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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtungen zur Fahrerunterstützung in einem Kraftfahrzeug.
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In der Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs sind die Insassen nicht nur vor Fahrtwind, sondern auch vor Geräuschen der Umgebung abgeschirmt. Um Gefahren zu erkennen und ihnen auszuweichen, ist der Fahrer nahezu ausschließlich auf seinen Gesichtssinn angewiesen. Die Wahrnehmung möglicher Gefahren durch das Gehör ist überdies häufig durch die Geräuschkulisse in der Fahrgastzelle, insbesondere durch Gespräche zwischen den Insassen, eine laufende Audioanlage oder dergleichen beeinträchtigt. Dies hat zur Folge, dass externe Geräusche, die auf eine mögliche Gefahr hinweisen könnten, vom Fahrer erst zu einem späten Zeitpunkt oder gar nicht wahrgenommen werden, so dass wertvolle Zeit für Manöver zur Meidung der Gefahr verloren geht.
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Aufgabe der Erfindung ist, diesem Mangel abzuhelfen.
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Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren zur Fahrerunterstützung in einem Kraftfahrzeug mit den Schritten:
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- a) Erfassen der Geräuschkulisse in der Umgebung des Kraftfahrzeugs;
- b) Vergleichen der erfassten Geräuschkulisse mit wenigstens einem gefahranzeigenden Geräusch;
- c) Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren Hinweises, wenn die Geräuschkulisse einen Anteil enthält, der eine hinreichende Übereinstimmung mit dem gefahranzeigenden Geräusch aufweist.
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Der unmittelbarste und vom Fahrer mit dem geringstem Zeitverlust und der höchsten Sicherheit wahrnehmbare Hinweis besteht seinerseits in der Wiedergabe eines Geräusches. Die Geräuschkulisse in der Umgebung des Fahrzeugs setzt sich im Allgemeinen aus der Vielzahl von Anteilen wie etwa Fahrtwind, Motor- und Fahrgeräuschen von anderen Fahrzeugen etc. zusammen, die a priori keine Gefahr signalisieren und von denen gefahranzeigende Anteile wie etwa Bremsenquietschen, das Krachen eines Zusammenstoßes oder der Ton eines Martinshorns abgesondert und identifiziert werden müssen. Wenn ein solcher gefahranzeigender Anteil der Geräuschkulisse identifiziert worden ist, kann er – ggf. unter Weglassung oder zumindest relativer Abschwächung der gleichzeitig vorhandenen nicht gefahranzeigenden Anteile der Geräuschkulisse – als Hinweis für den Fahrer wiedergegeben werden. Wenn gleichzeitig auch die ursprüngliche Geräuschkulisse der Umgebung im Fahrzeug hörbar ist, dann ist der darin enthaltene gefahranzeigende Anteil von dem als Hinweis erzeugten Geräusch für den Fahrer nicht zu unterscheiden, und eine Verwirrung des Fahrers dadurch, dass dieser gefahranzeigende Geräusche von zwei verschiedenen Quellen zu hören meint, ist ausgeschlossen.
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Alternativ kann als Hinweis aber auch das gefahranzeigende Geräusch selber wiedergegeben werden, dessen Übereinstimmung mit dem gefahranzeigenden Anteil der Geräuschkulisse in Schritt c) beurteilt wird. Eine Aufzeichnung des gefahranzeigenden Geräuschs, die für den Vergleich herangezogen wird, oder ein Modell, anhand dessen das Geräusch synthetisiert werden kann, ist zweckmäßigerweise in einem das erfindungsgemäße Verfahren ausführenden Signalprozessor gespeichert. Da das auf diese Weise als Hinweis wiedergegebene Geräusch bei jeder Wiedergabe identisch klingt, kann die Erkennung für den Fahrer insbesondere dann vereinfacht sein, wenn die Fahrgastzelle gegenüber der Umgebung stark schallgedämpft ist oder ein hoher Geräuschpegel in der Fahrgastzelle die Wahrnehmung der Geräuschkulisse der Umgebung erschwert.
