DE102019208506A1 - Method for determining the direction of incidence of a special signal sound source - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung einer Einfallsrichtung einer Sondersignal-Schallquelle in Bezug auf eine Plattform mittels zumindest zweier Datensignale, die von zumindest zwei jeweils zugeordneten Schallwandlern generiert wurden, wobei den Schallwandlern jeweils ein Haupteinfallswinkel zugeordnet ist, mit den Schritten:- Aufbereiten der zumindest zwei Datensignale, wobei Signalanteile der Sondersignal-Schallquelle hervorgehoben werden;- Berechnen jeweils eines Signalwertes aus den aufbereiteten zumindest zwei Datensignalen, abhängig von einen dem Sondersignal angepassten Zeitbereich;- Ermitteln der Einfallsrichtung der Sondersignal-Schallquelle, wobei die mindestens zwei Signalwerte mit ihren Haupteinfallswinkeln und mindestens eine Schalldruckwinkelfunktion zueinander angepasst werden.Method for determining a direction of incidence of a special signal sound source in relation to a platform by means of at least two data signals that were generated by at least two respectively assigned sound transducers, the sound transducers each being assigned a main angle of incidence, with the following steps: processing the at least two data signals, wherein Signal components of the special signal sound source are highlighted; - Calculating a signal value from the processed at least two data signals, depending on a time range adapted to the special signal; - Determining the direction of incidence of the special signal sound source, the at least two signal values with their main angles of incidence and at least one sound pressure angle function to one another be adjusted.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Einfallsrichtung einer Sondersignal-Schallquelle in Bezug auf eine Plattform mittels zumindest zweier Schallwandler.The invention relates to a method for determining a direction of incidence of a special signal sound source in relation to a platform by means of at least two sound transducers.
Stand der TechnikState of the art
Bisher befinden sich noch keine kommerziellen Systeme mit Sondersignal-Ortung im Straßenverkehr im Einsatz, denn auf Grund der Fahrdynamik und damit verbunden Störungen lässt sich ein Ortungssystem mit z. B. klassischem „Beamforming“-Verfahren aufgrund der starken Fahrdynamik nicht einfach auf die Automobiltechnik übertragen.So far there are no commercial systems with special signal location in use in road traffic, because due to the driving dynamics and the associated disruptions, a location system with z. B. classic "beamforming" process due to the strong driving dynamics not simply transferred to automotive technology.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Für zumindest teilautomatisierte Fahrzeuge ist auch die Wahrnehmung des akustischen Umfeldes von hoher Bedeutung. Neben der Detektion und Klassifikation eines akustischen Signals ist es wichtig, die Richtung einer Sondersignal-Schallquelle, wie beispielsweise von Einsatzfahrzeugen, zu kennen, um damit die Relevanz dieses akustischen Signals für das Verhalten eines zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs zu bewerten.
Insbesondere in Städten mit häufig auftretenden Sondersignalen, wie z. B. San Francisco, ist es wichtig die „Idle-Time“ des zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs zu reduzieren, um eine entsprechende, ggf. automatische Aktion einleiten zu können und/oder z. B. eine geeignete Fahrtroute zu wählen. Auch für Fahrerassistenzsysteme ist eine Unterstützung des Fahrers durch Angabe der Richtung eines Sondersignals wichtig, da im geschlossenen Innenraum eines Fahrzeugs die Ortung dieser Signale durch einen Fahrer schwer möglich ist. Eine praktische Anwendung eines Ortungs-Systems erfordert eine hohe Sensitivität und ausreichende Genauigkeit mit einer vernachlässigbar geringen Anzahl von Fehlern, um eine unnötige oder womöglich falsche Reaktion des zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs im Straßenverkehr zu vermeiden.For at least partially automated vehicles, the perception of the acoustic environment is also of great importance. In addition to the detection and classification of an acoustic signal, it is important to know the direction of a special signal sound source, such as from emergency vehicles, in order to assess the relevance of this acoustic signal for the behavior of an at least partially automated vehicle.
Especially in cities with frequently occurring special signals such. B. San Francisco, it is important to reduce the "idle time" of the at least partially automated vehicle in order to be able to initiate a corresponding, possibly automatic action and / or z. B. to choose a suitable route. Supporting the driver by specifying the direction of a special signal is also important for driver assistance systems, since it is difficult for a driver to locate these signals in the closed interior of a vehicle. A practical application of a location system requires a high sensitivity and sufficient accuracy with a negligibly small number of errors in order to avoid an unnecessary or possibly incorrect reaction of the at least partially automated vehicle in traffic.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zur Bestimmung einer Einfallsrichtung einer Sondersignal-Schallquelle in Bezug auf eine Plattform, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.The present invention discloses a method for determining a direction of incidence of a special signal sound source in relation to a platform, a device, a computer program and a machine-readable storage medium according to the features of the independent claims. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims and the description below.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Gruppe von Schallwandlern, die eine unterschiedliche Richtcharakteristik ihrer Schallempfindlichkeit für unterschiedliche Raumwinkel des Schallfeldes um eine Plattform herum aufweisen, besonders sensitiv für eine Richtungsdetektion sein können.The invention is based on the knowledge that a group of sound transducers, which have different directional characteristics of their sound sensitivity for different solid angles of the sound field around a platform, can be particularly sensitive to direction detection.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Einfallsrichtung einer Sondersignal-Schallquelle in Bezug auf eine Plattform verwendet zumindest zwei Datensignale, die von zumindest zwei jeweils zugeordneten Schallwandlern generiert wurden, wobei den Schallwandlern jeweils ein Haupteinfallswinkel zugeordnet ist.
Die zumindest zwei Datensignale werden in einem Schritt des Verfahrens aufbereitet, wobei Signalanteile der Sondersignal-Schallquelle hervorgehoben werden.
In einem weiteren Schritt wird jeweils ein Signalwert aus den aufbereiteten zumindest zwei Datensignalen, abhängig von einem dem Sondersignal angepassten Zeitbereich, berechnet.
Die Einfallsrichtung der Sondersignal-Schallquelle wird berechnet, indem die mindestens zwei Signalwerte mit ihren Haupteinfallswinkeln und mindestens einer Schalldruckwinkelfunktion zueinander angepasst werden.The method according to the invention for determining a direction of incidence of a special signal sound source in relation to a platform uses at least two data signals that were generated by at least two respectively assigned sound transducers, the sound transducers each being assigned a main angle of incidence.
The at least two data signals are processed in one step of the method, signal components of the special signal sound source being highlighted.
In a further step, a signal value is calculated from the processed at least two data signals, depending on a time range adapted to the special signal.
The direction of incidence of the special signal sound source is calculated by adapting the at least two signal values with their main angles of incidence and at least one sound pressure angle function to one another.
