DE102019211584A1

DE102019211584A1 - System und Verfahren zur Kommunikation einer mobilen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102019211584A1
Application number: DE102019211584.5A
Authority: DE
Inventors: Christoph Woll; Steffen Rose; Daniel Neyer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-01
Filing date: 2019-08-01
Publication date: 2021-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Kommunikation mit einem Bediener (3), insbesondere in einer Fahrerkabine (2), einer mobilen Arbeitsmaschine (1). Es umfasst zumindest eine Kamera (10, 11, 12, 13), welche an der mobilen Arbeitsmaschine (1) angeordnet ist und welche eingerichtet ist, eine Richtung einer Signalquelle (60) eines Nutzsignals (61) relativ zu der zumindest einen Kamera (10, 11, 12, 13) zu bestimmen. Zudem umfasst es zumindest zwei Mikrofone (20, 21, 30, 31, 32, 33) welche in einem vorgegebenen Abstand an der mobilen Arbeitsmaschine (1) angeordnet sind und welche eingerichtet sind, das Nutzsignal (61) und/oder ein Störsignal (71, 81) aus der Umgebung der mobilen Arbeitsmaschine aufzunehmen. Zudem umfasst es eine Auswerteeinheit (40), welche eingerichtet ist, das aufgenommene Nutzsignal (61) von dem aufgenommenen Störsignal (71, 81) unter Einbeziehung der Richtung der Signalquelle (60) des Nutzsignals (61) und unter Verwendung einer Signalverarbeitungsmethode zu trennen. Zudem umfasst es eine Ausgabeeinheit (50), welche eingerichtet ist, das Nutzsignal (61), insbesondere in der Fahrerkabine (2), an den Bediener (3) wiederzugeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Kommunikation mit einem Bediener in einer Fahrerkabine einer mobilen Arbeitsmaschine. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kommunikation mit dem Bediener sowie eine Auswerteeinheit zur Kommunikation mit dem Bediener. Die Kommunikation findet im Nahbereich um die mobile Arbeitsmaschine herum statt.
Stand der Technik
Heutzutage werden Bemühungen angestellt, den Komfort für einen Bediener einer mobilen Arbeitsmaschine zu erhöhen. Hierbei steht als ein Aspekt im Vordergrund, eine Fahrerkabine der mobilen Arbeitsmaschine, in der sich der Bediener aufhält, gegenüber Schall von Störquellen aus der Umgebung und einem Wärmetausch mit der Umgebung zu isolieren. Mit der zunehmenden Isolierung wird der direkte Kontakt mit der Umgebung verringert.
Häufig muss allerdings eine Person, die sich im näheren Umfeld der mobilen Arbeitsmaschine (Nahbereich) befindet, mit dem Bediener kommunizieren, um diesem z. B. Informationen, Anweisungen und/oder Warnungen zu geben. Bei einer Baustelle ist zum Beispiel die Kommunikation zwischen dem Bediener der mobilen Arbeitsmaschine (Baumaschine) und einem Polier bzw. einem anderen Bediener einer weiteren Arbeitsmaschine (Baumaschine) unerlässlich, um einen reibungslosen Ablauf der Prozesse auf der Baustelle zu gewährleisten. Durch die zunehmende Isolierung der Fahrerkabine, wird die direkte Kommunikation mit Personen im Nahbereich erschwert. Folglich nimmt die Verständigungsgüte für den Bediener ab.
Darüber hinaus befinden sich in der Umgebung der Arbeitsmaschine oftmals Störquellen, die laute Störgeräusche verursachen, wie z. B. Motorgeräusche und/oder Arbeitsgeräusche der weiteren Arbeitsmaschinen. Auch die mobile Arbeitsmaschine selbst erzeugt Störgeräusche, vor allem Motorgeräusche.
Um die Person im Nahbereich besser verstehen zu können, ist es häufig so, dass der Bediener die Tür seiner Fahrerkabine öffnet. Dadurch wird allerdings der Komfort erheblich beeinträchtigt. Davon abgesehen sind typischerweise verwendete Kommunikationsmittel, wie z. B. Funkgeräte, nicht immer direkt zur Hand, wenn die Person mit dem Bediener kommunizieren will.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein System zur Kommunikation mit einem Bediener einer mobilen Arbeitsmaschine vorgeschlagen. Insbesondere befindet sich der Bediener in einer Fahrerkabine der mobilen Arbeitsmaschine. Beispiele für solche mobilen Arbeitsmaschinen mit Fahrerkabine sind Baumaschinen, wie z. B. Bagger, Radlader und Ähnliches, oder Transportmaschinen usw., welche insbesondere auf Baustellen eingesetzt werden. Die Erfindung ist allerdings nicht auf Baumaschinen oder Baustellen begrenzt. Alternativ können auch Arbeitsmaschinen ohne Fahrerkabine vorgesehen sein. Beispiele für mobile Arbeitsmaschine ohne Fahrerkabine sind Hubarbeitsmaschinen oder Flurförderzeuge.
In der näheren Umgebung (Nahbereich) der mobilen Arbeitsmaschine ist eine Signalquelle für ein akustisches Nutzsignal gegeben. Das akustische Nutzsignal ist ein Schallsignal, dessen Inhalt für den Bediener relevant ist. Die Signalquelle des Nutzsignals ist z. B. eine Person, die mit dem Bediener kommuniziert und beispielsweise Informationen, Anweisungen und/oder Warnungen an den Bediener weitergibt. Neben der Signalquelle des Nutzsignals sind typischerweise mehrere Störquellen für akustische Störsignale in der Umgebung vorhanden. Akustische Störsignale entstehen aus Störgeräuschen (auch Fremdgeräusche genannt), welche in der Umgebung auftreten und die der Bediener möglichst nicht wahrnehmen will, da sie das Nutzsignal zumindest teilweise überdecken und so unverständlich machen. Beispiele für Störquellen sind Motorgeräusche von der obengenannten mobilen Arbeitsmaschine oder auch von anderen Arbeitsmaschinen sowie Arbeitsgeräusche. Es wird davon ausgegangen, dass das Nutzsignal und die Störsignale aus anderen Richtungen auf die mobile Arbeitsmaschine treffen.