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Denkbar ist auch, als Hinweis für den Fahrer eine Sprachnachricht zu synthetisieren und auszugeben, um ihn ähnlich einem aufmerksamen Beifahrer auf eine mögliche Gefahr hinzuweisen.
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Zweckmäßig ist auch, die Herkunftsrichtung des gefahranzeigenden Anteils der Geräuschkulisse zu erfassen. Eine solche Erfassung erlaubt es zum einen, bevorzugt die aus der erfassten Herkunftsrichtung kommenden Anteile der Geräuschkulisse zu erfassen und so den gefahranzeigenden Anteil gegenüber irrelevanten Anteilen der Geräuschkulisse zu verstärken; zum anderen kann die Herkunftsrichtung auch dem Fahrer signalisiert werden, um ihm eine angemessene Reaktion auf die mögliche Gefahr zu erleichtern.
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Zu diesem Zweck kann insbesondere das Geräusch oder die Sprachnachricht stereofonisch so wiedergegeben werden, dass es/sie aus der Herkunftsrichtung des gefahranzeigenden Anteils zu kommen scheint.
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Das Geräusch sollte zweckmäßigerweise lauter wiedergegeben werden als ein gleichzeitig von einem Audiosystem des Fahrzeugs wiedergegebenes Programm. Insbesondere kann hierzu während der Wiedergabe des Geräuschs die Lautstärke eines gleichzeitig von dem Audiosystem des Fahrzeugs wiedergegebenen Programms reduziert werden.
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Die Erzeugung des Hinweises kann alternativ oder ergänzend auch in der Wiedergabe eines Bildes auf einem Anzeigeschirm bestehen.
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Ein solches Bild sollte wenigstens ein Symbol enthalten, das eine Quelle des gefahranzeigenden Geräuschs (wie etwa ein Martinshorn oder ein Einsatzfahrzeug von Polizei, Feuerwehr oder dergleichen) darstellt oder die von dem Geräusch angezeigte Gefahr (z. B. eine am Rollgeräusch des Fahrzeugs erkennbare nasse oder vereiste Fahrbahn) in anderer geeigneter Weise veranschaulicht.
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Zweckmäßig ist auch, dass das Symbol auf dem Anzeigeschirm zusammen mit einer Karte der Umgebung des Fahrzeugs dargestellt wird, wobei die Lage des Symbols relativ zur Karte oder in der Karte die Herkunftsrichtung des Anteils anzeigt.
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Eine solche Karte kann in an sich bekannter Weise aus geografischen Daten eines Fahrzeugnavigationssystems abgeleitet werden. Zweckmäßigerweise kann der üblicherweise zu einem solchen Fahrzeugnavigationssystem gehörende Anzeigeschirm eingesetzt werden, um dort das Symbol wiederzugeben.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahrerassistenzsystem mit
- – wenigstens einem Mikrofon zum Erfassen der Geräuschkulisse in der Umgebung des Kraftfahrzeugs;
- – einem Signalprozessor zum Vergleichen der erfassten Geräuschkulisse mit wenigstens einem gefahranzeigenden Geräusch; und
- – Mitteln zum Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren Hinweises, wenn die Geräuschkulisse einen Anteil enthält, der eine hinreichende Übereinstimmung mit dem gefahranzeigenden Geräusch aufweist.
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Die Mittel zum Erzeugen des Hinweises umfassen vorzugsweise
- – wenigstens einen, besser mehrere Lautsprecher,
- – ein Fahrzeug-Audiosystem (von dem die oben erwähnten Lautsprecher ein Teil sein können),
- – einen Anzeigeschirm oder
- – ein Fahrzeugnavigationssystem (von dem der Anzeigeschirm ein Teil sein kann).
