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Die Erfindung bezieht sich auf eine Dachfinne nach Anspruch 1 für ein Fahrzeug zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug nach Anspruch 7 umfassend eine erfindungsgemäße Dachfinne. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen Bausatz nach Anspruch 8 für eine an einem Fahrzeug nachrüstbare Dachfinne. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren nach Anspruch 9 zum Herstellen einer Dachfinne für ein Fahrzeug zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrerassistenzsysteme bekannt, die ein teil- und/oder hochautomatisiertes Fahren eines Fahrzeuges ermöglichen. Allerdings erfordert die Integration der Fahrerassistenzsysteme aufwendige Änderungen an dem Design des Fahrzeuges. Zum Beispiel müssen bildgebende Sensoren spezifische Positionsanforderungen erfüllen. Oder der gesamte Fahrzeugaufbau muss geändert werden, um Fahrerassistenzsysteme aufnehmen zu können.
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Im Automotive-Bereich sind Antennensysteme bekannt, die von einem Gehäuse zumindest teilweise umschlossen sind. Die Antennensysteme werden häufig an einem Dach eines Fahrzeuges montiert und dann, wenn das Gehäuse beispielsweise die Form einer Finne hat, auch als Dachfinne bezeichnet. Die
DE 10 2013 206 519 A1 offenbart beispielsweise ein Dachfinnen-Antennensystem.
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Die
DE 10 2016 221 858 A1 offenbart eine Dachfinne für ein Fahrzeug, wobei in einem Gehäuse der Dachfinne eine Kamera angeordnet ist, um die Außenumgebung der Dachfinne durch die Kamera aufzunehmen.
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Die
DE 10 2016 006 802 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erfassung eines von einem Einsatzfahrzeug ausgehenden optischen und/oder akustischen Sondersignals. Die Vorrichtung kann in einem Dachbereich eines Fahrzeuges angeordnet werden.
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Die
DE 10 2014 225 803 A1 offenbart eine Erkennungseinrichtung, bspw. eine Dachfinne, mit optischen und akustischen Sensoren, mit der Einsatzfahrzeuge erkannt werden können.
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Die
DE 10 2014 012 184 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Erkennung und Klassifizierung von akustischen Signalen bekannt, die ein neuronales Netz verwendet und die für Überwachungssysteme eingesetzt wird.
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Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes System zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen bereitzustellen, das einfach an einem Fahrzeug montiert werden kann, ohne ein gegebenes Design des Fahrzeuges zu ändern.
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Die erfindungsgemäße Dachfinne für ein Fahrzeug zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Dachfinne umfasst wenigstens einen ersten und einen zweiten Sensor, um die Umgebungsgeräusche zu erfassen. Ferner umfasst die Dachfinne eine Auswerteeinrichtung. In Abhängigkeit der erfassten Umgebungsgeräusche klassifiziert die Auswerteeinrichtung wenigstens eine Geräuschquelle der Umgebungsgeräusche und bestimmt eine Richtung der Geräuschquelle relativ zu dem Fahrzeug. Die Auswerteeinrichtung ist ausgeführt, ein künstliches neuronales Netzwerk auszuführen. Das künstliche neuronale Netzwerk ist trainiert, in Abhängigkeit wenigstens der Klassifikation der Geräuschquelle und der Richtung der Geräuschquelle ein Signal für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung zu erhalten. Des Weiteren umfasst die Dachfinne eine Schnittstelle. Die Schnittstelle ist ausgeführt, das Signal der Fahrzeugsteuerungseinrichtung bereitzustellen, um das Fahrzeug in Abhängigkeit der Umgebungsgeräusche zu steuern. Die Dachfinne umschließt den wenigstens ersten und zweiten Sensor, die Auswerteeinrichtung und die Schnittstelle wenigstens teilweise.