Das System umfasst zumindest eine Kamera, welche an der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet ist. Die zumindest eine Kamera ist eingerichtet, eine Richtung der Signalquelle des Nutzsignals relativ zu der zumindest einen Kamera zu bestimmen. Als Richtung ist hier der Winkel zwischen einer gedachten Linie von der Kamera zur Signalquelle (oder umgekehrt) und einer Referenz der Kamera, beispielsweise deren optischer Achse oder einer Vorzugsachse der mobilen Arbeitsmaschine, bezeichnet.
Die Schallquelle des Nutzsignals kann anhand ihrer Merkmale als solche klassifiziert werden. Hierfür können an sich bekannte Verfahren zur Mustererkennung oder Ähnlichem verwendet werden. Beispielsweise ist die Schallquelle eine Person, die in Richtung des Bedieners spricht, wobei sowohl die Person an sich als auch das Sprechen in Richtung des Bedieners erkannt werden kann.
Zudem umfasst das System zumindest zwei Mikrofone, welche in einem vorgegebenen Abstand / in vorgegebenen Abständen an der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet sind. Zudem ist der Abstand / sind die Abstände zwischen den zumindest zwei Mikrofonen und der zumindest einen Kamera bekannt. Die zwei Mikrofone sind eingerichtet, das Nutzsignal und/oder ein oder mehrere Störsignale aus der Umgebung der mobilen Arbeitsmaschine aufzunehmen. Weiter unten wird beschrieben, welche Möglichkeiten vorgesehen sein können, damit die Mikrofone das Nutzsignal und/oder die Störsignale aufnehmen können.
Zwei Mikrofone sind für eine zweidimensionale Störsignalunterdrückung bereits ausreichend, um das Nutzsignal von den Störsignalen zu trennen. Für eine dreidimensionale Störunterdrückung können mindestens drei Mikrofone vorgesehen sein. Die drei Mikrofone sind vorzugsweise in einer Dreiecksanordnung an der mobilen Arbeitsmaschine angeordnet.
Des Weiteren umfasst das System eine Auswerteeinheit, welche eingerichtet ist, das Nutzsignal von den Störsignalen unter Einbeziehung der Richtung der Signalquelle des Nutzsignals und unter Verwendung einer Signalverarbeitungsmethode zu trennen. Zur Trennung können Signalverarbeitungsmethoden verwendet werden, die weiter unten beschrieben sind.
Darüber hinaus umfasst das System eine Ausgabeeinheit, welche eingerichtet ist, das Nutzsignal, welches von den Störsignalen getrennt ist, an den Bediener der Arbeitsmaschine wiederzugeben. Die Ausgabeeinheit ist z. B. ein innerhalb der Fahrerkabine angeordneter Lautsprecher, über den das Nutzsignal in der Fahrerkabine wiedergegeben wird. Alternativ kann die Ausgabeeinheit z. B. Kopfhörer sein, den der Bediener aufsetzen kann. Der Kopfhörer kann insbesondere bei mobilen Arbeitsmaschinen ohne Fahrerkabine eingesetzt werden.
Mit Hilfe dieses System wird die Kommunikation mit dem Bediener der mobilen Arbeitsmaschine verbessert. Durch die Trennung des Nutzsignals von den Störsignalen wird die Verständigungsgüte für den Bediener erhöht. Mit anderen Worten kann der Bediener leichter verstehen, was z. B. von einer Person in der Umgebung der mobilen Arbeitsmaschine gesagt wird. Auf einer (Groß-) Baustelle ist die Kommunikation vor allem mit einem Polier oder mit anderen Bedienern weiterer (Arbeits-) Maschinen oder Fahrzeugen für einen reibungslosen Ablauf der Prozesse auf der Baustelle unerlässlich. Zudem wird bei Arbeitsmaschinen mit einer Fahrerkabine der Komfort für den Bediener erhöht, da dieser nun nicht mehr die Tür seiner Fahrerkabine öffnen muss, um die Verständigungsgüte zu erhöhen.
Kameras und gegebenenfalls Mikrofone, die heutzutage für Fahrassistenzsysteme oft bei solchen mobilen Arbeitsmaschinen vorgesehen sind, können in dieses System implementiert werden. Somit entstehen keine bzw. nur geringe zusätzlichen Kosten für die Komponenten.
Gemäß einem Aspekt ist zumindest eines der zumindest zwei Mikrofone als erstes fokussierendes Mikrofon ausgebildet, das Schallsignale nur in einem vorgegebenen engen Winkelbereich aufnimmt, also z. B. als Richtmikrofon. Dieses zumindest eine erste Mikrofon ist zudem so ausgebildet, dass es drehbar ist und somit ausgerichtet werden kann. Hierfür kann ein an sich bekannter Drehmechanismus für das zumindest eine erste Mikrofon vorgesehen sein. Das zumindest eine erste Mikrofon ist eingerichtet, das Nutzsignal aufzunehmen. Zu diesem Zweck wird das Mikrofon anhand der Kamera auf die Schallquelle des Nutzsignals ausgerichtet. Um das zumindest eine erste Mikrofon auszurichten, werden die aus der Kamera ermittelte Richtung der Schallquelle des Nutzsignals und der Abstand / die Abstände des zumindest einen ersten Mikrofons und der zumindest einen Kamera berücksichtigt. Durch seine Fokussierung nimmt das zumindest eine Mikrofon vorwiegend das Nutzsignal auf. Es kann vorgesehen sein, mehrere erste Mikrofone so um die mobile Arbeitsmaschine herum verteilt anzuordnen, dass ein großer Bereich um die mobile Arbeitsmaschine herum, vorzugsweise der komplette Umgebung, anzuordnen.