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Fahrzeugnavigationssystem mit einem Speicher für geografische Daten und einem Anzeigeschirm zum Anzeigen einer aus den geografischen Daten abgeleiteten Karte, einem Eingang zum Empfang einer für eine Richtung repräsentativen Information und Mitteln zum Darstellen eines Symbols auf dem Anzeigeschirm in einer der Richtung entsprechenden Position.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm eines Kraftfahrzeugs, das mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgestattet ist;
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2 ein Flussdiagramm eines Arbeitsverfahrens des Fahrerassistenzsystems;
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3 ein exemplarisches Anzeigebild, das bei Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem Anzeigeschirm eines Fahrzeugnavigationssystems erscheinen kann;
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4 eine zweites Beispiel eines Anzeigebildes;
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5 ein drittes Beispiel eines Anzeigebildes; und
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6 ein viertes Beispiel eines Anzeigebildes.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines Kraftfahrzeugs 1, das mit einem erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystem ausgestattet ist. Das Fahrerassistenzsystem umfasst hier vier Mikrofone 2, 2', 2'', 2''', die an Außenflächen der Karosserie, beispielsweise an A- und C-Säulen einer Fahrgastzelle 3, angeordnet sind, um die Geräuschkulisse in der Umgebung des Fahrzeugs 1 aufzunehmen. Die Mikrofone 2 sind mit Audiosignaleingängen eines Signalprozessors 4 verbunden. Weitere Audiosignaleingänge können mit Mikrofonen in der Nähe von fahrzeuginternen Geräuschquellen, z. B. einem Mikrofon 5 im Motorraum, oder einem Audiosignalausgang einer Fahrzeugaudioanlage 6 verbunden sein, um dem Signalprozessor 4 die Unterdrückung von Beiträgen des Fahrzeugs 1 zu der von dem Mikrofon 2 aufgenommenen Geräuschkulisse zu ermöglichen.
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Der Signalprozessor führt an den von den Mikrofonen 2 gelieferten Audiosignalen eine Verarbeitung ähnlich einer automatischen Spracherkennung aus: der Signalprozessor 4 verfügt über gespeicherte Modelle des Klangs von Geräuschen, die auf Gefahrensituationen außerhalb des Fahrzeugs 1 hindeuten könnten, und untersucht fortlaufend die von den Mikrofonen 2 gelieferten Signale auf das Vorkommen von Merkmalen dieser Modelle.
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Ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens hierfür ist in 2 gezeigt. Diesem Verfahren zufolge erfasst der Signalprozessor 4 zunächst in parallelen Schritten S1, S1', S''' ... die Audiosignale der einzelnen Mikrofone 2, 2', 2'', 2'''. Falls die erforderlichen Mittel wie etwa ein an einer Geräuschquelle des Fahrzeugs 1, etwa im Motorraum, angeordnetes Mikrofon 5 oder eine Verbindung zur Audioanlage 6 vorhanden sind, kann eine Bereinigung der von den Mikrofonen 2, 2', 2'', 2''' aufgenommenen Signale um Beiträge des Fahrzeugs 1 zur Geräuschkulisse stattfinden. Es folgt in parallelen Schritten S2, S2', S2'' ein Vergleich mit den gespeicherten Modellen von gefahranzeigenden Geräuschen. Solange kein derartiges Geräusch gefunden wird, laufen die Schritte des Geräuscherfassens S1, ... und Suchens S2, ... in einer Endlosschleife ab. Sobald jedoch im Signal eines der Mikrofone 2, 2', 2'', 2''', z. B. dem rechten vorderen Mikrofon 2 in 1, ein Anteil gefunden wird, der eine hinreichende Übereinstimmung mit einem der Modelle aufweist, um als Hinweis auf das Vorliegen einer Gefahr interpretiert werden zu können, wird in Schritt S3 gezielt nach demselben Anteil auch in den von den übrigen Mikrofonen 2', 2'', 2''' gelieferten Audiosignalen gesucht. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der mit dem Modell übereinstimmende Anteil aus dem Audiosignal des Mikrofons 2 extrahiert und mit veränderlicher Zeitverschiebung mit den Audiosignalen der übrigen Mikrofone 2', 2'', 2''' multipliziert werden. Wenn dabei ein deutlich von null verschiedenes Produkt erhalten wird, dann ist der gefahranzeigende Anteil auch im Audiosignal eines der anderen Mikrofone 2', 2'', 2''' enthalten, und die Zeitverschiebung, bei der ein Maximum des Produkts erhalten wird, ist repräsentativ für die Zeitverschiebung, mit denen Wellenfronten 8 des gefahranzeigenden Anteils an den verschiedenen Mikrofonen 2, 2', 2'', 2''' eintreffen, und folglich für die Richtung, in 1 dargestellt als Winkel • relativ zur Fahrtrichtung, aus der der gefahranzeigende Anteil das Kraftfahrzeug 1 erreicht.