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Diese Dachfinne wird vorteilhafterweise als ein Einzelbauteil bereit gestellt. In diesem Einzelbauteil sind alle relevanten Komponenten zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen vollständig integriert. Die Installation eines Einzelbauteils an einem Fahrzeug ist einfacher als die Installation von mehreren Einzelkomponenten. Außerdem gehört eine Dachfinne bei vielen Fahrzeugen bereits zum gegebenen Exterieur. Damit muss das gegebene Design eines Fahrzeuges nicht geändert werden, um ein System zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen, umfassend wenigstens zwei Sensoren zur Erfassung der Umgebungsgeräusche und eine Auswerteeinrichtung zum Verarbeiten der erfassten Umgebungsgeräusche, zu installieren. Das System ist bereits in der Dachfinne vollständig integriert. Diese Dachfinne wird als Einzelteil einem Fahrzeugbesitzer bereitgestellt. Der Fahrzeugbesitzer kann dann vorteilhafterweise die Dachfinne als eine Art Retrofitlösung an seinem Fahrzeug nachrüsten. Alternativ oder zusätzlich wird die Dachfinne einem Fahrzeughersteller bereitgestellt. Ein Vorteil der Dachfinne ist, dass bereits bestehende Kabelverbindungen der Dachfinne für die Mikrofone verwendet werden können. Die Antenne der Dachfinne umfasst in der Regel bereits ein Koaxialkabel, das für die Übertragung der akustischen Signale der Mikrofone verwendet werden kann. Der Fahrzeughersteller kann dann vorteilhafterweise die Dachfinne mit dem System zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen in seine Fahrzeuge integrieren.
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Um die Vielzahl an unterschiedlichen Umgebungsgeräuschen erkennen zu können, ist im Stand der Technik eine Datenbank vorgesehen, die mit Mustern, beispielsweise abstandsabhängigen Frequenzen und/oder Amplituden von Umgebungsgeräuschen, händisch aufgebaut werden muss. Ein geeignetes künstliches neuronale Netz kann vorteilhafterweise ein erkanntes Umgebungsgeräusch generalisieren und erkennt so auch Umgebungsgeräusche, die vorher nicht angelernt wurden oder in einer Datenbank nicht vorhanden sind.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug löst die Aufgabe mittels einer erfindungsgemäßen Dachfinne, die das Fahrzeug umfasst. Durch den ersten und den zweiten Sensor zur Erfassung von Umgebungsgeräusche sowie die Auswerteeinrichtung zur Reaktion auf die Umgebungsgeräusche erhält das Fahrzeug die Fähigkeit, Geräusche von außerhalb des Fahrzeuges zu hören und zu identifizieren, um entsprechende Reaktionen einleiten zu können.
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Der erfindungsgemäße Bausatz für eine an einem Fahrzeug nachrüstbare Dachfinne löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Der Bausatz umfasst ein Dachaufbau-Gehäuse. Das Dachaufbau-Gehäuse hat die Form einer Finne. Ferner umfasst der Bausatz wenigstens einen ersten und einen zweiten Sensor, um Umgebungsgeräusche zu erfassen. Des Weiteren umfasst der Bausatz eine Auswerteeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist ausgeführt, mit Mitteln der künstlichen Intelligenz in Abhängigkeit der erfassten Umgebungsgeräusche wenigstens eine Geräuschquelle der Umgebungsgeräusche zu klassifizieren und eine Richtung der Geräuschquelle relativ zu dem Fahrzeug zu bestimmen. In Abhängigkeit wenigstens der Klassifikation der Geräuschquelle und der Richtung der Geräuschquelle erhält die Auswerteeinrichtung ein Signal für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung. Außerdem umfasst der Bausatz eine Schnittstelle. Die Schnittstelle ist ausgeführt, das Signal der Fahrzeugsteuerungseinrichtung bereitzustellen, um das Fahrzeug in Abhängigkeit der Umgebungsgeräusche zu steuern. Mit diesem Bausatz kann eine erfindungsgemäße Dachfinne einfach zusammengebaut werden. Die so erhaltene Dachfinne kann als Retrofitlösung an Fahrzeugen nachgerüstet werden, um Umgebgungsgeräusche erfassen zu können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Dachfinne für ein Fahrzeug zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen löst die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte
- • Bereitstellen der Einzelteile des erfindungsgemäßen Bausatzes und
- • Zusammenbauen der Einzelteile derart, dass die Dachfinne den wenigstens ersten und zweiten Sensor, die Auswerteeinrichtung und die Schnittstelle wenigstens teilweise umschließt.
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Das Verfahren kann vorteilhafterweise von einem Fahrzeugbesitzer, einem Fahrzeughersteller und/oder von Servicestationen, zum Beispiel Werkstätten, ausgeführt werden.
