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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein militärisches Fahrzeug, mit einer an der Außenhaut des Fahrzeuges angeordneten Mikrofon-Anordnung mit einer Anzahl von Mikrofonen zur Aufnahme von Umgebungsgeräuschen des Fahrzeuges. Die Umgebungsgeräusche können auch als Außengeräusche bezeichnet werden.
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Es ist bekannt, bei militärischen Fahrzeugen, wie Panzern, Vorrichtungen zur Ausgabe von Bildern einzusetzen, welche an der Außenhaut des Fahrzeuges angeordnete Kameras und zumindest einen in dem Innenraum des Fahrzeuges angeordneten Bildschirm zur Ausgabe der von den Kameras aufgenommenen Bildern aufweisen. Hierdurch können die Bilder der Umgebung dem Benutzer des Fahrzeuges in dem Innenraum bereitgestellt werden.
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In verschiedenen Applikationen ist es auch wünschenswert, dem Benutzer in dem Innenraum des Fahrzeuges nicht nur die Umgebungsbilder, sondern auch die Umgebungsgeräusche oder Außengeräusche bereitzustellen. Allerdings erzeugen viele militärische Fahrzeuge, wie insbesondere Kettenpanzer, zum Teil in erheblichem Umfang Eigengeräusche. Die Quellen für diese Eigengeräusche umfassen beispielsweise Motorengeräusche, Lärm von Panzerketten oder vibrierenden Oberflächen. Hierdurch wird der akustische Störhintergrund um das Fahrzeug herum insbesondere in Bewegung stark angehoben. Die Registrierung von Umgebungsgeräuschen, wie z. B. Geräusche anderer Fahrzeuge, Schallsignale auf Schiffen, Abschüsse von Geschossen, dichten Einschlägen von Geschossen oder Sprache wird dadurch erheblich erschwert bis unmöglich gemacht.
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Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Fahrzeug vorzuschlagen.
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Demgemäß wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches eine Plattform mit einem Antrieb, zumindest einem auf der Plattform angeordneten Innenraum, eine Anzahl von in dem Innenraum angeordneten Sitzen für zumindest einen Benutzer, eine an einer Außenhaut des Fahrzeuges angeordnete Mikrofon-Anordnung mit zumindest zwei vertikal versetzt zueinander angeordneten Mikrofonen zur Aufnahme von Umgebungsgeräuschen des Fahrzeuges und ein in dem Innenraum angeordnetes Ausgabegerät zur Ausgabe der aufgenommenen Umgebungsgeräusche an den Benutzer aufweist.
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Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein militärisches Fahrzeug. Das militärische Fahrzeug ist beispielsweise ein Kettenpanzer mit einem Kettenantrieb oder ein Radpanzer mit einem Radantrieb. Die Mikrofon-Anordnung kann auch als Wandler-Anordnung bezeichnet werden.
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Durch die an der Außenhaut des Fahrzeuges angeordnete Mikrofon-Anordnung ist es vorteilhafterweise möglich, die Umgebungsgeräusche des Fahrzeuges an den Benutzer in dem Innenraum des Fahrzeuges auszugeben. Weiter ist es durch die zumindest zwei vertikal versetzt zueinander angeordneten Mikrofone der Mikrofon-Anordnung möglich, den Schall aus einer vertikalen Richtung, insbesondere aus Richtung der Plattform, stärker als Schall aus einer horizontalen Richtung, d. h. den Umgebungsgeräuschen, zu dämpfen und/oder zu filtern. Durch diese Differenzierung ist es wiederum vorteilhafterweise möglich, die Eigengeräusche des Fahrzeuges, insbesondere seines Antriebs, deutlich stärker zu dämpfen als die Umgebungsgeräusche.