In dieser gesamten Beschreibung der Erfindung ist die Abfolge von Verfahrensschritten so dargestellt, dass das Verfahren leicht nachvollziehbar ist. Der Fachmann wird aber erkennen, dass viele der Verfahrensschritte auch in einer anderen Reihenfolge durchlaufen werden können und zu dem gleichen Ergebnis führen. In diesem Sinne kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte entsprechend geändert werden.In this entire description of the invention, the sequence of process steps is shown in such a way that the process is easy to understand. The person skilled in the art will recognize, however, that many of the method steps can also be carried out in a different order and lead to the same result. In this sense, the sequence of the process steps can be changed accordingly.
Mit der Einfallsrichtung einer Sondersignal-Schallquelle in Bezug auf eine Plattform kann der Winkel angegeben werden, der sich zwischen einer Geradeaus-Richtung der Plattform und einer Peilrichtung der Schallquelle aus Sicht dieser Plattform ergibt. Insbesondere kann es sich bei dieser Plattform um eine mobile Plattform handeln, bei der sich die Geradeaus-Richtung aus einer Hauptbewegungsrichtung ableiten lässt. Ein Beispiel einer solchen mobilen Plattform wäre insbesondere ein zumindest teilautomatisiertes Fahrzeug. Eine solche mobile Plattform kann aber auch ein Fahrzeug darstellen, das mit einem Fahrerassistenzsystem ausgestattet ist.With the direction of incidence of a special signal sound source in relation to a platform, the angle can be specified that results between a straight-ahead direction of the platform and a bearing direction of the sound source from the perspective of this platform. In particular, this platform can be a mobile platform in which the straight-ahead direction can be derived from a main direction of movement. An example of such a mobile platform would in particular be an at least partially automated vehicle. Such a mobile platform can, however, also represent a vehicle that is equipped with a driver assistance system.
Akustische Signale, die von Sondersignal-Schallquellen ausgesendet werden und beispielsweise Gefahrensituationen kennzeichnen, spielen vor allem im Straßenverkehr eine große Rolle, da jeder Verkehrsteilnehmer, abhängig von der Situation in der er sich im Straßenverkehr befindet, auf ein solches Signal reagieren muss. Als ein wichtiges Beispiel für solche Signale sind die Signale von Einsatzfahrzeugen zu nennen, die typischerweise als spezielle Sirenen ausgeführt sind und unterschiedliche Tonfolgen generieren. Darüber hinaus können Sondersignal-Schallquellen insbesondere alle Schallquellen sein, die im Zusammenhang mit dem Straßenverkehr eine gewisse Relevanz für Verkehrsteilnehmer haben. Weiterhin kann unter einem Sondersignal bzw. einer Sondersignal-Schallquelle jedes Signal bzw. jede Signalschallquelle verstanden werden, deren Einfallsrichtung in Bezug auf ein System mit dem hier beschriebenen Verfahren bestimmt werden kann.Acoustic signals, which are emitted by special signal sound sources and identify dangerous situations, for example, play a major role in road traffic, since every road user has to react to such a signal, depending on the situation in which he is in road traffic. An important example of such signals are the signals from emergency vehicles, which are typically designed as special sirens and generate different tone sequences. In addition, special signal sound sources can in particular be all sound sources that have a certain relevance for road users in connection with road traffic. Furthermore, a special signal or a special signal sound source can be understood to mean any signal or any signal sound source whose direction of incidence can be determined in relation to a system using the method described here.
Solche akustischen Sondersignale können mittels Schallwandlern wie z. B. Mikrofonen in elektrische Signale gewandelt werden, wobei der Schallwandler weitgehend akustisch direkt oder auch indirekt mit einem zu überwachenden Schallumfeld z. B. einer Straßenverkehrs-Situation gekoppelt sein kann. Schallwandler, die z. B. außerhalb einer Fahrzeugkabine angeordnet sind, haben gegenüber einer Anordnung im Innenbereich des Fahrzeugs den Vorteil, dass die akustischen Signale nicht durch die Kabinenbegrenzungen gedämpft werden und somit direkter an das Schallumfeld gekoppelt sind. Aber mit geeigneter Bauweise kann ein Schallwandler, der innerhalb der Kabine angeordnet ist, direkt an das äußere Schallumfeld, beispielsweise mit einer akustischen Ankopplung, angeschlossen sein.Such special acoustic signals can be generated by means of sound transducers such. B. microphones are converted into electrical signals, the transducer largely acoustically directly or indirectly with a sound environment to be monitored z. B. can be coupled to a road traffic situation. Sound transducers z. B. are arranged outside a vehicle cabin, have the advantage over an arrangement in the interior of the vehicle that the acoustic signals are not attenuated by the cabin boundaries and are thus more directly coupled to the sound environment. However, with a suitable design, a sound transducer that is arranged inside the cabin can be connected directly to the external sound environment, for example with an acoustic coupling.
Solche Schallwandler können auf allen Prinzipien der Wandlung von Schall in elektrische Signale basieren, wie beispielsweise insbesondere auf elektrodynamischen, piezoelektrischen oder kapazitiven Prinzipien. Weiterhin können die Schallwandler in unterschiedlichen Bauformen, wie z. B. als Mikrofon, Lautsprecher oder als bewegungsempfindlicher Sensor etc. ausgeführt sein. Die elektrischen Signale, die von einem solchen Schallwandler generiert werden, können insbesondere elektrische Signale beispielsweise Spannungssignale sein, die mittels einer Transferfunktion proportional zum Schalldruck am Eingang des Schallwandlers gewandelt wurden.Such sound transducers can be based on all principles of converting sound into electrical signals, such as in particular on electrodynamic, piezoelectric or capacitive principles. Furthermore, the transducers can be in different designs, such. B. be designed as a microphone, loudspeaker or as a motion-sensitive sensor, etc. The electrical signals that are generated by such a sound transducer can in particular be electrical signals, for example voltage signals, which have been converted by means of a transfer function proportional to the sound pressure at the input of the sound transducer.
Schallwandler, die für dieses Verfahren Datensignale, insbesondere elektrische Signale, bereitstellen, die dann ggf. noch aus analogen Signalen des Schallwandlers in zeitlich aufeinanderfolgende digitale Daten also Datensignale in Form von Audiodaten gewandelt werden, geben entweder zeitlich synchrone Signale oder Audiodaten aus oder die Signale bzw. Audiodaten werden in einer Vorverarbeitungsstufe so synchronisiert, dass sie für das Verfahren, in Bezug auf einen sich daraus ergebenden Fehler, ausreichend synchron auf gleichzeitig einfallende Schallsignale bereitgestellt werden. Somit sind die Datensignale in Bezug auf die Schallwandlung zeitlich synchronisiert.Sound transducers that provide data signals, in particular electrical signals, for this method, which are then optionally converted from analog signals of the sound transducer into digital data that follow one another in time, i.e. data signals in the form of audio data, output either synchronous signals or audio data or the signals or In a preprocessing stage, audio data are synchronized in such a way that they are provided for the method, with regard to a resulting error, sufficiently synchronously with simultaneously incident sound signals. Thus, the data signals are time-synchronized with regard to the sound conversion.