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Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in den Figuren angegeben.
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Die nachfolgenden Definitionen gelten für den gesamten Gegenstand der Erfindung.
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Finne bezeichnet die Rückenflosse von Haien und Walen. Eine Finne hat eine äußerst charakteristische dreieckige Form. Ein Gehäuse mit der Form einer Finne weist einen relativ geringen Luftwiderstand auf. Ein Dachaufbau-Gehäuse mit der Form einer Finne wird Dachfinne genannt. Die Oberflächenform der Dachfinne eignet sich besonders vorteilhaft für den Einbau von Mikrofonen oder sonstigen Sensoren, um akustische Signale zu erfassen. Sind nämlich die Mikrofone im Rückbereich der Dachfinne installiert, sind sie vor Wind aus Fahrtrichtung geschützt. Fahrtwind ist eine der möglichen Quellen, welche die Erfassung von Umgebungsgeräuschen während der Fahrt mit dem Fahrzeug stören.
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Ein Fahrzeug ist vorzugsweise ein Straßenfahrzeug, bevorzugt ein Personen-oder Lastkraftwagen. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein automatisiert betreibbares Fahrzeug. Ein automatisiert betreibbares Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das über eine technische Ausrüstung verfügt, die zur Bewältigung einer Fahreraufgabe, einschließlich Längs- und Querführung, das jeweilige Fahrzeug nach Aktivierung einer entsprechenden automatischen Fahrfunktion, insbesondere einer hoch- oder vollautomatisierten Fahrfunktion nach der Norm SAEJ3016, mit einer Fahrzeugsteuerungseinrichtung steuern kann. Ein reines Assistenzsystem assistiert dem Fahrer bei der Durchführung einer Fahraufgabe. Dies entspricht SAE-Level 1. SAE-Level 5 ist dadurch definiert, dass die durchgängige Ausführung aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe durch ein automatisiertes Fahrsystem unter allen Fahr- und Umweltbedingungen, die von einem menschlichen Fahrer bewältigt werden können, ausgeführt wird. Die Erfindung ist insbesondere für SAE Level 3, 4 und 5 vorgesehen. Insbesondere in einer Übergangszeit zum vollautomatisiertem Fahren wird die Erfindung auf SAE Level 3 und 4 eingesetzt, um daran anschließend auf SAE Level 5 verwendet zu werden. Die Erfindung kann auch als reines Assistenzsystem insbesondere für hörgeschädigte Personen eingesetzt werden. Vorteilhafterweise umfasst das Fahrzeug neben dem wenigsten ersten und zweiten Sensor zur Erfassung der Umgebungsgeräusche weitere Umgebungserfassungssensoren, beispielsweise eine Kamera, ein Radar, ein Lidar und/oder ein Ultraschallsensor, um die Umgebung verbessert und redundant wahrzunehmen. Vorteilhafterweise werden die Daten des ersten und/oder zweiten Sensors mit Daten wenigstens eines der weiteren Umgebungserfassungssensoren fusioniert, um die Wahrnehmung der Umgebung zu verbessern.
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Umgebungsgeräusche sind Geräusche aus der Umgebung eines Fahrzeuges. Die Umgebung des Fahrzeuges ist der Raum um das Fahrzeug herum, dessen Elemente auf das Fahrzeug einwirken können. Beispiele für Umgebungsgeräusche sind akustische Signale eines Folgetonhorns eines Einsatzfahrzeuges, akustische Signale eines Signalgebers eines weiteren Verkehrsteilnehmers, beispielsweise Hupen eines weiteren Fahrzeuges oder Klingeln eines Fahrradfahrers, oder akustische Signale von nicht-automobilen Verkehrsteilnehmern, zum Beispiel Ruflaute von Fußgängern oder Schreilaute von Kindern.