Des Weiteren ist in diesem Fall zumindest eines der zumindest zwei Mikrofone als zweites Mikrofon ausgebildet, welches vorwiegend die Störsignale aufnimmt. Das zumindest eine zweite Mikrofon ist vorzugsweise an einer anderen Position als das zumindest eine erste Mikrofon angeordnet, wobei der Abstand / die Abstände zwischen diesen bekannt ist/ sind. Vorzugsweise ist das zumindest eine zweite Mikrofon derart ausgebildet, dass es die Störsignale aus allen Richtungen empfängt. Grundsätzlich kann das zumindest eine zweite Mikrofon alternativ als fokussierendes Mikrofon ausgebildet sein, wobei es in diesem Fall gerade nicht in Richtung der Schallquelle des Nutzsignals ausgerichtet ist.
Für dieses System ist das Verfahren zur Trennung des Nutzsignals von den Störsignalen einfach zu realisieren, da der Vergleich der Signale direkt über die Amplitude erfolgen kann (siehe unten).
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Auswerteinheit einen phasenselektiven Filter, einen spatialen Filter und/oder einen adaptiven Filter aufweisen. Die zumindest zwei Mikrofone können in diesem Fall jeweils eingerichtet sein, die komplette Umgebung aufzunehmen. Dabei müssen die Mikrofone nicht ausrichtbar sein und keine fokussierenden Mikrofone sein. Da die zumindest zwei Mikrofone in einem vorgegebenen Abstand / in vorgegebenen Abständen zueinander angeordnet sind, nimmt jedes der Mikrofone dasselbe Signal zu einer anderen Zeit auf. Dieser Zeitversatz führt zwischen den Mikrofonen zu einer relativen Phase für das jeweilige Signal, welche direkt mit der Richtung, aus der das Signal kommt, zusammenhängt.
Da das Nutzsignal und die Störsignale aus unterschiedlichen Richtungen auf die zumindest zwei Mikrofone treffen, können die relativen Phasen für die Signale verwendet werden, um das Nutzsignal und die Störsignale auseinander zu halten. Die relative Phase für das Nutzsignal kann direkt aus der Richtung, aus der das Nutzsignal kommt, d. h. der Richtung der Signalquelle des Nutzsignals ermittelt werden, wobei die Richtung der Signalquelle des Nutzsignals aus der Kamera ermittelt wird. Der obengenannte Filter ist eingerichtet, das Nutzsignal von den Störsignalen anhand der relativen Phase des Nutzsignals und der relativen Phase(n) der Störsignale zu trennen. Der phasenselektive Filter kann das Signal mit der relativen Phase, die zu einem Signal passt, das aus der Richtung der Signalquelle des Nutzsignals aufgenommen wird, passieren lassen und somit das Nutzsignal selektieren. Der spatiale Filter führt Beamforming durch, was an sich aus der Radartechnologie bekannt ist und verwendet wird, um z. B. die Position von Flugzeugen zu bestimmen. Dabei werden ebenfalls Störsignale ausgeblendet. Die Trennung des Nutzsignals von den Störsignalen erfolgt anhand der Phasenunterschiede der relativen Phasen der Signale im Zusammenhang mit Laufzeitunterschieden und daraus resultierenden Zeitversätzen für die Signale an den zumindest zwei Mikrofonen. Der adaptive Filter basiert auf Noise spectral substraction, bei der Störsignale, die nicht korreliert sind und unabhängig von den Nutzsignalen sind, entfernt werden, indem Filterparameter entsprechend eingestellt werden, sodass das Nutzsignal selektiert wird.
Dieses System bietet den Vorteil, dass bei den verwendeten Mikrofonen keine Richtcharakteristik berücksichtigt werden muss und die Mikrofone nicht ausgerichtet werden müssen.
Es kann auch vorgesehen sein, die genannten Filter für die obengenannten fokussierenden Mikrofone, d. h. für Richtmikrofone, zu verwenden. Die Ausrichtung der zumindest zwei fokussierenden Mikrofone ist in diesem Fall vorgegebenen oder vorgebbar und ist somit bekannt. Vorzugsweise wird die Ausrichtung nicht verändert, sodass kein Drehmechanismus benötigt wird. Zudem ist die Richtcharakteristik der Mikrofone bekannt. Dadurch lässt sich eine größere Reichweite im Vergleich zu nicht fokussierenden Mikrofonen erreichen und Störsignale, die immer aus derselben Richtung kommen, wie z. B. das Geräusch des Motors der mobilen Arbeitsmaschine, durch die voreingestellte Ausrichtung der Mikrofone unterdrücken.
Insbesondere ist die Auswerteeinheit eingerichtet, eine Relativposition der Signalquelle des Nutzsignals relativ zu der mobilen Arbeitsmaschine anhand der Kameraaufnahme zu bestimmen. Um die Relativposition zu bestimmen, wird neben der Richtung auch der Abstand der Signalquelle des Nutzsignals bezüglich der Kamera bestimmt. Hierfür können an sich bekannte Verfahren zur Mustererkennung oder Ähnlichem verwendet werden. Die Auswerteeinheit kann außerdem eingerichtet sein, die Signalquelle des Nutzsignals anhand ihrer Merkmale in der Kameraausnahme zu erkennen und dann als solche zu klassifizieren.
Vorzugsweise weist das System einen Temperatursensor auf, der die Temperatur in der Umgebung misst. Die Ermittlung der Temperatur ist relevant zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit, mit der sich die Signale ausbreiten, da die Schallgeschwindigkeit von der Temperatur des durchlaufenden Mediums abhängt. Aus der Schallgeschwindigkeit können unter anderem die Zeitpunkte, an denen das Nutzsignal jedes der Mikrofone erreicht, ermittelt werden.