Die elektrischen Signale der Schallwandler können beispielsweise in zeitlich aufeinanderfolgende digitale Audiodaten, z. B. mittels einer elektronischen analog-zu-digital Wandlerschaltung gewandelt werden, wobei die digitalen Audiodaten dann die entsprechenden Signalinhalte, die beispielsweise Gefahrensituationen kennzeichnen, digital kodiert enthalten.The electrical signals from the sound transducers can, for example, be converted into successive digital audio data, e.g. B. can be converted by means of an electronic analog-to-digital converter circuit, the digital audio data then containing the corresponding signal content, which for example characterize dangerous situations, digitally encoded.
Die Signale der Schallwandler, die an unterschiedlichen Stellen der Plattform angeordnet sind, also beispielsweise an unterschiedlichen Orten eines Fahrzeuges eingebaut sind, können so eingerichtet sein, dass der Einbauort des Schallwandlers selbst keinen Einfluss mehr auf die Höhe der detektierten Amplitude hat, sofern dem jeweiligen Schallwandler eine entsprechend identische Schallquelle aufgeprägt wird. D.h. die Schallwandler an unterschiedlichen Einbauorten der Plattform bzw. eines Fahrzeuges werden in Bezug auf die Empfindlichkeit normalisiert.The signals from the sound transducers, which are arranged at different points on the platform, for example installed at different locations in a vehicle, can be set up in such a way that the installation location of the sound transducer itself no longer has any influence on the level of the detected amplitude, provided that the respective sound transducer a correspondingly identical sound source is impressed. I.e. the sound transducers at different installation locations of the platform or a vehicle are normalized with regard to sensitivity.
Die analog-zu-digital Wandlung der elektrischen Signale kann dabei insbesondere so durchgeführt werden, dass akustische Signale, die eine Gefahrensituationen kennzeichnen, einen relevanten Frequenzbereich von z. B. 250 Hz bis 8 kHz umfassen und somit die Signalanteile mittels einer Abtast- oder Sample-Rate in doppelter Höhe der höchsten zu erfassenden Frequenz erfasst und in digitale Audiodaten überführt werden. Eine höhere Abtast-Rate kann die Genauigkeit der Wandlung erhöhen. Dabei werden jedem der zumindest zwei Schallwandler jeweils die Datensignale zugeordnet, die von dem jeweiligen Schallwandler generiert wurden.The analog-to-digital conversion of the electrical signals can in particular be carried out in such a way that acoustic signals, which characterize a dangerous situation, cover a relevant frequency range of e.g. B. 250 Hz to 8 kHz and thus the signal components are recorded by means of a sampling or sample rate twice the highest frequency to be recorded and converted into digital audio data. A higher sampling rate can increase the accuracy of the conversion. The data signals that were generated by the respective sound transducer are assigned to each of the at least two sound transducers.
Jedem dieser zumindest zwei Schallwandler wird ein Haupteinfallswinkel zugeordnet. Dabei wird dieser Haupteinfallswinkel aus den unterschiedlichen Richtcharakteristiken der Schallwandler, in Bezug auf die Plattform, für unterschiedliche Raumwinkel eines Schallfeldes um die Plattform herum abgeleitet. Die mindestens zwei Schallwandler sind eingerichtet unterschiedliche effektive Richtcharakteristiken für unterschiedliche Raumwinkel des Schallfeldes um die Plattform herum aufzuweisen. Eine solche effektive Richtcharakteristik für eine Empfindlichkeit der Schallwandler kann durch eine Richtcharakteristik der Schallwandler selbst, also der Schallwandler-Systeme, zusammen mit einer entsprechenden Ausrichtung dieser Schallwandler in Bezug auf die Plattform resultieren. Weiterhin kann eine solche effektive Richtcharakteristik durch den Anbauort der Schallwandler an der mobilen Plattform, beispielsweise durch Schall abschirmende Effekte, wie Grenzflächen der Plattform, oder durch eine Kombination dieser Effekte, bewirkt werden.A main angle of incidence is assigned to each of these at least two sound transducers. This main angle of incidence is derived from the different directional characteristics of the sound transducers in relation to the platform for different solid angles of a sound field around the platform. The at least two sound transducers are set up to have different effective directional characteristics for different solid angles of the sound field around the platform. Such an effective directional characteristic for a sensitivity of the sound transducers can result from a directional characteristic of the sound transducers themselves, that is to say of the sound transducer systems, together with a corresponding alignment of these sound transducers with respect to the platform. Furthermore, such an effective directional characteristic can be brought about by the installation location of the sound transducers on the mobile platform, for example by sound-shielding effects, such as boundary surfaces of the platform, or by a combination of these effects.
Beispielsweise kann ein Mikrofon an einer Fahrzeug-Front möglichst zentral angeordnet sein, ein Mikrofon kann jeweils auf der linken bzw. rechten Fahrzeugseite wie z.B. in der B-Säule oder am Schweller angeordnet sein und ein Mikrofon kann am Fahrzeugheck insbesondere möglichst zentral angeordnet sein. Dabei kann jedes der Mikrofone in einem Bereich des Fahrzeugs platziert werden, bei dem während der Fahrt ein Staudruck auftritt, um Störgeräusche aufgrund des Fahrtwindes zu reduzieren.For example, a microphone can be arranged as centrally as possible on the front of the vehicle, a microphone can be arranged on the left or right side of the vehicle, for example in the B-pillar or on the sill, and a microphone can be arranged on the The rear of the vehicle should in particular be arranged as centrally as possible. Each of the microphones can be placed in an area of the vehicle in which dynamic pressure occurs while driving, in order to reduce background noise due to the airstream.
Als Beispiel kann ein Fahrzeug angeführt werden, dass jeweils einen solchen Schallwandler senkrecht zu den vier Seitenflächen des Fahrzeugs aufweist und sowohl durch die inhärente Richtcharakteristik der Schallwandler mit der entsprechenden Ausrichtung der Schallwandler durch die Montage an den vier Seitenflächen, als auch durch die Wirkung der jeweiligen Fahrzeugfläche, eine resultierende Richtcharakteristik für unterschiedliche Raumwinkel des Schallfeldes um die Plattform herum bewirkt.As an example, a vehicle can be cited that each has such a sound transducer perpendicular to the four side surfaces of the vehicle and both due to the inherent directional characteristics of the sound transducers with the corresponding alignment of the sound transducers due to the mounting on the four side surfaces, as well as the effect of the respective Vehicle area, a resulting directional characteristic for different solid angles of the sound field around the platform.