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Der erste und der zweite Sensor erfassen jeweils Schallwellen der Umgebungsgeräusche und formen diese vorzugsweise in ein elektrisches Signal, vorzugsweise eine elektrische Spannung, um. Vorzugsweise umfassen der erste und/oder der zweite Sensor einen Schallwandler. Der Schallwandler ist ein Bauteil, das Schallwellen, insbesondere Schallwechseldrücke, in elektrische Signale umwandelt. Ein Schallwandler ist zum Beispiel eine Anordnung eines Magneten und einer elektrischen Spule. Weitere Beispiele für einen ersten und/oder einen zweiten Sensor sind Mikrofone, Beschleunigungsaufnehmer, Piezogeber, Dehnungsmessstreifen und weitere Schwingungssensoren. Ein mikro-elektro-mechanisches System, abgekürzt MEMS, umfassend eine Anordnung von Halbleiterelementen, die Schwingungen aufnehmen, ist auch ein Beispiel für einen ersten und/oder zweiten Sensor. Mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Sensor kann vorteilhafterweise die Richtung, aus der die Schallwellen eintreffen, bestimmt werden, zum Beispiel über Laufzeitdifferenzen zwischen beiden Sensoren. Vorzugsweise erfassen der erste und/oder der zweite Sensor auch eine Entfernung der Geräuschquelle. Damit ist eine Lokalisation der Geräuschquelle möglich. Besonders bevorzugt umfasst die Dachfinne eine Anordnung von mehr als zwei Sensoren, um die Umgebungsgeräusche zu erfassen, vorteilhafterweise vier Sensoren, um Geräuschquellen relativ zu dem Fahrzeug von vorne rechts, vorne links, hinten links und hinten rechts zu klassifizieren und/oder zu lokalisieren. Alternativ umfasst die Dachfinne ein Rundummikrofon. Das Rundummikrofon erfasst Umgebungsgeräusche aus einem 360° Umgebungsfeld, das heißt das Rundummikrofon ist omnidirektional. Die Sensoren sind vorteilhafterweise zur Verwendung im Automotive-Bereich ausgelegt. Das heißt, die Sensoren sind insbesondere beständig gegenüber hohen und tiefen Temperaturen, Feuchtigkeit, Erschütterungen und/oder Fremdkörpereinwirkungen.
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Eine Auswerteeinrichtung ist eine Vorrichtung, die eingehende Informationen verarbeitet und ein aus dieser Verarbeitung resultierendes Ergebnis ausgibt. Insbesondere ist eine elektronische Schaltung, wie zum Beispiel eine zentrale Prozessoreinheit oder ein Grafikprozessor, eine Auswerteinrichtung. Eine Anordnung von mehreren Prozessoren ist auch eine Auswerteeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist vorzugsweise als ein System-on-a-Chip realisiert, das heißt alle oder zumindest ein großer Teil der Funktionen sind auf einem Chip integriert. Der Chip umfasst beispielsweise einen Mehrkernprozessor mit zentralen Verarbeitungsprozessoren, im Englischen als Central Processing Unit, abgekürzt CPU, bezeichnet. Der Chip umfasst auch Grafikprozessoren, im Englischen als Graphic Processing Unit, abgekürzt GPU, bezeichnet. Grafikprozessoren eignen sich besonders vorteilhaft für paralleles Prozessieren, im Englischen parallel computing genannt, von Abläufen. Die Auswerteeinrichtung ist damit vorteilhafterweise ein Parallelrechner. Ein Parallelrechner führt Verarbeitungsoperationen gleichzeitig unter anderem auf mehreren Haupt-und/oder Grafikprozessoren durch. Grafikprozessoren eignen sich besonders für parallel computing. Mit einem derartigen Aufbau ist die Auswerteeinrichtung skalierbar, das heißt die Auswerteeinrichtung kann für verschiedene Automatisierungsstufen angepasst werden. Höhere Automatisierungsstufen erfordern nämlich mehr Rechenleistung als niedrigere Automatisierungsstufen.
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Künstliche Intelligenz ist ein Oberbegriff für die Automatisierung intelligenten Verhaltens. Beispielsweise lernt ein intelligenter Algorithmus, zweckgerichtet auf neue Informationen zu reagieren. Ein künstliches neuronales Netzwerk, im Englischen als Artificial Neural Network bezeichnet, ist ein intelligenter Algorithmus. Ein intelligenter Algorithmus ist ausgeführt zu lernen, zweckgerichtet auf neue Informationen zu reagieren.
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Um zweckgerichtet auf neue Informationen reagieren zu können, ist es erforderlich, dass eine künstliche Intelligenz zunächst die Bedeutung von vorbestimmten Informationen mittels Trainingsdaten lernt, inspiriert von dem Lernprozess eines Gehirns.