Zudem kann eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Bediener und der Signalquelle des Nutzsignals eingerichtet werden. Hierfür ist zumindest ein zusätzlicher Lautsprecher vorgesehen, der an der mobilen Arbeitsmaschine, vorzugsweise deren Außenseite, angeordnet ist. Der zumindest eine Lautsprecher kann ein vom Bediener der mobilen Arbeitsmaschine abgegebenes Signal, also z. B. seine/ihre Stimme, in die Umgebung der Arbeitmaschine, d. h. von der mobilen Arbeitsmaschine nach außen hin, übertragen. Das Signal vom Bediener kann genauso wie das Nutzsignal beispielsweise ebenfalls Informationen, Anweisungen und/oder Warnungen aufweisen. Vorzugsweise sind mehrere Lautsprecher vorgesehen, die um die mobile Arbeitsmaschine herum an ihr angeordnet sind. Dieses System bringt den Vorteil, dass die Verständigungsgüte für einen Empfänger erhöht wird. Dabei wird der Komfort für den Bediener der mobilen Arbeitsmaschine nicht gemindert. Die Signalquelle des Nutzsignals und der Empfänger sind insbesondere eine (dieselbe) Person. Vorteilhafterweise kann in diesem Fall bevorzugt oder auch ausschließlich der Lautsprecher, der in Richtung der Signalquelle für das Nutzsignal zeigt, zur Übertragung des Signals vom Bediener verwendet werden. Dadurch kann das Signal des Bedieners gerichtet an den vorgesehenen Empfänger ausgesendet und damit eine weitere Lärmbelastung für die Umgebung verringert werden.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Kommunikation mit einem Bediener, insbesondere in einer Fahrerkabine, einer mobilen Arbeitsmaschine vorgeschlagen. Hierfür kann eines der oben genannten Systeme zur Kommunikation verwendet werden.
Es wird mittels zumindest einer Kamera eine Richtung einer Schallquelle eines Nutzungssignals relativ zu der zumindest einen Kamera bestimmt. Der Begriff „Richtung“ wurde eingangs definiert.
Die Schallquelle des Nutzsignals kann anhand ihrer Merkmale als solche klassifiziert werden. Hierfür können an sich bekannte Verfahren zur Mustererkennung oder Ähnlichem verwendet werden. Beispielsweise ist die Schallquelle eine Person, die in Richtung des Bedieners spricht, wobei sowohl die Person an sich als auch das Sprechen in Richtung des Bedieners erkannt werden können.
Es werden das Nutzsignal der Schallquelle mittels zumindest eines Mikrofons der mobilen Arbeitsmaschine aufgenommen und zudem, bevorzugt gleichzeitig, ein oder mehrere Störsignale aus der Umgebung mittels des zumindest einen (demselben) Mikrofon und/oder mittels zumindest eines weiteren Mikrofon, welche in einem vorgegeben Abstand zu dem erstgenannten Mikrofon angeordnet ist, aufgenommen. Wie unten ausführlich beschrieben wird, kann das zumindest eine Mikrofon, welches das Nutzsignal aufnimmt, und das zumindest eine Mikrofon, welches die Störsignale aufnimmt, verschiedene Mikrofone sein oder dasselbe/dieselben Mikrofon(e) sein. Der Abstand / die Abstände der Mikrofone ist / sind vorgegeben oder vorgebbar und somit bekannt.
Durch eine Signalverarbeitungsmethoden, von denen zwei bevorzugte weiter unten beschrieben werden, erfolgt eine Trennung des aufgenommenen Nutzsignals von dem aufgenommenen Störsignal. Hierbei wird die Richtung der Signalquelle einbezogen, um das Nutzsignal zu identifizieren. Die Trennung wird von einer Auswerteeinheit der mobilen Arbeitsmaschine durchgeführt.
Das getrennte Nutzsignal wird dann an den Bediener ausgegeben. Hierfür kann eine Ausgabeeinheit vorgesehen sein, z. B. ein innerhalb einer Fahrerkabine angeordneter Lautsprecher oder ein Kopfhörer, den der Bediener aufsetzen kann.
Neben den obengenannten Vorteilen für das System weist dieses Verfahren zusätzliche Vorteile gegenüber bekannten Antischall-Verfahren (active noise cancelling) auf. Beim Antischall-Verfahren werden die Störsignale durch destruktive Interferenz mit dem Antischall-Signal minimiert oder sogar ausgelöscht. Das Antischall-Signal wird hierfür in die Richtung der Störquellen, d. h. in Gegenrichtung zu den Störsignalen, ausgesendet. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht von Bedeutung, die Richtung der Störquellen bzw. die Richtung, aus der die Störsignale kommen, zu kennen, es ist lediglich die Richtung der Signalquelle der Nutzsignale relevant. Dieser Vorteil kommt besonders auf (Groß-) Baustellen zum Tragen, da hier viele sich bewegende Störquellen auftreten.
Gemäß einem Aspekt ist das zumindest eine Mikrofon ein erstes fokussierendes ausrichtbares Mikrofon, z. B. ein Richtmikrofon (siehe oben). Das zumindest eine erste fokussierende, ausrichtbare Mikrofon wird vor dem Aufnehmen in die Richtung der Schallquelle des Nutzsignals ausgerichtet. Dies erfolgt unter Verwendung der mittels der Kamera bestimmten Richtung der Signalquelle des Nutzsignals und des Abstands /der Abstände des zumindest einen ersten Mikrofons mittels geometrischer Betrachtung. Demnach nimmt das erste fokussierende Mikrofon vor allem das Nutzsignal auf. Das zumindest eine weitere Mikrofon ist als zweites Mikrofon ausgebildet. Das zumindest eine zweite Mikrofon zeigt nicht in Richtung der Schallquelle des Nutzsignals und wird auch nicht in diese Richtung ausgerichtet. Vorzugsweise nimmt das zumindest eine zweite Mikrofon Störsignale aus allen Richtungen auf und ist insbesondere kein fokussierendes Mikrofon. Bevorzugt können mehrere zweite Mikrofone so angeordnet sein, dass die gesamte Umgebung aufgenommen wird.