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Folglich hat der Benutzer im Innenraum eine Ausgabe durch das Ausgabegerät, welche insbesondere die Umgebungsgeräusche, aber nicht die Eigengeräusche des Fahrzeuges umfasst. Dadurch ist es für den Benutzer einfacher oder applikationsabhängig überhaupt möglich, Umgebungsgeräusche, wie z. B. die Geräusche anderer Fahrzeuge, Abschüsse von Einschlägen oder dichte Einschläge oder Sprache in der Umgebung des Fahrzeuges, beispielsweise eines Kettenpanzers, zu erfassen und bei der Benutzung des Fahrzeuges zu berücksichtigen. Wenn beispielsweise ein Operator einer Waffe eines Kettenpanzers das Geräusch eines anderen Fahrzeuges durch die vorliegende Mikrofon-Anordnung erfassen kann, kann er die Waffe auf dieses Fahrzeug ausrichten und entsprechend bekämpfen.
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Das Ausgabegerät umfasst insbesondere eine Anzahl von Lautsprechern oder geeigneter Kopfhörer zur Ausgabe der aufgenommenen Umgebungsgeräusche an den Benutzer. Die Umgebungsgeräusche können auch als Außengeräusche bezeichnet werden.
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Das Ausgabegerät kann neben der Anzahl von Lautsprechern auch zumindest einen Bildschirm umfassen, welcher mit einer Anzahl von Kameras gekoppelt ist, welche an der Außenhaut des Fahrzeuges angeordnet sind und welche Umgebungsbilder aufnehmen. Dadurch kann das Ausgabegerät dem Benutzer nicht nur die Umgebungsgeräusche, sondern auch Umgebungsbilder ausgeben.
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Die jeweilige Kamera kann beispielsweise als Videokamera, als Tagsichtkamera, als Wärmebildkamera, als Infrarot-Kamera oder als Fotokamera ausgebildet sein.
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Der Bildschirm kann beispielsweise als ein in einem Fahrzeuginnenraum eines militärischen Fahrzeuges angeordneter Flachbildschirm ausgebildet sein. Der Bildschirm kann auch als Monitor bezeichnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Mikrofone der Mikrofon-Anordnung derart angeordnet, dass bei der Aufnahme durch die Mikrofon-Anordnung Schall aus einer vertikalen Richtung, insbesondere aus Richtung der Plattform mit dem Antrieb, stärker als Schall aus einer horizontalen Richtung gedämpft wird.
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Dabei sind die Abstände der Mikrofone und/oder die Gesamthöhe der Mikrofon-Anordnung an die jeweilige Applikation, z.B. an den jeweiligen Typ des Kettenpanzers, angepasst.
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Damit können Eigengeräusche des Fahrzeuges, d. h. Schall aus der vertikalen Richtung, stärker gedämpft werden als die Umgebungsgeräusche, d. h. der Schall aus der horizontalen Richtung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine zwischen der Mikrofon-Anordnung und dem Ausgabegerät gekoppelte Filtereinheit vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, ein gefiltertes Signal an das Ausgabegerät auszugeben, bei welchem erste Signalanteile aus aus einer vertikalen Richtung empfangenem Schall stärker als zweite Signalanteile aus aus einer horizontalen Richtung empfangenem Schall gedämpft sind.
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Durch die Filtereinheit ist eine elektronische Möglichkeit der Signalverarbeitung gegeben, um die Umgebungsgeräusche von den Eigengeräuschen zu differenzieren und vorzugsweise nur die Umgebungsgeräusche dem Benutzer in dem Innenraum des Fahrzeuges auszugeben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Filtereinheit dazu eingerichtet, Frequenzen unterhalb einer unteren Grenzfrequenz von zum Beispiell50 Hz zu dämpfen. Die Filtereinheit ist beispielsweise ein Hochpass-Filter oder ein Bandpass-Filter, welcher dazu eingerichtet ist, Frequenzen unterhalb der gewählten Grenzfrequenz von 150 Hz zu dämpfen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Mikrofon-Anordnung einen an der Außenhaut des Fahrzeuges befestigten Mast, an dem eine Mehrzahl N von Mikrofonen in N unterschiedlichen vorbestimmten Höhen befestigt ist.