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Das Trainieren mit Trainingsdaten wird maschinelles Lernen genannt. Eine Teilmenge des maschinellen Lernens ist das tiefgehende Lernen, das sogenannte Deep Learning, bei dem eine Reihe hierarchischer Schichten von Neuronen, sogenannten Hidden Layers, genutzt wird, um den Prozess des maschinellen Lernens durchzuführen.
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Neuronen sind die Funktionseinheiten eines künstlichen neuronalen Netzwerks. Ein Output eines Neurons ergibt sich im Allgemeinen als Wert einer Aktivierungsfunktion ausgewertet über eine mit Gewichtungsfaktoren gewichtete Summe der Inputs plus einen systematischen Fehler, dem sogenannten Bias. Ein künstliches neuronales Netzwerk mit mehreren Hidden Layers ist ein Deep Neural Network.
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Das künstliche neuronale Netzwerk ist vorzugsweise ein vollständig verbundenes Netzwerk, im Englischen als Fully Connected Network bezeichnet. In einem vollständig verbundenen Netzwerk ist jedes Neuron einer Schicht mit allen Neuronen der vorausgehenden Schicht verbunden. Jede Verbindung hat ihren eigenen Gewichtungsfaktor. Vorzugsweise umfasst das künstlich neuronale Netzwerk konvolutionale Schichten umfassend mehrere, dem Fachmann bekannte Faltungs- und/oder Poolingschichten. In einem konvolutionalen neuronalen Netzwerk wird ein Filter auf eine Schicht von Neuronen unabhängig von der Position mit den gleichen Gewichtungsfaktoren angewendet.
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Die Anzahl der Schichten, die Anzahl der Neuronen, die Art der Aktivierungsfunktion, die Anzahl der auszugebenen Klassen und/oder die Bestimmung eines absoluten Winkels zwischen dem Fahrzeug und der Geräuschquelle und/ oder der Entfernung der Geräuschquelle zu dem Fahrzeug sind Variablen, die das künstliche neuronale Netzwerk in der Trainingsphase optimiert hat, vorzugsweise durch Minimierung einer Kostenfunktion.
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Eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung ist eine Vorrichtung zur Regelung der Fahrzeug-Längs-und/oder Querführung. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung umfasst Aktuatoren, um die Fahrzeugführung zu realisieren. Mit der ist ein teil-und/oder hochautomatisierter Betrieb des Fahrzeuges möglich. Eine elektronische Steuerungseinrichtung, im Englischen electronic control unit, abgekürzt ECU, genannt, ist eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung.
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Eine Schnittstelle ist eine Einrichtung zwischen wenigstens zwei Funktionseinheiten, an der ein Austausch von logischen Größen, zum Beispiel Daten, oder physikalischen Größen, zum Beispiel elektrischen Signalen, erfolgt, entweder nur unidirektional oder bidirektional. Der Austausch kann analog oder digital erfolgen. Der Austausch kann ferner drahtgebunden oder drahtlos erfolgen.
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Ein Bausatz bezeichnet das räumliche Nebeneinander von funktionell aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten. Der Bausatz entspricht einer Kollektion der räumlich getrennten einzelnen Bestandteile.
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Bevorzugt ist die Schnittstelle drahtlos. Vorzugsweise umschließt die Dachfinne eine Energiespeichereinheit wenigstens teilweise, um Energie für die Bereitstellung des Signals bereitzustellen. Die Schnittstelle ist zum Beispiel eine WLAN-Schnittstelle mit WLAN Standard IEEE 802.11p, der speziell für Fahrzeugkommunikation entwickelt wurde. Alternativ ist die Schnittstelle eine Bluetooth-Schnittstelle, vorzugsweise eine Bluetooth-Low-Energy-Schnittstelle mit deutlich geringerem Stromverbrauch und ähnlichem Kommunikationsbereich wie eine klassische Bluetooth-Schnittstelle. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Schnittstelle ausgeführt, Signale mit 5G Technologie zu übertragen. 5G ist ein Next Generation Mobile Network mit Datenraten bis zu 10 Gbit/s und Latenzzeiten von unter 1 ms. Mit einer derartigen Schnittstelle kann das Signal vorteilhafterweise weiteren Fahrzeugen mittels sogenannter car-to-car- communication, abgekürzt C2C, oder einer Verkehrsinfrastruktur mittels sogenannter car-to-x-communication, abgekürzt C2X, bereitgestellt werden. Die Energiespeichereinheit ist im einfachsten Fall eine Batterie.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Dachfinne über Anschlussverbindungen einer Dachantenne an ein Bordnetz des Fahrzeuges anschließbar. Anschließbar bedeutet mechanisch und elektrisch anschließbar. Die Dachantenne umfasst Anschlussmöglichkeiten/Anschlussaufnahmen an ein Bordnetz des Fahrzeuges. Diese für die Dachantenne bereits vorhandenen Anschlussmöglichkeiten werden für die Dachfinne verwendet. Damit kann die Dachfinne besonders einfach als Retrofitlösung an ein Fahrzeug angeschlossen werden.