In diesem Fall erfolgt die Trennung des Nutzsignals von den Störsignalen durch Vergleich der über die unterschiedlichen Mikrofone aufgenommenen Signale. Das zumindest eine erste Mikrofon hat vor allem das Nutzsignal aufgenommen und weist zusätzlich einen Anteil der Störsignale auf. Das zumindest eine zweite Mikrofon hat auch das Störsignal aufgenommen. Mittels des durch das zumindest eine zweite Mikrofon aufgenommene Signal kann das durch das zumindest eine erste Mikrofon aufgenommene Signal korrigiert werden und der Anteil der Störsignale entfernt werden, sodass nur das Nutzsignal übrig bleibt.
Vorzugsweise wird das zumindest eine erste Mikrofon senkrecht zur Wellenfront des Nutzsignals ausgerichtet. Es wird angenommen, dass sich das Nutzsignal kugelförmig von der Signalquelle ausbreitet. Aus der Richtung der Signalquelle bezüglich der Kamera und dem Abstand / den Abständen zwischen der Kamera zu dem zumindest einen ersten Mikrofon kann die Orientierung der Wellenfront des Nutzsignals ermittelt werden, wenn dieses auf das zumindest eine erste Mikrofon trifft, und das zumindest eine erste Mikrofon entsprechend ausgerichtet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt können ein Einfallswinkel, mit dem das Nutzsignal auf ein erstes Mikrofon trifft, und ein weiterer Einfallswinkel, mit dem das Nutzsignal auf ein zweites Mikrofon trifft, ermittelt werden. Das erste Mikrofon und das Mikrofon können baugleich sein und sich nur durch ihre Position unterscheiden. Das erste Mikrofon und das zweite Mikrofon werden hierbei insbesondere nicht ausgerichtet, weswegen diese in diesem Fall weder fokussierend noch drehbar ausgebildet sein müssen. Der jeweilige Einfallswinkel wird anhand der aus der mittels der Kamera bestimmten Richtung der Signalquelle des Nutzsignals relativ zu der zumindest einen Kamera und des Abstands /der Abstände des ersten Mikrofons bzw. des zweiten Mikrofons mittels geometrischer Betrachtung ermittelt.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Einfallswinkel für fokussierndee und/oder drehbare Mikrofone, insbesondere zumindest eines der oben beschriebenen fokussierenden, ausrichtbaren Mikrofone, ermittelt werden. Besonders wenn die fokussierenden Mikrofone jeweils in Richtung der Schallquelle des Nutzsignals ausgerichtet werden, vereinfacht sich die nachfolgend beschriebene Berechnung, da der Einfallswinkel jeweils 90° ist.
Da die Mikrofone an unterschiedlichen Positionen an der Arbeitsmaschine angeordnet sind, nimmt jedes der Mikrofone das Nutzsignal zu einer anderen Zeit auf. Dieser Zeitversatz führt zwischen den Mikrofonen zu einer relativen Phase für das jeweilige Signal, welche direkt mit der Richtung, aus der das Signal kommt, zusammenhängt. Die relative Phase für das Nutzsignal kann direkt aus den Einfallswinkeln der Nutzsignale auf die Mikrofone ermittelt werden. Da das Nutzsignal und die Störsignale aus unterschiedlichen Richtungen auf die zumindest zwei Mikrofone treffen, können die relativen Phasen für die Signale verwendet werden, um das Nutzsignal und die Störsignale zu trennen. Trennung des Nutzsignals von den Störsignalen erfolgt über die relativen Phasen bei den Einfallswinkeln mittels einer phasenselektiven Filterung, einem spatialen Filter (Beamforming) oder einer adaptiven Filterung. Die Filter werden oben beschrieben.
Für die genannten Verfahren ist es vorteilhaft, Zeitpunkte, zu denen das Nutzsignal auf die jeweiligen Mikrofone trifft, zu ermitteln. Dadurch kann beim Vergleich festgelegt werden, wann das Nutzsignal aufgenommen wird. Zusätzlich kann bezüglich der relativen Phase der Zeitversatz der aufgenommenen Signale ermittelt werden. Hierfür wird die Relativposition der Schallquelle des Nutzsignals ermittelt, d. h. die Richtung und der Abstand der Schallquelle. Zudem wird eine Schallgeschwindigkeit des Nutzsignals ermittelt und zwar vorzugsweise abhängig von der Temperatur in der Umgebung. Hierfür kann die Temperatur der Umgebung mit einem Temperatursensor gemessen werden. Anhand der Relativposition der Schallquelle kann der Abstand der Schallquelle zu dem entsprechenden Mikrofon ermittelt und in Kombination mit der Schallgeschwindigkeit des Nutzsignals die Zeit, welche die Signale von der Schallquelle bis zum entsprechenden Mikrofon benötigt, ermittelt werden.
Die Relativposition der Schallquelle des Nutzsignals wird vorzugsweise durch Anwendung eines Auswertealgorithmus auf zumindest eine Kameraaufnahme der Kamera bestimmt. Hierfür können an sich bekannte Verfahren zur Mustererkennung oder Ähnlichem verwendet werden.
Zusätzlich oder alternativ kann aus den Kameraaufnahmen ein Zeitpunkt, an dem das Nutzsignal von der Schallquelle ausgesendet wird, bestimmt werden. Hierfür werden Merkmale der Schallquelle, die auf die Aussendung des Nutzsignals hinweisen, durch Anwendung eines Auswertealgorithmus auf zumindest eine Kameraaufnahme der Kamera erkannt. Bei einer Person als Schallquelle ist ein solches Merkmal z. B. die Lippenbewegung.
