrnehmungsposition ab, wobei akustische Wahrnehmbarkeitsmaße aus Raumrichtungen und/oder an Wahrnehmungspositionen mit hoher Verkehrsrelevanz mit höherer Priorität über die Mensch-Maschine-Schnittstelle vermittelt werden als akustische Wahrnehmbarkeitsmaße gleicher Größe aus Raumrichtungen und/oder an Wahrnehmungspositionen mit geringer Verkehrsrelevanz. Auf diese Weise erfolgt eine vorteilhafte Kennzeichnung von nur oder überwiegend verkehrsrelevanten Raumrichtungen bzw. Wahrnehmungspositionen bzw. der darin befindlichen Verkehrsteilnehmer auf der Mensch-Maschine-Schnittstelle.
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Neben dem oben beschriebenen Verfahren umfasst die Erfindung ferner ein System zur Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs, umfassend eine Verarbeitungseinheit. Im Betrieb des Systems werden dabei ein oder mehrere akustische Wahrnehmbarkeitsmaße des Fahrzeugs bereitgestellt und/oder basierend auf akustischen Größen des Fahrzeugs und/oder der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt, wobei ein akustisches Wahrnehmbarkeitsmaß des Fahrzeugs die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs aus einer Raumrichtung einer Wahrnehmungsposition im Umfeld des Fahrzeugs repräsentiert. In Abhängigkeit von einem oder mehreren Steuerkriterien wird dann zumindest ein Teil der akustischen Wahrnehmbarkeitsmaße mit Hilfe von einem oder mehreren Mitteln zur Erzeugung akustischer Signale gesteuert.
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Das erfindungsgemäße System ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass jede Variante des oben beschriebenen Verfahrens mit dem System durchführbar ist.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug, welches das erfindungsgemäße System zur Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs umfasst.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation, anhand welcher die Ermittlung eines akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßes anhand einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht wird;
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2 eine schematische Darstellung, welche eine mögliche Steuerung eines akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßes basierend auf einer Variante der Erfindung verdeutlicht; und
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3 eine schematische Darstellung einer Ausgabe einer Mensch-Maschine-Schnittstelle gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens findet in einem ersten Schritt mittels der Erfassung oder Ermittlung der von einem Fahrzeug ausgehenden Geräusche die Ermittlung der Parameter dieser Geräusche in zumindest einem bestimmten Raumteil statt. In einem weiteren Verfahrensschritt, der beispielsweise parallel ausgeführt werden kann, werden die aus der Umgebung kommenden akustischen Signale mit Mitteln des Fahrzeugs erfasst und daraus die Parameter dieser Geräusche an dem zumindest einen bestimmten Raumteil ermittelt. Unter anderem werden eine oder mehrere Positionen von Objekten bestimmt, die akustische Schwingungen erzeugen, und basierend auf dieser oder diesen Positionen werden die Geräusche an dem zumindest einen bestimmten Raumteil ermittelt. Auf die ermittelten Geräuschparameter des Fahrzeugs und die ermittelten Geräuschparameter aus der Umgebung des Fahrzeugs wird dann eine Simulation des Gehörsystems eines Menschen angewandt, wodurch die akustische Wirkung des Fahrzeugs, z. B. seine aktuelle Wahrnehmbarkeitsklasse und/oder der Grad der Unterscheidbarkeit der Fahrzeuggeräusche von den Umgebungsgeräuschen, erhalten wird.
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1 zeigt beispielhaft eine Verkehrssituation, anhand welcher nachfolgend die Ermittlung eines akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßes eines Fahrzeugs 1 für eine Person an der Wahrnehmungsposition 4 verdeutlicht wird. 1 zeigt dabei eine Situation, in der sich das Fahrzeug 1 auf der mittleren Spur 6 einer Fahrbahn bewegt, wobei sich hinter dem Fahrzeug zwei weitere Fahrzeuge 2 und 3 befinden. Das Fahrzeug 2 befindet sich dabei ebenfalls auf der Fahrspur 6, wohingegen sich das Fahrzeug 3 auf der benachbarten Fahrspur 5 bewegt. Es wird nunmehr die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs 1 in Bezug auf die Wahrnehmungsposition 4 eines Fußgängers auf einem Gehweg 7 neben der Fahrspur 6 ermittelt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass benachbart zu dem Fußgänger eine reflektierende Wand 8 am linken Rand des Gehwegs 7 angeordnet ist. Zunächst werden die Parameter der vom Fahrzeug selbst ausgehenden Geräusche an der Position 4 ermittelt. Dabei wird berücksichtigt, dass direkt vom Fahrzeug 1 Geräusche an der Position 4 empfangen werden, wie durch die Linien L1 angedeutet ist. Darüber hinaus wird berücksichtigt, dass Reflexionen an der Wand 8 auftreten, wie durch gestrichelte Linien R angedeutet ist. Diese Reflexionen beeinflussen das Wahrnehmbarkeitsmaß des Fahrzeugs dahingehend, dass für den Fußgänger an der Position 4 die Richtung, aus der sich das Fahrzeug bewegt, schwerer akustisch erkennbar ist. Neben den Parametern der vom Fahrzeug 1 erzeugten Geräusche werden auch die Motorgeräusche der Fahrzeuge 2 und 3 an der Wahrnehmungsposition 4 berücksichtigt, wie durch entsprechende Linien L2 bzw. L3 angedeutet wird. Auf die ermittelten Parameter wird dann die oben beschriebene Simulation des Gehörsystems des Menschen angewandt.