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Indem die Audiosignale der Mikrofone 2, 2', 2'', 2''' anschließend in Schritt S4 mit der jeweils zwischen ihnen ermittelten Phasenverschiebung additiv überlagert werden, wird ein kombiniertes Audiosignal erhalten, das zwar Beiträge aller in der Umgebung des Fahrzeugs vorkommenden Geräuschquellen enthält, in dem aber der gefahranzeigende Anteil gegenüber den übrigen Beiträgen durch konstruktive Interferenz verstärkt ist, während aus anderen Richtungen kommende Beiträge abgeschwächt sind.
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Ein ähnlicher Effekt kann auch mit einem ein einziges Mikrofon umfassenden Fahrerassistenzsystem erreicht werden, indem nach Erkennung des gefahranzeigenden Anteils das Mikrofon gedreht wird, um die Lautstärke des gefahranzeigenden Anteils gegenüber anderen Anteilen der Geräuschkulisse zu maximieren.
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Das so erhaltene Audiosignal kann unmittelbar in die Fahrgastzelle 3 über Lautsprecher 7 eingespielt werden, beispielsweise, indem der Signalprozessor 4 an einen Verstärker 9 der Audioanlage 6 einerseits als Audiosignalquelle, neben beispielsweise Rundfunkempfänger 10, CD-Spieler 11 etc., angeschlossen ist, und andererseits eingerichtet ist, dem Verstärker 9 die Audiosignalquelle vorzugeben, deren Signal dieser an die Lautsprecher 7 weitergibt. Indem sich der Signalprozessor 4 selber als Audiosignalquelle vorgibt, erreicht er eine Wiedergabe des kombinierten Audiosignals der Mikrofone 2, 2', 2'', 2''' bei gleichzeitiger Unterdrückung der Signale anderer, möglicherweise vom Benutzer eingeschalteter Audiosignalquellen.
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Einer komfortableren Ausgestaltung zufolge kann der Verstärker 9 eingerichtet sein, die Signale verschiedener Audiosignalquellen zu mischen; in diesem Fall muss der Signalprozessor 4 die Wiedergabe anderer Audiosignalquellen wie 10, 11 durch den Verstärker 9 nicht zeitweilig abschalten, um das kombinierte Audiosignal wiedergeben zu können, sondern es genügt, die Lautstärke der jeweils aktiven unter diesen anderen Audiosignalquellen 10, 11 zeitweilig soweit zu reduzieren, dass das in die Fahrgastzelle 3 eingespielte kombinierte Audiosignal klar hörbar ist.