Das beschriebene Verfahren bereitet jedes der zumindest zwei Datensignale, insbesondere digitale Audiodaten, so auf, dass Signalanteile der Sondersignal-Schallquelle hervorgehoben werden.
Insbesondere kann es sich bei diesen Signalanteilen um Signalanteile der Sondersignal-Schallquelle handeln, die mit zumindest einem charakteristischen Frequenzbereich mit Signalen der Sondersignal-Schallquelle übereinstimmen.The method described processes each of the at least two data signals, in particular digital audio data, in such a way that signal components of the special signal sound source are emphasized.
In particular, these signal components can be signal components of the special signal sound source which correspond to signals of the special signal sound source with at least one characteristic frequency range.
Sondersignal-Schallquelle von Einsatzfahrzeugen im Straßenverkehr weisen einen definierten und spezifizierten Frequenzbereich auf, aus dem sich ein Sondersignal zusammensetzt. Das Hervorheben solcher Signalanteile der Audiodaten, die diesen charakteristischen Frequenzbereich enthalten, verbessert das Signal-Rausch Verhältnis der relevanten Signalanteile für die weiteren Verfahrensschritte.
Dieses Hervorheben der entsprechenden Signalanteile kann schon durch die Schallwandler selbst erfolgen, es kann durch die Ankopplung der Schallwandler an das Schallfeld erfolgen, weiterhin kann es durch eine Analog-Digital Wandlung der Signale, oder auch durch analoge oder durch digitale Filterung erfolgen.Special signal sound sources from emergency vehicles in road traffic have a defined and specified frequency range from which a special signal is composed. The highlighting of those signal components of the audio data that contain this characteristic frequency range improves the signal-to-noise ratio of the relevant signal components for the further process steps.
This highlighting of the corresponding signal components can already be done by the sound transducers themselves, it can be done by coupling the sound transducers to the sound field, it can also be done by analog-digital conversion of the signals, or by analog or digital filtering.
Das Aufbereiten der zumindest zwei Datensignale in Bezug auf besondere Signalanteile, um insbesondere Sondersignale, z. B. von Einsatzfahrzeugen, aus dem Schallfeld herausragen zu lassen, kann auch mittels anderer Filtertechniken durchgeführt werden. Beispielsweise können Frequenzbänder, einer bestimmten Breite um eine Grundfrequenz und die ersten drei Harmonischen der Grundfrequenz herum, aus dem Audiosignal herausgefiltert werden. D.h. Frequenzanteile außerhalb dieser Frequenzbänder werden abgeschwächt, um die genannten Frequenzbänder herauszufiltern. D.h. die akustischen Signale werden gefiltert, um das Signal auf den Frequenzbereich des zu ortenden Signals zu reduzieren. Je nach Signal können weitere Filter angewandt werden um z.B. tonale Anteile hervorzuheben.The processing of the at least two data signals with respect to special signal components in order to in particular special signals, e.g. B. from emergency vehicles to protrude from the sound field, can also be carried out using other filter techniques. For example, frequency bands of a certain width around a fundamental frequency and the first three harmonics of the fundamental frequency can be filtered out of the audio signal. I.e. Frequency components outside these frequency bands are attenuated in order to filter out the frequency bands mentioned. I.e. the acoustic signals are filtered in order to reduce the signal to the frequency range of the signal to be located. Depending on the signal, additional filters can be used to e.g. to emphasize tonal components.
Signalwerte für jedes der mindestens zwei Datensignale werden berechnet, wobei diese Berechnung abhängig von einem, dem Sondersignal angepassten, Zeitbereich durchgeführt wird. Damit wird erreicht, dass für die Bestimmung der Einfallsrichtung ein spezifisches Signal aus dem Schallfeld extrahiert werden kann. Denn viele der relevanten Sondersignale weisen ein spezifisches Zeitverhalten, wie beispielsweise eine Periodizität, auf. Somit kann ein solcher Signalwert durch das Berechnen eines Effektivwertes der aufbereiteten Datensignale bzw. digitalen Audiosignale für jedes der mindestens zwei Datensignale erfolgen. Für das Folgensignal eines deutschen Einsatzfahrzeuges kann dieser Zeitbereich zum Beispiel 1 Sekunde betragen.Signal values for each of the at least two data signals are calculated, this calculation being carried out as a function of a time range adapted to the special signal. This means that a specific signal can be extracted from the sound field to determine the direction of incidence. Because many of the relevant special signals have a specific time behavior, such as a periodicity. Such a signal value can thus take place by calculating an effective value of the processed data signals or digital audio signals for each of the at least two data signals. For the following signal from a German emergency vehicle, this time range can be 1 second, for example.
Der Signalwert kann beispielsweise durch die Berechnung des Effektivwertes der Datensignale auf das zu detektierende Sondersignal abgestimmt werden, indem die mit der Berechnung des Effektivwertes verbundene Mittelung über einen Betrag der digitalen Audiodaten über einen entsprechend ausgewählten Zeitbereich erfolgt.
Beispielsweise kann die Berechnung des Effektivwertes über die Quadratwurzel aus dem Integral bzw. der Summe über die Quadrate der einzelnen zeitlich aufeinanderfolgenden Datensignale bzw. digitalen Audiodaten erfolgen, wobei alle digitalen Audiodaten für das Quadrieren über einen Zeitbereich von einer Sekunde verwendet werden. Somit kann das Zeitintervall für die Mittelung mit einer Wiederholfrequenz des Sondersignals übereinstimmen oder ist zumindest in der gleichen Größenordnung.
Solche Signalwerte können auch mit anderen mathematischen Methoden berechnet werden, wenn sie dazu führen, dass ein bestimmtes Sondersignal dadurch aus der Menge der Signale im Schallfeld hervorgehoben wird.The signal value can, for example, be matched to the special signal to be detected by calculating the effective value of the data signals, in that the averaging associated with the calculation of the effective value is carried out over an amount of the digital audio data over a correspondingly selected time range.
For example, the rms value can be calculated using the square root of the integral or the sum over the squares of the individual chronologically successive data signals or digital audio data, all digital audio data being used for squaring over a time range of one second. The time interval for the averaging can thus coincide with a repetition frequency of the special signal or is at least of the same order of magnitude.
Such signal values can also be calculated using other mathematical methods if they lead to a particular special signal being highlighted from the set of signals in the sound field.
Eine Schalldruckwinkelfunktion kann angeben wie der Schalldruck abhängig von einem horizontalen Winkel einer Schallquelle zu der Plattform variiert, wenn eine Schallquelle im Fernfeld der Plattform bzw. eines Schallwandlers relativ zur Plattform bzw. eines Schallwandlers unterschiedliche Winkel einnimmt. Dabei wird in beiden Fällen der Winkel d.h. der horizontale Winkel in Bezug auf die Plattform angegeben. Eine Schalldruckwinkelfunktion gibt also eine Verteilung eines Schalldrucks abhängig von einer horizontalen Einfallsrichtung einer Schallquelle in Bezug auf die Plattform an.