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Vorteilhafterweise sind die wenigstens zwei Sensoren derart an der Dachfinne angeordnet, dass sie vor Fahrtwind-Turbulenzen bei Fahrt des Fahrzeuges geschützt sind. Durch Fahrtwind-Turbulenzen auftretende Störgeräusche werden durch eine derartige Anordnung minimiert. Insbesondere sind der erste und der zweite Sensor im Rücken der Dachfinne angeordnet. Eine derartige Anordnung schützt vor Wind aus Fahrtrichtung.
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Besonders bevorzugt umfasst die Dachfinne einen ersten und einen zweiten Schallkanal umfasst. Mit dem ersten und zweiten Schallkanal werden die Schallwellen der Umgebungsgeräusche zu dem ersten und dem zweiten Sensor geleitet. Ein Schallkanal ist ein Übertragungsweg für Schallwellen. Vorteilhafterweise sind der erste und/oder der zweite Schallkanal derart ausgelegt, dass die Schallwellen beim Eindringen in den jeweiligen Schallkanal optimal durch Verschachtelungen des jeweiligen Schallkanals zu einem jeweiligen Sensor geleitet, zum Beispiel durch Reflexion, werden. Weiterhin sind geeignete mechanische Maßnahmen, zum Beispiel Schallstreuung durch raue Oberfläche, an bestimmten Stellen der Schallkanäle notwendig, um Störreflexionen zu eliminieren.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung umfassen der erste und/oder der zweite Schallkanal wenigstens eine erste Schicht. Die erste Schicht leitet die Schallwellen und wenigstens dämpft Störeinflüsse, die eine Erfassung der Umgebungsgeräusche verschlechtern. Vorzugsweise umfassen der erste und/oder der zweite Schallkanal eine zweite Schicht. Die zweite Schicht ist Wasser und/oder Wind dicht ist und ist ausgelegt, die Schallwellen zu dem ersten und/oder zweiten Sensor zu leiten. Besonders vorzugsweise umfassen der erste und/oder der zweite Schallkanal eine dritte Schicht zum Schutz vor Eindringen von Strahlwasser und Fremdkörpern in den ersten und/oder zweiten Schallkanal. Vorteilhafterweise umfasst die erste Schicht ein Polyurethan-Filterschaum. Die zweite Schicht umfasst vorteilhafterweise eine Membran aus Polytetrafluorethylen. Die dritte Schicht umfasst vorteilhafterweise eine offenporige Blende mit 30 Poren pro Inch und ist insbesondere eine Barriere für Insekten.
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Bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine erfindungsgemäße Dachfinne hergestellt.
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Vorteilhafterweise wird in dem Verfahren die Dachfinne an das Fahrzeug angeschlossen. Besonders bevorzugt wird die Dachfinne an ein Fahrzeugdach an eine Position einer Dachantennen angeschlossen.
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Die Erfindung wird in den nachfolgenden Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1a ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeuges mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dachfinne,
- 1b Ausschnitt der Dachfinne aus 1a,
- 2 eine schematische Darstellung der Dachfinne aus 1a, 1b
- 3 ein schematischer Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dachfinne und
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bausatzes.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. Übersichtshalber sind in den jeweiligen Figuren nur die jeweils relevanten Bezugsteile gezeigt.