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2 zeigt beispielhaft in einer schematischen Darstellung, wie ermittelte Wahrnehmbarkeitsmaße in geeigneter Weise basierend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren gesteuert werden können. In dem Szenario der 2 wird davon ausgegangen, dass bereits die Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs 1 an einer Wahrnehmungsposition eines Objekts O in der Form einer Person ermittelt wurde.
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Um nunmehr die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs 1 an der Position des Objekts O zu verstärken, kann zum einen das Motorgeräusch des Fahrzeugs, welches durch Kreissegmente C angedeutet ist, in geeigneter Weise mit Effekten versehen und ausgestrahlt werden. Bei Effekten kann es sich um Nachhalleffekte handeln sowie um Effekte, die das Frequenzband ausdehnen oder komprimieren, die Phase des Signals verändern, insbesondere unterschiedlich für unterschiedliche Frequenzbereiche verändern, etc., Zur Verbesserung des Sound-Designs des Fahrzeugs, insbesondere seiner ästhetischen Wirkung, können weitere, z. B. aus der Weiterverarbeitung von Schwingungen von Musikinstrumenten (insbesondere einer Bassgitarre) bekannte Effekte eingesetzt werden. Dabei können z. B. die ohnehin entstehenden oder synthetisierten Betriebsgeräusche des Fahrzeugs als Basis eines veränderten Klangs dienen, welcher der gewünschten akustischen Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs aus einem Raumteil entspricht.
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Zur Ausstrahlung der Geräusche werden mehrere piezoelektrische Wandler verwendet, die bestimmte Teile der Außenflächen des Fahrzeugs in Schwingung mit bestimmten Frequenzen und einem bestimmten Phasenversatz zueinander und/oder zu bestimmten Betriebsgeräuschen des Fahrzeugs versetzen. Der Verbau akustischer Schwinger an den Außenflächen sorgt dafür, dass in dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine spürbare Beeinflussung der Innenraumgeräusche des Fahrzeugs stattfindet. Die Verstärkung des Motorgeräuschs, insbesondere nach Außen, kann dabei beispielsweise unmittelbar in Antwort auf eine Beschleunigungsanforderung des Fahrers des Fahrzeugs erfolgen, auch wenn die tatsächliche Veränderung des Motorgeräuschs, insbesondere in der Form eines Aufheulens des Motors bei Bedienung des Gaspedals bzw. eines Bremsgeräuschs bei Betätigung des Bremspedals, erst mit einer Verzögerung auftritt. Auf diese Weise kann die Person O frühzeitig durch die Verstärkung der akustischen Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs 1 auf dieses Fahrzeug aufmerksam gemacht werden. Zur Verstärkung der Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs 1 besteht ferner die Möglichkeit, dass über einen weiteren piezoelektrischen Wandler auch Teile im hinteren Bereich der Karosserie des Fahrzeugs in Schwingung versetzt werden, was in 2 durch gestrichelte Kreissegmente C' angedeutet ist.
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In einem weiteren Schritt der hier beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird einem Benutzer und insbesondere dem Fahrer des Fahrzeugs die akustische Wahrnehmbarkeit für verschiedene Raumteile bzw. Wahrnehmungspositionen auf einer graphischen Oberfläche derart angezeigt, dass die Zuordnung zwischen mehreren Raumteilen und den entsprechenden, für einen potentiellen Zuhörer an den Raumteilen vorliegenden akustischen Wahrnehmbarkeitsmaßen ersichtlich wird. Die Wahrnehmbarkeitsmaße sind dabei entsprechenden Wahrnehmbarkeitsklassen zugeordnet, wobei in der graphischen Oberfläche beispielsweise nur Wahrnehmbarkeitsmaße einer bestimmten Wahrnehmbarkeitsklasse, insbesondere solche Wahrnehmbarkeitsmaße, bei denen die Wahrnehmbarkeit eine vorbestimmte Schwelle unterschreitet, wiedergegeben werden.