Der jeweilige Haupteinfallswinkel eines Schallwandlers ergibt sich durch den Winkel, bei dem der jeweilige Schallwandler seine maximale Empfindlichkeit aufweist. D.h. der Haupteinfallswinkel eines Schallwandlers ist der Winkel in Bezug auf die Plattform bei dem eine Schallquelle, bei der nur der horizontale Winkel in Bezug auf die Plattform variiert wird, für diesen Schallwandler das maximale Ausgangssignal erzeugt.A sound pressure angle function can indicate how the sound pressure varies depending on a horizontal angle of a sound source to the platform when a sound source in the far field of the platform or a sound transducer assumes different angles relative to the platform or a sound transducer. In both cases, the angle is specified, ie the horizontal angle in relation to the platform. A sound pressure angle function therefore indicates a distribution of a sound pressure depending on a horizontal direction of incidence of a sound source in relation to the platform.
The respective main angle of incidence of a sound transducer results from the angle at which the respective sound transducer has its maximum sensitivity. In other words, the main angle of incidence of a sound transducer is the angle in relation to the platform at which a sound source, at which only the horizontal angle is varied in relation to the platform, generates the maximum output signal for this sound transducer.
Jedem der zumindest zwei Schallwandler wird also ein Haupteinfallswinkel zugeordnet, der dem horizontalen Winkel einer Schallquelle entspricht, bei dem die Schallquelle ein maximales Ausgangssignal in dem jeweiligen Schallwandler hervorruft.Each of the at least two sound transducers is thus assigned a main angle of incidence which corresponds to the horizontal angle of a sound source at which the sound source produces a maximum output signal in the respective sound transducer.
Die Anpassung oder der Vergleich der mindestens zwei Signalwerte und der mindestens einen Schalldruckwinkelfunktion erfolgt so, dass entweder die mindestens zwei Signalwerte mit ihren zugeordneten Haupteinfallswinkeln an die mindestens eine Schalldruckpegelfunktion angepasst oder verglichen wird oder das die mindestens eine Schalldruckwinkelfunktion an die mindestens zwei Signalwerte angepasst oder verglichen wird, um die Einfallsrichtung der Schallquelle zu bestimmen. Es kann auch eine Kombination dieser beiden unterschiedlichen Verfahrensschritte vorgesehen sein.The adaptation or comparison of the at least two signal values and the at least one sound pressure angle function takes place in such a way that either the at least two signal values with their associated main angles of incidence are adapted or compared to the at least one sound pressure level function or the at least one sound pressure angle function is adapted or compared to the at least two signal values to determine the direction of incidence of the sound source. A combination of these two different method steps can also be provided.
Mit dem beschriebenen Verfahren wird somit eine Identifikation des zu detektierenden Signals aus der akustischen Umgebung, sowohl durch das Aufbereiten der zumindest zwei Datensignale, als auch die Berechnung der Signalwerte mit einem dem Sondersignal angepassten Zeitbereich, erreicht. Für die Bestimmung der Einfallsrichtung kann daraus eine geringe Fehlerrate resultieren, da auf bestimmte Signalanteile der Sondersignal-Schallquelle referenziert wird. Mittels dieses Verfahrens wird ein sehr einfacher Ansatz zur Richtungsbestimmung von Schallquellen in Bezug auf eine Plattform angegeben. Das angegebene Verfahren verbessert die Richtungsangabe, die allein aufgrund eines Lautstärkevergleichs bei einer Platzierung von beispielsweise vier Mikrofonen um ein Fahrzeug herum erfolgen kann.
Im Vergleich anderen Verfahren wie dem „Beamforming“-Verfahren, das eine Phasenverschiebung auswertet, oder des „Time Difference of Arrival (TDOA)-Verfahren ist der Rechenaufwand zur Bestimmung der Einfallsrichtung wenig aufwendig.With the method described, an identification of the signal to be detected from the acoustic environment is achieved both by processing the at least two data signals and by calculating the signal values with a time range adapted to the special signal. This can result in a low error rate for determining the direction of incidence, since certain signal components of the special signal sound source are referenced. Using this method, a very simple approach for determining the direction of sound sources in relation to a platform is given. The specified method improves the indication of direction, which can be given solely on the basis of a volume comparison when, for example, four microphones are placed around a vehicle.
Compared to other methods such as the “beamforming” method, which evaluates a phase shift, or the “Time Difference of Arrival (TDOA) method, the computational effort to determine the direction of incidence is not very expensive.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Schalldruckwinkelfunktion parametrisiert wird und an die mindestens zwei Signalwerte angepasst wird, wobei die Anpassung so erfolgt, dass eine erste Norm aus den mindestens zwei Signalwerten mit, entsprechend den generierenden Schallwandlern, zugewiesenen Haupteinfallswinkeln, und der Schalldruckwinkelfunktion minimiert wird.According to one embodiment of the method, it is proposed that the sound pressure angle function be parameterized and adapted to the at least two signal values, the adaptation being carried out in such a way that a first standard from the at least two signal values with the main angles of incidence assigned to the generating sound transducers, and the sound pressure angle function is minimized.
Den jeweiligen Signalwerten werden also die Haupteinfallswinkel zugeordnet, die zu den Schallwandlern gehören, die die entsprechenden Datensignale für die jeweiligen Signalwerte generiert haben. Dabei entsprechen also die Signalwerte für die Anpassung an die Schalldruckwinkelfunktion einem Amplitudenwert bei einer Abszisse, die durch die zugeordneten Haupteinfallswinkel bestimmt sind.The main angles of incidence that belong to the sound transducers that generated the corresponding data signals for the respective signal values are therefore assigned to the respective signal values. The signal values for the adaptation to the sound pressure angle function thus correspond to an amplitude value with an abscissa which are determined by the associated main angles of incidence.
Für die Anpassung können Parameter der parametrisierten Schalldruckwinkelfunktion so variiert werden, dass eine Summe von Abständen von Punkten, die durch die mindestens zwei Signalwerte und ihren jeweils zugeordneten Haupteinfallswinkel der Schallwandler definiert sind, von der parametrisierte Schalldruckwinkelfunktion minimal wird.For the adaptation, parameters of the parameterized sound pressure angle function can be varied in such a way that a sum of distances between points, which are defined by the at least two signal values and their respectively assigned main angle of incidence of the sound transducers, is minimal from the parameterized sound pressure angle function.