Darüber hinaus wird eine Auswerteeinheit für die Kommunikation mit einem Bediener einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 15 vorgeschlagen. Die vorstehend genannten Funktionsweisen und Vorteile können auf die Auswerteeinheit übertragen werden.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Draufsicht einer mobilen Arbeitsmaschine mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und verschiedenen Schallquellen.
2 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausschnitts einer mobilen Arbeitsmaschine mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und verschiedenen Schallquellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
1 zeigt eine schematische Draufsicht einer mobilen Arbeitsmaschine 1, in diesem Beispiel eines Baggers. Diese weist eine Fahrerkabine 2 auf, in der sich ein Bediener 3 der Arbeitsmaschine 1 befindet. Die Fahrerkabine 2 ist weitgehend sowohl thermisch als auch gegen Schall gegenüber der Umwelt isoliert.
In 1 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Kommunikation mit einem Bediener 3 dargestellt. Dieses weist vier Kameras 10, 11, 12, 13 auf, die an den vier Seiten der mobilen Arbeitsmaschine 1 angeordnet sind und Kameraaufnahmen von der Umgebung der Arbeitsmaschine 1 aufnehmen. Des Weiteren sind in diesem Ausführungsbeispiel zwei erste Mikrofone 20, 21 an der Fahrerkabine 3 angeordnet. Die beiden ersten Mikrofone 20, 21 sind Richtmikrofone, die Schall in einem schmalen Bereich aufnehmen. Zudem sind die ersten Mikrofone 20, 21 durch einen Drehmechanismus (nicht dargestellt) drehbar und können somit ausgerichtet werden. Des Weiteren weist das System vier weitere zweite Mikrofone 30, 31, 32, 33 auf, welche in den Ecken der mobilen Arbeitsmaschine 1 angeordnet sind. Diese zweiten Mikrofone nehmen Schall im Wesentlichen aus allen Richtungen auf. Die Kameras 10 - 13 und die Mikrofone 20 - 33 sind mit einem elektronischen Steuergerät 40 der mobilen Arbeitsmaschine 1 verbunden, das als erfindungsgemäße Auswerteeinheit dient und die Komponenten steuert. In der Fahrerkabine 3 sind Lautsprecher 50 vorgesehen, die mit dem elektronischen Steuergerät 40 verbunden sind und ein akustisches Signal in der Fahrerkabine 3 wiedergeben können.
In 1 ist außerdem eine Person 60 dargestellt, die mit dem Bediener 3 akustisch kommuniziert, also z. B. ein Polier, der mit seiner Stimme dem Bediener 3 Informationen, Anweisungen und/oder Warnungen mitteilt. Die Person 60 ist demzufolge eine Schallquelle für ein akustisches Nutzsignal 61, welches sich in Form von Schallwellen von der Person 60 in Richtung des Bedieners 3 ausbreitet. Die Schallwellen breiten sich mit Schallgeschwindigkeit kugelförmig von der Person 50 aus. Die Schallgeschwindigkeit wird in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebung ermittelt, die wiederum von einem Temperatursensor 90 gemessen wird und an das elektronische Steuergerät 40 weitergeleitet wird. Zusätzlich ist eine Störquelle 70 in Form einer weiteren mobilen Arbeitsmaschine gezeigt. Der Motor der weiteren Arbeitsmaschine und/oder die von ihr ausgeführten Arbeitstätigkeiten erzeugen Störgeräusche, die sich als akustisches Störsignal 71 ausbreiten. Ebenso erzeugt der Motor der mobilen Arbeitsmaschine 1 selbst ein Störgeräusch, das sich als weiteres akustisches Störsignal 81 ausbreitet. Auf einer Baustelle sind typischerweise weitere Störquellen vorhanden (hier nicht gezeigt). Die Störsignale 71, 81 überlagern sich mit dem Nutzsignal 61, sodass es dem Bediener 3 erschwert wird, den Inhalt des Nutzsignals 61 zu verstehen.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kommunikation mit dem Bediener 3 wird im Folgenden für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems in 1 beschrieben:

Die Person 60 wird mittels einer Kameraaufnahme der Kamera 20 aufgenommen, d. h. die Kamera 20 erfasst die Person 60. Die Kameraaufnahme wird durch das elektronische Steuergerät 40 ausgewertet und daraus die Relativposition der Person 60, also die Richtung und der Abstand der Person 60 bezüglich der Kamera 20, bestimmt. Außerdem werden die Lippenbewegungen der Person 60 ausgewertet, um den Zeitpunkt zu ermitteln, an dem das akustische Nutzsignal 61 von der Person 60 ausgesendet wird.

Daraufhin werden die beiden ersten Mikrofone 20, 21 senkrecht zur Wellenfront des Nutzsignals 61 in Richtung der Person 60 ausgerichtet und nehmen somit vor allem das Nutzsignal 61 auf (In 1 dargestellt). Durch die Richtcharakteristik der ersten Mikrofone 20, 21 werden die Störsignale 71, 81, welche aus anderen Richtungen kommen, nur abgeschwächt aufgenommen. Die zweiten Mikrofone 30 - 33 weisen keine Richtcharakteristik auf und sind nicht ausgerichtet, sodass diese sowohl das Nutzsignal 61 als auch die Störsignale 71, 81 aufnehmen. In diesem Beispiel nimmt das der weiteren Arbeitsmaschine 70 am nächsten liegende zweite Mikrofon 20 vorwiegend das Störsignal 71 der weiteren Arbeitsmaschine 70 auf.
Die aufgenommenen Signale der ersten Mikrofone 20, 21 und der zweiten Mikrofone 30 - 33 werden an das elektronische Steuergerät 40 weitergegeben. Aus dem Zeitpunkt, an dem das Nutzsignal 61 von der Person 60 ausgesendet wurde, der Relativposition der Person 60 und der Schallgeschwindigkeit des Nutzsignals 61 werden die Zeitpunkte, an denen das Nutzsignal 61 auf die ersten Mikrofone 20, 21 bzw. auf die zweiten Mikrofone 30 - 33 trifft, im elektronischen Steuergerät 40 ermittelt.