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Der Mast ist insbesondere elevierbar. Alternativ und/oder zusätzlich ist der Mast auf einer elevierbaren Plattform des Fahrzeuges befestigbar.
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Diese Ausführung der Mikrofon-Anordnung mit dem Mast und der Mehrzahl daran befestigten Mikrofonen in unterschiedlichen Höhen kann auch als Linearantenne bezeichnet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Mikrofon-Anordnung eine Mehrzahl von an der Außenhaut des Fahrzeuges befestigten Masten, wobei an dem jeweiligen Mast eine Mehrzahl N von Mikrofonen in N unterschiedlichen vorbestimmten Höhen befestigt ist.
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Bei dieser Ausführungsform mit den mehreren Linearantennen ist vorteilhafterweise auch eine Peilung basierend auf akustischen Signalen möglich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Mast ein Knickgelenk im Bereich seiner Befestigung an der Außenhaut des Fahrzeuges.
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Durch das Knickgelenk kann die Mikrofon-Anordnung vorteilhafterweise abknicken, beispielsweise bei der Berührung von Ästen. Das Knickgelenk kann beispielsweise als Federgelenk ausgeführt sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Mikrofon-Anordnung ein hohlzylindrisches Gestell mit einer Mehrzahl von vertikalen Streben und einer Anzahl von die vertikalen Streben verbindenden horizontalen Ringelementen auf. Dabei ist an der jeweiligen Strebe eine Mehrzahl N von Mikrofonen in N unterschiedlichen vorbestimmten Höhen befestigt.
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Diese Ausführungsform der Mikrofon-Anordnung kann auch als akustisch transparente 3D-Antennengruppe bezeichnet werden. Auch hier ist vorteilhafterweise eine Peilung möglich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die jeweilige vertikale Strebe ein Knickgelenk im Bereich ihrer Befestigung an der Außenhaut des Fahrzeuges.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Mikrofon-Anordnung ein einen geschlossenen Zylinder bildendes Gestell, an dessen Außenhaut eine Mehrzahl N von Mikrofonen in M unterschiedlichen vorbestimmten Höhen befestigt ist, mit M ≤ N.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Filtereinheit zwischen der Mikrofon-Anordnung und dem Ausgabegerät gekoppelt. Die Filtereinheit ist dazu eingerichtet, unter Verwendung eines vorbestimmten Filter-Algorithmus und in Abhängigkeit der physikalischen Anordnung der Mikrofone der Mikrofon-Anordnung ein gefiltertes Signal an das Ausgabegerät auszugeben, bei welchem erste Signalanteile aus aus einer vertikalen Richtung empfangenem Schall stärker als zweite Signalanteile aus aus einer horizontalen Richtung empfangenem Schall gedämpft sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfassen die Mikrofone der Mikrofon-Anordnung ein Elektret-Kondensatormikrofon, ein MEMS-Mikrofon (MEMS, Micro-Electro-Mechanical System) oder z. B. ein Piezo-Mikrofon.
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Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die Filtereinheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor oder FPGA ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegte Figur näher erläutert.
- 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines militärischen Fahrzeuges mit einer ersten Ausführungsform einer Mikrofon-Anordnung;
- 2 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Mikrofon-Anordnung für ein militärisches Fahrzeug nach 1;
- 3 zeigt eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Mikrofon-Anordnung für ein militärisches Fahrzeug nach 1;
- 4 zeigt eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform einer Mikrofon-Anordnung für ein militärisches Fahrzeug nach 1; und
- 5 zeigt eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsform einer Mikrofon-Anordnung für ein militärisches Fahrzeug nach 1.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
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In 1 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines militärischen Fahrzeuges 10 dargestellt. In dem Beispiel der 1 ist das militärische Fahrzeug 10 ein Kettenpanzer, welcher eine Plattform 11 mit einem Kettenantrieb 12 aufweist. Auf der Plattform 11 des Kettenpanzers 10 ist ein Innenraum 13 angeordnet, in welchem Benutzer oder Operator des Kettenpanzers 10 Platz finden. Entsprechend ist in dem Innenraum 13 eine Anzahl von Sitzen 14 für die Benutzer des Kettenpanzers 10 angeordnet. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit zeigt das Beispiel der 1 einen Sitz 14 für einen Benutzer, welcher beispielsweise die Waffe des Kettenpanzers 10 bedient.