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Die in Schritt S4 erfasste Zeitverschiebung zwischen den Mikrofonen 2 kann einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge vom Signalprozessor 4 in Schritt S5 genutzt werden, um die verschiedenen Lautsprecher 7 über die entsprechenden Kanäle des Verstärkers 9 mit dem kombinierten Audiosignal jeweils mit einer solchen Zeitverschiebung anzusteuern, dass sich im Innern der Fahrgastzelle 3 Wellenfronten ausbilden, die parallel zu den Wellenfronten 8 des gefahranzeigenden Anteils des Umgebungsgeräuschs außerhalb des Fahrzeugs 1 verlaufen und infolgedessen vom Fahrer als aus der gleichen Richtung • wie der gefahranzeigende Anteil kommend wahrgenommen werden. Diese Zeitverschiebung kann von der gemessenen verschieden sein, da die Abstände der Laustprecher 7 sich von denen der Mikrofone 2', 2'', 2''' unterscheiden können. Aufgrund der Zeitverschiebung hört der Fahrer nicht nur den Klang des kombinierten Signals, etwa ein Martinshorn, sondern gleichzeitig nimmt er auch die Richtung wahr, aus der das kombinierte Signal zu kommen scheint, und die mit der Richtung • übereinstimmt, aus der sich tatsächlich die Quelle des gefahranzeigenden Anteils nähert. Da der Fahrer mit der Unterstützung des erfindungsgemäßen Assistenzsystems ein auf eine mögliche Gefahr hinweisendes Geräusch wesentlich früher wahrnimmt, als wenn es durch die Wände der Fahrgastzelle gedämpft und von Geräuschen im Innern der Fahrgastzelle überlagert ist, und auch ein Hören der Herkunftsrichtung bei dem von den Lautsprechern 7 wiedergegebenen kombinierten Signal einfacher ist als bei einem über die Wände der Fahrgastzelle eindringenden Geräusch, kann der Fahrer zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt und mit höherer Sicherheit geeignete Maßnahmen treffen.
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Wenn das Fahrzeug 1 über einen geeigneten Anzeigeschirm 12, wie etwa den Anzeigeschirm eines Fahrzeugnavigationssystems 13, verfügt, kann auch dieser in einem Schritt S6 des Verfahrens von 2 herangezogen werden, um den Fahrer auf eine mögliche Gefahr aufmerksam zu machen. Zu diesem Zweck übermittelt der Signalprozessor 4 die berechnete Herkunftsrichtung • des gefahranzeigenden Anteils der Geräuschkulisse sowie eine Information über den Typ des Geräuschs in Schritt S6 an einen Eingang des Navigationssystems 13. Das Navigationssystem 13 empfängt diese Information, wählt ein dem identifizierten Geräuschtyp zugeordnetes Symbol, im Falle eines Martinshorn-Geräuschs z. B. ein Blaulichtsymbol 14, um dieses in einer gleichzeitig auf seinem Anzeigeschirm 12 dargestellten Karte anzuzeigen.
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Ein erstes Beispiel für eine solche Kartendarstellung ist in 3 gezeigt. Ein Symbol des Kraftfahrzeugs 1 befindet sich an einer zentralen Stelle der dargestellten Karte, und man erkennt die von dem Fahrzeug 1 befahrene Straße 15 sowie benachbarte Straßen 16, 17. Ein für die Herkunftsrichtung des Martinshorn-Geräuschs repräsentativer Pfeil 18, der mit der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 den Winkel • aufspannt, dient in 3 und den folgenden Figuren lediglich zur Orientierung; er ist in der tatsächlich auf dem Anzeigeschirm 12 dargestellten Karte nicht sichtbar. Stattdessen erscheint am Rand der Karte, dort wo der Pfeil 18 den Rand des Anzeigeschirms 12 erreicht, das Blaulichtsymbol 14 und zeigt dem Fahrer die Richtung, aus der sich vermutlich ein Einsatzfahrzeug nähert.
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Da die Straße 16 den Pfeil 18 kreuzt (bzw. das Symbol 14 aus der Sicht des Fahrzeugs 1 jenseits der Straße 16 liegt), kann der der Fahrer aus dem Anzeigebild der 3 folgern, dass das Einsatzfahrzeug sich vermutlich auf der Straße 16 nähert und in Kürze eine Kreuzung 19 mit der vom Fahrzeug 1 befahrenen Straße 15 erreichen wird, und dass es ratsam ist, vor dem Einfahren in die Kreuzung 19 das Einsatzfahrzeug abzuwarten.