Die Richtung der Sondersignal-Schallquelle bestimmt sich durch den Abszissenwert eines Maximalwertes der entsprechend angepassten Schalldruckwinkelfunktion.The direction of the special signal sound source is determined by the abscissa value of a maximum value of the correspondingly adapted sound pressure angle function.
Das beschriebene Verfahren zur Anpassung der Schalldruckwinkelfunktion ist mit wenig Rechenaufwand verbunden.The described method for adapting the sound pressure angle function is associated with little computational effort.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die parametrisierte Schalldruckwinkelfunktion mit einer trigonometrischen Funktion oder insbesondere mit einer linearisierten trigonometrischen Funktion mit einer Periodizität von 360 Grad des Winkels der Einfallsrichtung beschrieben wird und die parametrisierte Schalldruckkurve durch eine Amplitude und eine Phase der trigonometrischen Funktionen charakterisiert werden.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the parameterized sound pressure angle function be described with a trigonometric function or in particular with a linearized trigonometric function with a periodicity of 360 degrees of the angle of the direction of incidence and that the parameterized sound pressure curve be characterized by an amplitude and a phase of the trigonometric functions will.
Die Periodizität von 360 Grad kann auf die oben gegebene Definition des Einfallswinkels in Bezug auf die Plattform zusammen mit der Winkelsymmetrie der Anordnung von Schallquelle und Plattform zurückgeführt werden. Eine solche trigonometrische Funktion kann durch die Variation der Amplitude und der Phase den mindestens zwei Signalwerten mit den zugeordneten Haupteinfallswinkeln angepasst werden. Die trigonometrische Funktion ist insbesondere eine SinusFunktion oder eine Kosinus-Funktion oder eine Kombination aus beiden. Für die Anpassung kann eine frei zu wählende Norm, beispielsweise eine AbstandsNorm, verwendet werden.
Der Zusammenhang der Größen und Parameter einer solchen Schalldruckwinkelfunktion kann mit der folgenden Formel (1) beschrieben werden, wobei α den horizontalen Einfallswinkel, A die maximale Amplitude, φ und B Fitparameter angeben.
The relationship between the quantities and parameters of such a sound pressure angle function can be described with the following formula (1), where α indicates the horizontal angle of incidence, A the maximum amplitude, φ and B the fit parameters.
Die Varianz, die sich aus einer solchen Anpassung errechnen lässt, kann dabei als Maß der Genauigkeit der Richtungsbestimmung verwendet werden.The variance that can be calculated from such an adaptation can be used as a measure of the accuracy of the direction determination.
In der linearisierten Form der Formel 1 ergeben sich entsprechend neben dem horizontalen Einfallswinkel α die Fitparameter a, b und c.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die parametrisierte Schalldruckwinkelfunktion in Form einer trigonometrischen Funktion eine vom Winkel der Einfallsrichtung abhängigen Phase aufweist. Die parametrisierte Schalldruckkurve wird dabei durch die Amplitude und eine vom Winkel der Einfallsrichtung abhängige Phase charakterisiert.
Aufgrund der geometrischen Verhältnisse einer Plattform, zum Beispiel in Form der rechteckigen Bauform eines Fahrzeuges, kann mit einer einfachen trigonometrischen Funktion, aufgrund der Abschattungen durch die Begrenzungsflächen, die Schalldruckkurve gegebenenfalls mit einer solchen Funktion besser angepasst werden, als mit einer trigonometrischen Funktion, die eine feste Phase aufweist.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the parameterized sound pressure angle function in the form of a trigonometric function has a phase that is dependent on the angle of the direction of incidence. The parameterized sound pressure curve is characterized by the amplitude and a phase dependent on the angle of the direction of incidence.
Due to the geometric relationships of a platform, for example in the form of the rectangular design of a vehicle, with a simple trigonometric function, due to the shading by the boundary surfaces, the sound pressure curve can possibly be better adapted with such a function than with a trigonometric function, has solid phase.
Der Zusammenhang der Größen und Parameter einer solchen Schalldruckwinkelfunktion, bei der auch die Phase vom Einfallswinkel abhängt, kann mit der folgenden Formel (2) beschrieben werden, wobei φ(α) die vom einfallswinkelabhängige Phase gibt.
Wobei die Formel (2) auch in der Form:
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Schalldruckwinkelfunktion messtechnisch ermittelt wird, in dem ein Summensignal der Gesamtheit aller Schallwandler mittels einer Fernfeldmessung oder einer Nahfeldmessung ermittelt wird. Eine parametrisierte Form dieser Schalldruckwinkelfunktion wird dann wie beschrieben an die Signalwerte angepasst. Der Abszissenwert einer solchen Schalldruckwinkelfunktion bestimmt dann den Einfallswinkel. Je nach Amplitude des Signals kann dann eine der beiden Schalldruckwinkelfunktionen als Fitfunktionen gewählt werden. D.h. für verschiedene Abstände der Schallquelle von den Schallwandlern werden verschiedene Schalldruckwinkelfunktionen verwendet und entsprechend der Schallamplitude die entsprechende Schalldruckwinkelfunktion gewählt. Für geringe Amplituden kann die in einer Fernfeldmessung bestimmten Schalldruckwinkelfunktion verwendet werden, für hohe Amplituden kann die andere Schalldruckwinkelfunktion verwendet werde.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the sound pressure angle function be determined by measurement technology, in which a sum signal of the entirety of all sound transducers is determined by means of a far-field measurement or a near-field measurement. A parameterized form of this sound pressure angle function is then adapted to the signal values as described. The abscissa value of such a sound pressure angle function then determines the angle of incidence. Depending on the amplitude of the signal, one of the two sound pressure angle functions can then be selected as a fit function. I.e. Different sound pressure angle functions are used for different distances between the sound source and the sound transducers, and the corresponding sound pressure angle function is selected according to the sound amplitude. The sound pressure angle function determined in a far-field measurement can be used for low amplitudes; the other sound pressure angle function can be used for high amplitudes.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass jedem der mindestens zwei Schallwandler eine Schalldruckwinkelfunktion zugeordnet ist, die bei den jeweiligen Haupteinfallswinkeln ein Maximum aufweist. Die mindestens zwei Signalwerte und die mindestens zwei Schalldruckwinkelfunktionen werden zueinander angepasst, indem ein Parameter für die Anpassung genau ein den Signalwerten zugeordneter Winkel ist, bei dem eine zweite Norm der mindestens zwei Signalwerte und der zugehörigen Schalldruckwinkelfunktionen minimiert wird.According to a further embodiment of the method, it is proposed that each of the at least two sound transducers is assigned a sound pressure angle function which has a maximum at the respective main angles of incidence. The at least two signal values and the at least two sound pressure angle functions are adapted to one another in that a parameter for the adaptation is precisely one angle assigned to the signal values at which a second standard of the at least two signal values and the associated sound pressure angle functions is minimized.