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1 zeigt als ein Fahrzeug 1 einen Personenkraftwagen. Das Personenkraftfahrzeug ist ein hochautomatisiertes Fahrzeug 1 und umfasst Fahrerassistenzsysteme, die den Fahrer bei Fahraufgaben unterstützten. Erste und zweite Sensoren 11, 12 zur Erfassung von Umgebungsgeräuschen und/oder eine Auswerteeinrichtung 13 zur Erzeugung eines Steuersignals in Abhängigkeit eines erfassten Umgebungsgeräusches sind beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem, mittels dem das Fahrzeug hören kann. Das Steuersignal wird einer Fahrzeugsteuerungseinrichtung 2 bereitgestellt. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 2 ist ausgelegt, das Fahrzeug 1 hochautomatisiert zu steuern. Alternativ ist das Fahrzeug 1 ein teilautomatisiertes Fahrzeug 1 und unterstützt den Fahrer durch Wahrnehmen der erfassten Umgebungsgeräusche, beispielsweise durch visuelle, taktile und/oder akustische Wahrnehmung. Das Fahrzeug 1 umfasst zum Beispiel eine Mensch-Maschinen-Benutzungsschnittstelle, im Englischen als human machine interface, abgekürzt HMI, bezeichnet. Über die HMI wird dem Fahrer zum Beispiel angezeigt, dass ein Einsatzfahrzeug sich nähert.
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Das Fahrzeug 1 umfasst eine Dachfinne 10. Die Dachfinne 10 ist vergrößert im Ausschnitt der 1b gezeigt. Die Dachfinne 10 ist auf dem Fahrzeugdach des Fahrzeuges 1 angeordnet im Bereich des Spalts zwischen Fahrzeugdach und Heckraumklappe.
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In 2 ist das Gehäuseinnere der Dachfinne 10 aus 1a, 1b dargestellt. Die Dachfinne 10 umfasst als den ersten und den zweiten Sensor 11 und 12 jeweils ein Mikrofon. In 2 ist lediglich eines der Mikrofone gezeigt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Dachfinne 10 lediglich ein Mikrofon in Form eines Rundummikrofons. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Dachfinne 10 eine Anordnung von mehr als zwei Mikrofonen, vorzugsweise mindestens vier Mikrofone, umfasst.
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Ferner umfasst die Dachfinne 10 eine Auswerteeinrichtung 13. Die Auswerteeinrichtung 13 ist eine Plattform. Auf der Plattform sind mehrere CPUs und GPUs angeordnet, die unter Ausnutzung gemeinsamer Rechenkapazitäten und parallel computing einen intelligenten Algorithmus prozessieren. Der intelligente Algorithmus ist beispielsweise ein konvolutionales neuronales Netzwerk. Das konvolutionale neuronale Netzwerk ist trainiert, bei Eingabe eines Schallsignals eine Klassifikation und eine Richtung der Quelle des Schallsignals relativ zu der Auswerteeinrichtung 13 zu bestimmen und abhängig davon ein Steuersignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 2 bereitzustellen. Die Eingabe erfolgt über den wenigstens ersten und/oder zweiten Sensor 11, 12. Beispielsweise bestimmt das konvolutionale neuronale Netzwerk, dass von hinten links ein Feuerwehreinsatzfahrzeug sich nähert. Der Fahrzeugsteuerungseinrichtung 2 wird mittels einer Schnittstelle 14 das Steuersignal abbremsen und rechts ranfahren bereitgestellt. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 2 steuert das Fahrzeug 1 in Abhängigkeit dieses Steuersignals und vorzugsweise in Abhängigkeit weiterer Umgebungserfassungsdaten von weiteren Umgebungssensoren an einen rechten Fahrbahnrand. Das konvolutionale neuronale Netzwerk hat beispielsweise gelernt, die mit den Schallwellen verbundenen Luftdruckschwankungen übe die Zeit auszuwerten, um eine Objektklassifikation und Entfernungs-Richtungs-Lokalisation zu erhalten und ein Steuersignal bereitzustellen.
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Des Weiteren umfasst die Dachfinne 10 eine Schnittstelle 14. Die Schnittstelle 14 ist zum Beispiel eine WLAN-Schnittstelle. Über die Schnittstelle 14 wird das Steuersignal der Fahrzeugsteuerungseinrichtung 2 bereitgestellt.
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Die Dachfinne 10 umfasst auch eine Energiespeichereinheit 15 beispielsweise in Form einer Batterie. Die Batterie versorgt die Einzelkomponenten der Dachfinne 10 mit elektrischer Energie. Damit ist die Dachfinne 10 vorteilhafterweise Energie-autark hinsichtlich eines Bordnetzes des Fahrzeuges und kann besonders einfach als eine Retrofitlösung an dem Fahrzeug 1 nachgerüstet werden.