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3 zeigt eine Ausführungsform einer graphischen Oberfläche zur Wiedergabe der Wahrnehmbarkeitsmaße eines Fahrzeugs 101. Die Oberfläche wird dabei vorzugsweise auf einem entsprechenden Display im Fahrzeug 101 wiedergegeben und zeigt die momentane Verkehrssituation in Draufsicht in Bezug auf das Fahrzeug 101. Man erkennt in 3, dass sich das Fahrzeug 101 auf einer Straße zwischen Fahrbahnbegrenzungen 201 und 202 bewegt, wobei sich vor dem Fahrzeug 101 ein weiteres Fahrzeug 301 befindet. Ferner befindet sich rechts im hinteren Bereich des Fahrzeugs eine reflektierende Wand 8. Der von dem Fahrzeug 101 bzw. Fahrzeug 301 ausgehende Schall in der Form von Fahrzeuggeräuschen sowie der an der Wand 8 reflektierte Schall sind in 3 schematisch durch konzentrische Kreissegmente angedeutet. In der Ausführungsform der 3 werden die beiden Raumteile 401 bzw. 501 graphisch hervorgehoben. Aus diesen Raumteilen ist das Fahrzeug 101 akustisch schlecht wahrnehmbar. Bei dem Raumteil 401 handelt es sich um eine Einfahrt, wobei an dieser Stelle das Fahrzeuggeräusch sowohl des Fahrzeugs 101 als auch des Fahrzeugs 301 wahrnehmbar ist, wodurch die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs 101 verschlechtert wird, da das Fahrzeug 101 aufgrund von mehreren Fahrzeuggeräuschen an der Stelle 401 schwerer lokalisierbar ist. Das gleiche gilt für den Bereich 501 hinter dem Fahrzeug 101, da an dieser Position neben den eigentlichen Fahrzeuggeräuschen des Fahrzeugs 101 auch von der Wand 8 reflektierte Fahrzeuggeräusche empfangen werden, welche die akustische Lokalisation des Fahrzeugs 101 für eine Person am Ort 501 erschweren. Die Erfassung akustischer Wahrnehmbarkeitsmaße und/oder die Steuerung akustischer Wahrnehmbarkeitsmaße erfolgt unter Berücksichtigung der Reflektionen und/oder Interferenzen akustischer Signale, insbesondere im Nahfeld des Fahrzeugs. Hierzu kann die räumliche Konstellation mindestens einer Geräuschquelle und des Fahrzeugs rechnerisch berücksichtigt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht für einen Benutzer die Möglichkeit, die Kriterien für die Steuerung der Wahrnehmbarkeit zu beeinflussen. Beispielsweise kann ein Benutzer für die in der Oberfläche der 3 angezeigten Raumteile 401 bzw. 501 mit schlechter Wahrnehmbarkeit einen gewünschten Wert bzw. eine gewünschte Wahrnehmbarkeitsklasse setzen, woraufhin die akustische Wahrnehmbarkeit des Fahrzeugs 101 derart verändert wird, dass ein Wahrnehmbarkeitsmaß mit dem gewünschten Wert bzw. in der gewünschten Wahrnehmungsklasse in den Raumteilen 401 bzw. 501 erreicht wird. Anschließend können dann für eine vorgegebene Dauer oder abhängig von vorgegebenen Bedingungen die Wahrnehmbarkeitsmaße auf den gewünschten Wert bzw. in der gewünschten Klasse automatisch gehalten werden. In einer bevorzugten Variante wird die Benutzeroberfläche der 3 dabei auf einem Touch-Screen wiedergegeben, so dass ein Benutzer durch Berühren der entsprechenden Raumteile das von ihm gewünschte Wahrnehmbarkeitsmaß bzw. die von ihm gewünschte Wahrnehmbarkeitsklasse, z. B. durch ein mehrmaliges Drücken auf eine markierte Fläche, einstellen kann.
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Wie sich aus den Ausführungen zu den obigen 1 bis 3 ergibt, besteht ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass die akustische Wahrnehmbarkeit eines Fahrzeugs für mehrere Raumteile dynamisch ermittelt und gesteuert werden kann, wobei jeweils die Umgebungsgeräusche, die Ausbreitung akustischer Schwingungen des Fahrzeugs, einschließlich Dämpfung, Interferenz, Reflexion an Objekten in der Umgebung und dergleichen, ermittelt werden können und die resultierende Verteilung der Wahrnehmbarkeit in der Form von für den Benutzer intuitiv verständlicher Wahrnehmungsklassen graphisch in Relation zu einer Fahrzeugabbildung bzw. einem Fahrzeugsymbol dargestellt werden können. Das Verfahren ermöglicht insbesondere eine selektive Steuerung der akustischen Wahrnehmbarkeit, wobei das Verfahren die notwendigen Anpassungen der Steuerungssignale unter Berücksichtigung der Veränderung der Umgebungssituation, insbesondere der Umgebungsgeräusche, der Reflexionseigenschaften umgebender Objekte und dergleichen, verändert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007056139 A1 [0003]
- DE 102004006604 A1 [0004]
- DE 10308414 B4 [0005]
- DE 102008051593 [0029]