Die den jeweiligen Schallwandlern zugeordnete Schalldruckwinkelfunktion bezieht sich beim Bezug zum Winkel immer auf einen Winkel relativ zur Plattform.
Es wird also genau ein Winkel für jeden der Signalwerte gesucht, bei dem eine zweite Norm, die sich jeweils aus einer Abstandsnorm der jeweiligen Signalwerte von ihren zugehörigen Schalldruckwinkelfunktionen bezieht und die Summe dieser Abstandsnormen minimiert. Die Richtung der Schallquelle ist jener Winkel, für den sich die Gesamtheit aller gemessenen Schalldrücke am besten in die Gesamtheit der Schalldruckwinkelfunktionen fitten lässt.The sound pressure angle function assigned to the respective sound transducers always relates to an angle relative to the platform when referring to the angle.
Exactly one angle is therefore sought for each of the signal values for which a second standard, which is based in each case on a distance standard for the respective signal values from their associated sound pressure angle functions, and minimizes the sum of these distance standards. The direction of the sound source is the angle for which the total of all measured sound pressures can best be fitted into the total of the sound pressure angle functions.
Für die Aufnahme dieser Schalldruckwinkelfunktion für jeden Schallwandler kann eine akustische Schallquelle zirkular um das Fahrzeug bewegt werden. Aus dem Ergebnis einer solchen Messung lässt sich dann die Schalldruckwinkelfunktion für jeden Schallwandler angeben.To record this sound pressure angle function for each sound transducer, an acoustic sound source can be moved circularly around the vehicle. The sound pressure angle function for each sound transducer can then be specified from the result of such a measurement.
Im Fernfeld kann für jedes Mikrofon die Schalldruckwinkelfunktion ermittelt werden. In diese vier erstellten Kurven können dann während der Fahrt die gemessenen Amplituden der vier Mikrofone gefittet werden.
Die gemessene Funktion ist die tatsächliche, reale Schalldruckwinkelfunktion, während die trigonometrische Funktion nur eine einfache Approximation davon ist.In the far field, the sound pressure angle function can be determined for each microphone. The measured amplitudes of the four microphones can then be fitted into these four created curves while driving.
The measured function is the actual, real sound pressure angle function, while the trigonometric function is just a simple approximation of it.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die zweite Norm aus einer Summe von Abständen der jeweiligen Signalwerte von den zugeordneten Schalldruckwinkelfunktionen berechnet wird.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the second standard be calculated from a sum of distances between the respective signal values and the assigned sound pressure angle functions.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Minimierung der ersten oder der zweiten Norm unter der zusätzlichen Bedingung erfolgt, dass zumindest ein Parameter zur Anpassung von zumindest einem entsprechenden Parameter aus einer vorherigen Bestimmung der Einfallsrichtung um nicht mehr als einen vordefinierten Betrag abweichen darf.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the minimization of the first or the second standard takes place under the additional condition that at least one parameter for adapting at least one corresponding parameter from a previous one Determination of the direction of incidence may not deviate by more than a predefined amount.
Damit kann erreicht werden, dass Ausreißer bei der Bestimmung der Einfallsrichtung für ein sich an die Richtungsbestimmung anschließendes Verfahren herausgefiltert und somit die Fitparameter insbesondere aber die Phasenverschiebung von der zeitlichen Historie der Fitparameter abhängen. Wenn also aufgrund der Richtungsbestimmung weitere Aktionen eingeleitet werden, wird das Verfahren der Richtungsbestimmung durch diese Ausgestaltung des Verfahrens robuster.It can thus be achieved that outliers when determining the direction of incidence are filtered out for a method that follows the determination of the direction, and thus the fit parameters, but in particular the phase shift, depend on the temporal history of the fit parameters. If further actions are initiated on the basis of the direction determination, the method of direction determination becomes more robust through this embodiment of the method.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Minimierung der ersten oder der zweiten Norm unter der zusätzlichen Bedingung erfolgt, dass zumindest einer der Parameter zur Anpassung mittels Verwendung eines Kalman Filters und mindestens einem Parameter einer vorherigen Bestimmung einer Einfallsrichtung errechnet wird. Der Kalman-Filter wird einfach nachgeschalten. Er ist ein zeitlicher Filter, der Ausreißer herausfiltert.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the minimization of the first or the second standard take place under the additional condition that at least one of the parameters for adaptation is calculated using a Kalman filter and at least one parameter of a previous determination of a direction of incidence. The Kalman filter is simply connected downstream. It is a temporal filter that filters out outliers.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Schalldruckwinkelfunktion jedes der mindestens zwei Schallwandler mittels einer Fernfeldmessung oder/und einer Nahfeldmessung bestimmt wird.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the sound pressure angle function of each of the at least two sound transducers is determined by means of a far field measurement and / or a near field measurement.
Dies erhöht die Genauigkeit der Bestimmung einer Schallquelle die sich typischerweise im Fernfeld eines Schallwandlers bzw. einer Plattform befindet. Sofern die Schalldruckwinkelfunktion sowohl im Fernfeld als auch im Nahfeld bestimmt wurde, kann das Verfahren vorsehen, dass abhängig von der Stärke des Signals der Schallquelle am Schallwandler entweder die eine oder die andere Schalldruckwinkelfunktion verwendet wird. Das heißt, wenn das Signal der Schallquelle am Schallwandler besonders intensiv gemessen wird, wird die Schalldruckkurve, die für das Nahfeld bestimmt wurde, für die Anpassung verwendet und wenn das Signal schwächer detektiert wird, kann die Schalldruckkurve, die für das Fernfeld bestimmt wurde, für die Anpassung verwendet werden.This increases the accuracy of the determination of a sound source that is typically located in the far field of a sound transducer or a platform. If the sound pressure angle function was determined both in the far field and in the near field, the method can provide that either one or the other sound pressure angle function is used depending on the strength of the signal from the sound source at the sound transducer. This means that if the signal from the sound source is measured particularly intensively at the sound transducer, the sound pressure curve that was determined for the near field is used for the adaptation and if the signal is detected weaker, the sound pressure curve that was determined for the far field can be used for the adjustment can be used.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Richtcharakteristik der jeweiligen Schallwandler mittels einer individuellen Richtcharakteristik der jeweiligen Schallwandler selbst und/oder einer Anordnung der jeweiligen Schallwandler in Bezug auf die Plattform eingerichtet ist.According to a further embodiment of the method, it is proposed that the directional characteristic of the respective sound transducers be set up by means of an individual directional characteristic of the respective sound transducers themselves and / or an arrangement of the respective sound transducers in relation to the platform.