Das elektronische Steuergerät 40 dient als Auswerteeinheit und vergleicht ab den Zeitpunkten, an denen das Nutzsignal 61 auf die ersten Mikrofone 20, 21 bzw. auf die zweiten Mikrofone 30 - 33 trifft, die über die ersten Mikrofone 20, 21 aufgenommenen Signale mit den durch die zweiten Mikrofone 30 - 33 aufgenommenen Signalen, insbesondere deren Amplituden. Mittels der durch die zweiten Mikrofone 30 - 33 aufgenommenen Signale, welche vorwiegend die Störsignale 71, 81 repräsentieren, werden die durch die ersten Mikrofone 20, 21 aufgenommenen Signale, welche vor allem das Nutzsignal 61 repräsentieren, korrigiert. Dabei wird der Anteil der Störsignale 71, 81 entfernt, sodass das Nutzsignal 61 selektiert wird. Schließlich wird das getrennte Nutzsignal 61 über die Lautsprecher 50 in der Fahrerkabine 2 wiedergeben.
2 zeigt einen Ausschnitt der mobilen Arbeitsmaschine 1 mit der Fahrerkabine 2 (siehe oben) sowie die Person 60 und die Störquelle 70 (vereinfacht dargestellt). Es ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Kommunikation mit dem Bediener dargestellt. Dieses weist ebenfalls die Kamera 10 auf. In Analogie zu 1 sind weitere Kameras z. B. an den Seiten der Arbeitsmaschine 1 angeordnet, die hier nicht gezeigt sind. Das System weist in diesem Fall ein erstes Mikrofon 120 und ein zweites Mikrofon 121 auf, die an der Fahrerkabine 3 angeordnet sind. Die beiden Mikrofone 120, 121 sind baugleich und die Bezeichnung „erste“ und „zweite“ dient lediglich zur Unterscheidung (siehe unten). Die beiden Mikrofone 120, 121 weisen keine Richtcharakteristik auf und nehmen einen möglichst großen Bereich der Umgebung auf. In Analogie zu 1 sind weitere Mikrofone z. B. an den Ecken der Arbeitsmaschine 1 angeordnet, die hier nicht gezeigt sind. Die Mikrofone sind baugleich zu den gezeigten Mikrofonen 120, 121 und können als erstes oder zweites Mikrofon dienen.
Eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kommunikation mit dem Bediener 3 wird im Folgenden für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems in 2 beschrieben:

Wie bei der ersten Ausführungsform oben bereits beschrieben, wird die Person 60 mittels einer Kameraaufnahme der Kamera 20 aufgenommen, die Kameraaufnahme durch das elektronische Steuergerät 40 ausgewertet und daraus die Relativposition der Person 60 bestimmt. Aus der Relativposition der Person 60 werden die relativen Abstände y_s, x_s zwischen dem ersten Mikrofon 120 und der Person 60 in Richtung (y_s) der optischen Achse der Kamera 10 und senkrecht (x_s) dazu ermittelt. Aus den relativen Abständen y_s und x_s lässt sich durch geometrische Betrachtung der erwartete erste Einfallswinkel φ₁ des Nutzsignals 61 auf das erste Mikrofon 120 ermitteln. Zusammen mit dem Abstand d zwischen den beiden Mikrofonen 120, 121 lässt sich der erwartete zweite Einfallswinkel φ₂ des Nutzsignals 61 auf das zweite Mikrofon 121 ebenfalls durch geometrische Betrachtung ermitteln. Der Abstand d zwischen den beiden Mikrofonen 120, 121 ist vorgegebenen und im Steuergerät 40 hinterlegt.

Zudem wird der Zeitpunkt, an dem das akustische Nutzsignal 61 von der Person 60 ausgesendet wird, aus den Lippenbewegungen der Person 60 ermittelt. Aus dem Zeitpunkt, an dem das Nutzsignal 61 von der Person 60 ausgesendet wurde, der Relativposition der Person 60 und der Schallgeschwindigkeit des Nutzsignals 61 werden die Zeitpunkte, an denen das Nutzsignal 61 auf das erste Mikrofon 120 bzw. auf das zweite Mikrofon 121 trifft, im elektronischen Steuergerät 40 ermittelt. Der Zeitversatz führt zwischen den beiden Mikrofonen 120, 121 zu einer relativen Phase für das Nutzsignal 61, welche direkt mit der Richtung, aus der das Nutzsignal 61 kommt, und demnach mit den Einfallswinkeln φ₁ und φ₂ des Nutzsignals 61 zusammenhängt.
Da das Nutzsignal 61 und die Störsignale 71, 81 aus unterschiedlichen Richtungen auf die zumindest zwei Mikrofone 120, 121 treffen, unterscheiden sich die relative Phase für das Nutzsignal 61 von den relativen Phasen der Störsignale 71, 81. Das elektronische Steuergerät 40 ermittelt die relative Phase für das Nutzsignal 61 aus den Einfallswinkeln φ₁, φ₂ bei bekanntem Abstand d. Daraufhin wird ein phasenselektiver Filter im Steuergerät 40 verwendet, um das Nutzsignal 61 von den Störsignalen 71, 81 anhand der relativen Phase des Nutzsignals 61 und der relativen Phasen der Störsignale 71, 81 zu trennen. Der phasenselektive Filter lässt das Signal mit der relativen Phase, die zu den Einfallswinkeln φ₁ und φ₂ passt, passieren und selektiert somit das Nutzsignal 61. In weiteren Ausführungsformen kann ein spatialer Filter (engl.: spatial filtering) vorgesehen sein, der Beamforming durchgeführt, um das Nutzsignal 61 von den Störsignalen 71, 81 zu trennen. Beamforming ist an sich aus der Radartechnologie bekannt und wird verwendet, um z. B. die Position von Flugzeugen zu bestimmen. Dabei werden ebenfalls Störsignale ausgeblendet. Die Analyse zur Trennung des Nutzsignals 61 von den Störsignalen 71, 81 erfolgt anhand der Phasenunterschiede der relativen Phasen der Signale im Zusammenhang mit den ermittelten Laufzeitunterschieden und den daraus resultierenden Zeitversätzen für die Signale an den Mikrofonen 120, 121. In weiteren Ausführungsformen kann ein adaptiver Filter vorgesehen sein. Dieser basiert auf Noise spectral substraction, bei der Störsignale 71, 81, die nicht korreliert und unabhängig von den Nutzsignalen 61 sind, entfernt werden, indem Filterparameter entsprechend eingestellt werden, sodass das Nutzsignal 61 selektiert wird.