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An der Außenhaut 15 des Kettenpanzers 10 ist eine Mikrofon-Anordnung 16 befestigt. Die Mikrofon-Anordnung 16 der 1 hat zwei vertikal versetzt zueinander angeordnete Mikrofone 17 zur Aufnahme von Umgebungsgeräuschen des Kettenpanzers 10. Die Mikrofone 17 sind gleicher oder unterschiedlicher Bauart. Die Mikrofone 17 umfassen beispielsweise ein Elektret-Kondensatormikrofon, ein MEMS-Mikrofon, ein Piezo-Mikrofon und/oder ein omnidirektionales Mikrofon.
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Des Weiteren ist in dem Innenraum 13 ein Ausgabegerät 18 angeordnet, welches zur Ausgabe der von den Mikrofonen 17 aufgenommenen Umgebungsgeräusche an den Benutzer eingerichtet ist. Das Ausgabegerät 18 umfasst insbesondere eine Anzahl von Lautsprechern. Alternativ sind auch andere Ausgabemöglichkeiten für die Wiedergabe der Umgebungsgeräusche denkbar, zum Beispiel Kopfhörer. Das Ausgabegerät 18 kann auch einen oder mehrere Bildschirme umfassen. Dabei kann das Ausgabegerät 18 mit einer Anzahl von an der Außenhaut 15 des Kettenpanzers 10 angeordneten Kameras (nicht gezeigt) gekoppelt sein, welche Bilder, insbesondere Videobilder, der Umgebung des Kettenpanzers 10 aufnehmen und dem Benutzer in den Innenraum 13 des Kettenpanzers 10 ausgeben.
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Insbesondere sind die Mikrofone 17 der Mikrofon-Anordnung 16 derart angeordnet, dass bei der Aufnahme Schall aus einer vertikalen Richtung, insbesondere aus Richtung der Plattform 11 mit dem Kettenantrieb 12, stärker gedämpft wird als Schall aus einer horizontalen Richtung.
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Durch diese Differenzierung ist es vorteilhafterweise möglich, die Eigengeräusche des Kettenpanzers 10, insbesondere seines Kettenantriebs 12, deutlich stärker zu dämpfen als die Umgebungsgeräusche.
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Des Weiteren ist vorzugsweise zwischen der Mikrofon-Anordnung 16 und dem Ausgabegerät 18 eine Filtereinheit 19 gekoppelt. Die Filtereinheit 19 ist insbesondere dazu eingerichtet, ein gefiltertes Signal an das Ausgabegerät 18 auszugeben, bei welchem erste Signalanteile aus aus einer vertikalen Richtung empfangenem Schall stärker als zweite Signalanteile aus aus einer horizontalen Richtung empfangenem Schall gedämpft sind. Folglich kann nicht nur durch die Anordnung der Mikrofone 17 in unterschiedlichen vertikalen Höhen, sondern auch elektronisch durch die Filtereinheit 19 das empfangene Summensignal des Schalls derart bearbeitet werden, dass die Eigengeräusche (Schall aus vertikaler Richtung) deutlich stärker gedämpft sind als die tatsächlichen Umgebungsgeräusche des Kettenpanzers 10 (Schall aus horizontaler Richtung).
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Insbesondere ist die Filtereinheit 19 dabei derart eingerichtet, dass sie beispielsweise Frequenzen unterhalb von 150 Hz dämpft.
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Die weiteren 2 bis 5 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der Mikrofon-Anordnung 16 für den Kettenpanzer 10 der 1.