Dies ergibt die Möglichkeit sowohl über eine individuelle Richtcharakteristik der jeweiligen Schallwandler die notwendige Richtcharakteristik zu erreichen, als auch dadurch, das geeignete Positionen in Bezug auf die Plattform, wie zum Beispiel ein Fahrzeug, gefunden werden, um die Richtcharakteristik bereitzustellen oder zu optimieren. Insbesondere können Begrenzungsflächen der Plattform also beispielsweise das Chassis eines Fahrzeuges benutzt werden, um über Effekte wie die Schallabschottung mittels der Seitenwände eine entsprechende Richtcharakteristik bereitzustellen.This results in the possibility of achieving the necessary directional characteristic both via an individual directional characteristic of the respective sound transducer and also by finding suitable positions in relation to the platform, such as a vehicle, in order to provide or optimize the directional characteristic. In particular, the boundary surfaces of the platform, for example the chassis of a vehicle, can be used to provide a corresponding directional characteristic via effects such as sound insulation by means of the side walls.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass abhängig von der bestimmten Einfallsrichtung ein Ansteuerungssignal, zur Ansteuerung eines zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs, und/oder ein Warnsignal, zur Warnung eines Fahrzeuginsassen, ausgesendet wird.According to a further refinement of the method, it is proposed that, depending on the determined direction of incidence, a control signal for controlling an at least partially automated vehicle and / or a warning signal for warning a vehicle occupant is transmitted.
Wird beispielsweise das Einsatzsignal eines Sonderfahrzeuges direkt vor einem zumindest teilautomatisierten Fahrzeug bestimmt, so kann beispielsweise eine Fahrtroute oder eine Geschwindigkeit des zumindest teilautomatisierten Fahrzeuges entsprechend angepasst werden. Entsprechend kann beispielsweise bei einem hinter dem zumindest teilautomatisierten Fahrzeug detektieren Einsatzsignal freie Bahn geschaffen werden, in dem das zumindest teilautomatisierten Fahrzeug entsprechende Lenkbewegungen ausführt oder bei einem Fahrerassistenzsystem einen Fahrzeuginsassen entsprechend informiert bzw. gewarnt wird.If, for example, the deployment signal of a special vehicle is determined directly in front of an at least partially automated vehicle, then, for example, a route or a speed of the at least partially automated vehicle can be adjusted accordingly. Correspondingly, for example, when a deployment signal is detected behind the at least partially automated vehicle, a free path can be created in which the at least partially automated vehicle executes appropriate steering movements or, in the case of a driver assistance system, a vehicle occupant is informed or warned accordingly.
Es wird eine Vorrichtung angegeben, die eingerichtet ist, ein Verfahren wie es oben beschrieben ist, durchzuführen. Mit einer solchen Vorrichtung kann das Verfahren leicht in unterschiedliche Systeme integriert werden.A device is specified which is set up to carry out a method as described above. With such a device, the method can easily be integrated into different systems.
Es wird ein Computerprogramm angegeben, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Ein solches Computerprogramm ermöglicht den Einsatz des beschriebenen Verfahrens in unterschiedlichen Systemen.A computer program is specified which comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to execute one of the methods described above. Such a computer program enables the described method to be used in different systems.
Es wird ein maschinenlesbares Speichermedium angegeben, auf dem das oben beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.A machine-readable storage medium is specified on which the computer program described above is stored.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die
-
1 eine Bestimmung einer Einfallsrichtung einer Schallquelle mit einer Schalldruckwinkelfunktion; -
2 eine Bestimmung einer Einfallsrichtung einer Schallquelle mit vier Schalldruckwinkelfunktionen; -
3 die Schritte des Verfahrens zur Bestimmung einer Einfallsrichtung.
-
1 a determination of a direction of incidence of a sound source with a sound pressure angle function; -
2 a determination of a direction of incidence of a sound source with four sound pressure angle functions; -
3 the steps of the method for determining a direction of incidence.
Zur Bestimmung einer Einfallsrichtung einer Sondersignal-Schallquelle in Bezug auf eine Plattform werden in einem ersten Ausführungsbeispiel vier Datensignale verwendet, die von vier jeweils zugeordneten Schallwandlern generiert wurden, wobei den vier Schallwandlern jeweils ein Haupteinfallswinkel zugeordnet ist.To determine a direction of incidence of a special signal sound source in relation to a platform, four data signals are used in a first embodiment that were generated by four respectively assigned sound transducers, each of the four sound transducers being assigned a main angle of incidence.
In diesem Ausführungsbeispiel wird von vier Schallwandlern ausgegangen die auf den vier Seiten einer Plattform symmetrisch angeordnet sind. Dadurch ergeben sich symmetrische Signale in Bezug auf die Plattform. Das Verfahren kann aber angefangen von einer minimalen Anzahl mit zwei Schallwandlern auf eine beliebige Anzahl von Schallwandlern erweitert werden und kann auch mit unsymmetrisch und beliebig angeordneten Schallwandlern durchgeführt werden, sofern die Schallwandler unterschiedliche Haupteinfallswinkel aufweisen.In this exemplary embodiment, four sound transducers are assumed which are arranged symmetrically on the four sides of a platform. This results in symmetrical signals in relation to the platform. However, starting with a minimum number of two sound transducers, the method can be expanded to any number of sound transducers and can also be carried out with asymmetrically arranged sound transducers as long as the sound transducers have different main angles of incidence.
Entsprechend
In einem weiteren Schritt wird aus den aufbereiteten vier Datensignalen, abhängig von einem dem Sondersignal angepassten Zeitbereich vier Signalwerte
In der
Entsprechend dem Verfahren wird die Einfallsrichtung der Schallquelle bestimmt, indem die vier Signalwerte
In der
Durch die Bestimmung der Lage des Maximums der Schalldruckwinkelfunktion
By determining the position of the maximum of the sound
Die
Die vier Signalwerte
Diese Norm kann beispielsweise eine Summe der Abstände der jeweiligen Signalwerte
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DE102019208506.7A DE102019208506A1 (en) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | Method for determining the direction of incidence of a special signal sound source |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10060017A1 (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-13 | Daimler Chrysler Ag | Detection method and device for an acoustic signal from an emergency vehicle siren, also detects the approach direction so that the driver of a sound-proofed vehicle can take appropriate action |
DE112012003657T5 (en) * | 2011-09-02 | 2014-08-14 | Munisense B.V. | Apparatus and method for measuring sound levels and direction or locating sound sources |
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2019
- 2019-06-12 DE DE102019208506.7A patent/DE102019208506A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10060017A1 (en) * | 2000-12-01 | 2002-06-13 | Daimler Chrysler Ag | Detection method and device for an acoustic signal from an emergency vehicle siren, also detects the approach direction so that the driver of a sound-proofed vehicle can take appropriate action |
DE112012003657T5 (en) * | 2011-09-02 | 2014-08-14 | Munisense B.V. | Apparatus and method for measuring sound levels and direction or locating sound sources |
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