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Die Einzelkomponenten der Dachfinne 10 werden auch als ein Bausatz 20 bereitgestellt. Der Bausatz 20 ist in 5 gezeigt. Der Bausatz umfasst die Dachfinne 10, die Auswerteeinrichtung 13, die Schnittstelle 14 und die Energiespeichereinheit 15.
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4 zeigt die Dachfinne 10 mit einem ersten und einem zweiten Schallkanal 16 und 17 in Schnittdarstellung. Der erste Schallkanal 16 leitet die Schallwellen zu dem ersten Sensor 11. Der zweite Schallkanal 17 leitet die Schallwellen zu dem zweiten Sensor.
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Die Schallkanäle 16, 17 umfassen jeweils einen Eingangsbereich. Der Eingangsbereich verläuft von einer Außenseite der Dachfinne auf einen zentralen Punkt der Dachfinne 10 zu. Vor dem Eingangsbereich ist eine dritte Schicht 18c angeordnet.
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Die dritte Schicht 18c ist eine offenporige Blende mit 30 PPI (Poren Per Inch). Die dritte Schicht 18c ist eine Barriere für Strahlwasser und verhindert, dass Fremdkörper, zum Beispiel Insekten, in die Schallkanäle 16, 17 eindringen. An einem der dritten Schicht 18c gegenüberliegendem Ende des Eingangsbereichs weist der Eingangsbereich eine Schräge auf. Durch die Schräge werden die Schallwellen, die die dritte Schicht 18c passiert haben, in dem Eingangsbereich zu einer ersten Schicht 18a gelenkt.
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Die erste Schicht 18a ist zwischen dem Eingangsbereich und einem Leitungsbereich angeordnet. Die erste Schicht 18a ist ein Polyurethan-Filterschaum. Die erste Schicht 18a ist eine Barriere für Wind- sowie weitere Störgeräusche und Strahlwasser, welches mit hohem Druck in die Schallkanäle 16, 17 eingebracht wird.
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In dem Leitungsbereich werden die Schallwellen hin-und hergeleitet. Dieses Hin- und Herleiten der Schallwellen führt dazu, dass die Schallwellen durch Reflexionen optimal zu dem wenigsten ersten und zweiten Sensor 11, 12 geleitet werden.
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An einem Ende eines jeden Leitungsbereiches ist eine zweite Schicht 18b angeordnet. Die zweite Schicht 18b ist eine Membran aus Polytetrafluorethylen. Die zweite Schicht ist eine Barriere für Wasser und andere Fremdkörper. Die Schallwellen werden von der zweiten Schicht übertragen.
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An dem Leitungsbereich gegenüberliegendem Ende der zweiten Schicht 18b ist jeweils ein Schallwandler des wenigstens ersten und zweiten Sensors 11, 12 angeordnet. Die Schallwandler sind Schwingungsaufnehmer. Über Anschlussverbindungen einer Dachantenne ist die Dachfinne 10 mit dem Bordnetz des Fahrzeuges 1 verbunden.
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Das Verfahren zum Herstellen einer Dachfinne 10 ist schematisch in 3 gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt V1 werden die Einzelteile des Bausatzes 20 bereitgestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt V2 werden die Einzelteile zusammengebaut. Die so erhaltene Dachfinne 10 umschließt den wenigstens ersten und zweiten Sensor 11,12, die Auswerteeinrichtung 13 und die Schnittstelle 14. In einem dritten Verfahrensschritt V3 wird die Dachfinne 10 an das Fahrzeug 1 angeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrzeugsteuerungseinrichtung
- 10
- Dachfinne
- 10a
- Dachaufbau-Gehäuse
- 10b
- Finne
- 11
- erster Sensor
- 12
- zweiter Sensor
- 13
- Auswerteeinrichtung
- 14
- Schnittstelle
- 15
- Energiespeichereinheit
- 16
- erster Schallkanal
- 17
- zweiter Schallkanal
- 18a
- erste Schicht
- 18b
- zweite Schicht
- 18c
- dritte Schicht
- 20
- Bausatz
- V1-V3
- Verfahrensschritte