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Einer in 4 dargestellten Weiterbildung zufolge nimmt das Navigationssystem 13 dem Fahrer noch einen Teil dieser Überlegung ab, indem es untersucht, welche Straßen von dem Pfeil 18 gekreuzt werden und ein Symbol 20 für das Einsatzfahrzeug auf der Straße 16 am Ort ihrer Kreuzung mit dem Pfeil 18 anzeigt.
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Falls mehrere Straßen den Pfeil 18 kreuzen sollten, kann vorgesehen werden, dass der Signalprozessor 4 anhand von Sekundärinformationen wie etwa der Lautstärke des von den Mikrofonen aufgenommenen Martinshorn-Geräuschs versucht, die Entfernung des Einsatzfahrzeugs abzuschätzen und die tatsächlich von diesem befahrene Straße anhand dieser Schätzung auswählen. Wenn solche Informationen nicht vorliegen oder eine sichere Schätzung nicht möglich ist, kann das Symbol 20 sicherheitshalber auf jeder vom Pfeil 18 gekreuzten Straße dargestellt werden.
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Wenn das Navigationssystem 13 die Straße 16, auf der sich das Einsatzfahrzeug vermutlich bewegt, erfolgreich ermittelt hat, kann es ferner zweckmäßig sein, den Kartenmaßstab in der in 5 gezeigten Weise automatisch so anzupassen, dass sich die Symbole des Fahrzeugs 1 und des Einsatzfahrzeugs 20 in Randnähe der Karte befinden. Einerseits ist eine plötzliche Umschaltung des Kartenbildes geeignet, die Aufmerksamkeit des Fahrers auf den Anzeigeschirm 12 zu lenken; zum anderen kann so ein potentiell gefährlicher Straßenabschnitt mit den höchst möglichen Detailgrad dargestellt werden, um dem Fahrer eine schnelle Beurteilung der Verkehrslage und eventuell erforderlicher Manöver zu ermöglichen.
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Wenn das Navigationssystem den Ort des Zusammentreffens des Fahrzeugs 1 und des Einsatzfahrzeugs anhand des bekannten Verlaufs der Straßen 15, 16 und der Richtung • vorab abschätzt, kann einer in 6 dargestellten Abwandlung zufolge dieser Ort, hier die Kreuzung 19, durch ein Gefahrensymbol 21 hervorgehoben werden. Basierend auf der Kenntnis dieses Orts kann das Navigationssystem 13 dem Fahrer Sprachanweisungen für die Annäherung an diesen Ort, ähnlich den herkömmlicherweise für das Verfolgen einer vorgeplanten Fahrtroute laufend ausgegebenen Anweisungen, liefern.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht eingeschränkt auf die Erfassung des Geräuschs eines Martinshorns. Die Modelle, mit denen der Signalprozessor 4 die Geräuschkulisse der Umgebung vergleicht, können beispielweise auch das Krachen einer Kollision, das Quietschen von bremsenden Reifen, das Fahrgeräusch eines platten Reifens, menschliche Schreie oder auch die Laute eines normalen Gesprächs umfassen, wobei die Menge der Modelle, mit denen verglichen wird, je nach Verkehrssituation unterschiedlich sein kann. Während bei zügiger Fahrt auf einer Straße die Töne eines Gesprächs im Allgemeinen nicht relevant sein werden, können sie beim langsamen Heraussetzen aus einer Einfahrt auf sich nähernde achtlose Passanten und eine von diesen ausgehende Gefahr hinweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Mikrofon
- 3
- Fahrgastzelle
- 4
- Signalprozessor
- 5
- Mikrofon
- 6
- Audioanlage
- 7
- Lautsprecher
- 8
- Wellenfront
- 9
- Verstärker
- 10
- Radio
- 11
- CD-Spieler
- 12
- Anzeigeschirm
- 13
- Navigationssystem
- 14
- Blaulichtsymbol
- 15
- Straße
- 16
- Straße
- 17
- Straße
- 18
- Pfeil
- 19
- Kreuzung
- 20
- Symbol
- 21
- Gefahrensymbol