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So zeigt die 2 die schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Mikrofon-Anordnung 16. Bei dieser zweiten Ausführungsform der Mikrofon-Anordnung 16 sind fünf Mikrofone 17 in fünf unterschiedlichen Höhen an einem Mast 20 befestigt. Der Mast 20 mit den Mikrofonen 17 ist an der Außenhaut 15 des Kettenpanzers 10 befestigbar. Der Mast 20 mit den fünf Mikrofonen 17 der 2 kann auch als Linearantenne bezeichnet werden.
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Im Bereich seiner Befestigung an der Außenhaut 15 des Kettenpanzers 10 hat der Mast 20 vorzugsweise ein Knickgelenk (nicht gezeigt).
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Ferner zeigt die 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Mikrofon-Anordnung 16 für den Kettenpanzer 10 der 1. Die Mikrofon-Anordnung 16 der 3 hat drei Linearantennen, analog der in der 2 dargestellten Linearantenne. Jede der drei Linearantennen der 3 hat einen Mast 20, an welchem fünf Mikrofone 17 in unterschiedlichen Höhen befestigt sind. Die Anzahl der Linearantennen für die Mikrofon-Anordnung 16 der 3 sowie die Anzahl der Mikrofone 17 ist beispielhaft und kann je nach Applikation angepasst werden.
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Des Weiteren zeigt die 4 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform der Mikrofon-Anordnung 16 für den Kettenpanzer 10 der 1. Gemäß der 4 hat die Mikrofon-Anordnung 16 ein hohlzylindrisches Gestell 21. Das hohlzylindrische Gestell 21 weist eine Mehrzahl von vertikalen Streben 22 und eine Anzahl von die vertikalen Streben 22 verbindenden horizontalen Ringelementen 23 auf. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit hat das Beispiel der 4 drei vertikale Streben 22 sowie drei horizontale Ringelemente 23. An der jeweiligen Strebe 22 der 4 ist eine Mehrzahl N von Mikrofonen 17 in N unterschiedlichen vorbestimmten Höhen befestigt. In dem Beispiel der 4 ist N = 5.
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In 5 ist eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsform der Mikrofon-Anordnung 16 für den Kettenpanzer 10 der 1 dargestellt. Gemäß der 5 hat die Mikrofon-Anordnung 16 ein einen geschlossenen Zylinder bildendes Gestell 24, an dessen Zylinderaußenhaut 25 eine Mehrzahl von Mikrofonen 17 in M unterschiedlichen vorbestimmten Höhen befestigt ist, mit M < N.
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Mit Bezug zu den verschiedenen Ausführungsformen der Mikrofon-Anordnung 16 gemäß der 1 bis 5 ist anzumerken, dass die zwischen der Mikrofon-Anordnung 16 und dem Ausgabegerät 18 gekoppelte Filtereinheit 19 (siehe 1) vorzugsweise dazu eingerichtet ist, unter Verwendung eines vorbestimmten Filter-Algorithmus und in Abhängigkeit der physikalischen Anordnung der Mikrofone 17 der Mikrofon-Anordnung 16 ein gefiltertes Signal an das Ausgabegerät 18 auszugeben, bei welchem erste Signalanteile aus aus einer vertikalen Richtung empfangenem Schall stärker als zweite Signalanteile aus aus einer horizontalen Richtung empfangenem Schall gedämpft sind. Somit kann die technische Wirkung der stärkeren Dämpfung der Eigengeräusche des Kettenpanzers 10 gegenüber den Umgebungsgeräuschen zum einen durch die Mikrofonanordnung 16 mit der jeweiligen vertikalen Anordnung der verschiedenen Mikrofone 17 in unterschiedlichen Höhen erreicht werden, welche zum anderen zusätzlich mit der elektronischen Filterung durch die Filter-Einheit 19 kombiniert werden kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 11
- Plattform
- 12
- Antrieb
- 13
- Innenraum
- 14
- Sitz
- 15
- Außenhaut
- 16
- Mikrofon-Anordnung
- 17
- Mikrofon
- 18
- Ausgabegerät
- 19
- Filtereinheit
- 20
- Mast
- 21
- Gestell
- 22
- Strebe
- 23
- Ringelement
- 24
- Gestell
- 25
- Außenhaut