Für eine zweidimensionale Störsignalunterdrückung sind bereits zwei Mikrofone 120, 121 ausreichend, um das Nutzsignal 61 von den Störsignalen 71, 81 zu trennen. Für eine dreidimensionale Störunterdrückung werden in weiteren Ausführungsformen mindestens drei Mikrofone verwendet, welche in Dreiecksanordnung an der mobilen Arbeitsmaschine 1 angeordnet sind.
Schließlich wird das getrennte Nutzsignal 61 über die Lautsprecher 50 dem Bediener 3 in der Fahrerkabine 2 wiedergegeben.
Generell kann die zweite Ausführungsform des Verfahrens auch mit der ersten Ausführungsform des Systems durchgeführt werden, wobei die fokussierenden Mikrofone 20, 21 für die zweite Ausführungsform des Verfahrens nicht ausgerichtet sein müssen und daher keinen Drehmechanismus aufweisen müssen. Rein Prinzipiell ist ein Ausrichten der beiden ersten Mikrofone 20, 21 in Richtung der Person 60 als zusätzlicher Schritt möglich.
Bei beiden Ausführungsbeispielen des Systems können zusätzlich hier nicht gezeigte Lautsprecher an der Außenseite der Arbeitsmaschine 1 vorgesehen sein, die ein akustisches Signal vom Bediener 3 in die Umgebung ausgeben können. Dadurch wird eine bidirektionale akustische Kommunikation zwischen dem Bediener 3 und der Person 60 eingerichtet.

Claims

System zur Kommunikation mit einem Bediener (3), insbesondere in einer Fahrerkabine (2), einer mobilen Arbeitsmaschine (1), umfassend: - zumindest eine Kamera (10, 11 ,12, 13), welche an der mobilen Arbeitsmaschine (1) angeordnet ist und welche eingerichtet ist, eine Richtung einer Signalquelle (60) eines Nutzsignals (61) relativ zu der zumindest einen Kamera (10, 11 ,12, 13) zu bestimmen; - zumindest zwei Mikrofone (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121), welche in einem vorgegebenen Abstand (d) an der mobilen Arbeitsmaschine (1) angeordnet sind und welche eingerichtet sind, das Nutzsignal (61) und/oder ein Störsignal (71, 81) aus der Umgebung der mobilen Arbeitsmaschine aufzunehmen; - eine Auswerteeinheit (40), welche eingerichtet ist, das aufgenommene Nutzsignal (61) von dem aufgenommenen Störsignal (71, 81) unter Einbeziehung der Richtung der Signalquelle (60) des Nutzsignals (61) und unter Verwendung einer Signalverarbeitungsmethode zu trennen; und - eine Ausgabeeinheit (50), welche eingerichtet ist, das Nutzsignal (61), insbesondere in der Fahrerkabine (2), an den Bediener (3) der mobilen Arbeitsmaschine (1) wiederzugeben.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der zumindest zwei Mikrofone (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) als erstes fokussierendes, ausrichtbares Mikrofon (20, 21) ausgebildet ist, welches in die Richtung der Schallquelle (60) des Nutzsignals (61) ausrichtbar ist und eingerichtet ist, das Nutzsignal (61) aufzunehmen, und dass zumindest eines der zumindest zwei Mikrofone (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) als zweites Mikrofon (30, 31, 32, 33) ausgebildet ist, welches eingerichtet ist, das Störsignal (71, 81) aufzunehmen.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (40) einen phasenselektiven Filter, einen spatialen Filter und/oder einen adaptiven Filter aufweist, der eingerichtet ist, das Nutzsignal (61) von dem Störsignal (71, 81) anhand von relativen Signalphasen der Signale (61, 71, 81) zu trennen.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (40) eingerichtet ist, eine Relativposition der Signalquelle (60) des Nutzsignals (61) anhand einer Kameraaufnahme der zumindest einen Kamera (10, 11, 12, 13) zu bestimmen.
System nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (90).
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen zusätzlichen Lautsprecher, welcher an der mobilen Arbeitsmaschine (1) angeordnet ist und eingerichtet ist, ein vom Bediener (3) der mobilen Arbeitsmaschine (1) abgegebenes akustisches Signal in die Umgebung der mobilen Arbeitsmaschine (1) zu übertragen.
Verfahren zur Kommunikation mit einem Bediener (3), insbesondere in einer Fahrerkabine (2), einer mobilen Arbeitsmaschine (1), gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Mittels zumindest einer Kamera (10, 11, 12, 13) der mobilen Arbeitsmaschine (1) Bestimmen einer Richtung einer Schallquelle (60) eines Nutzsignals (61) relativ zu der zumindest einen Kamera (10, 11, 12, 13); - Aufnehmen des Nutzsignals (61) der Schallquelle (60) mittels zumindest eines Mikrofons (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) der mobilen Arbeitsmaschine (1) und Aufnehmen eines Störsignals (71, 81) aus der Umgebung der mobilen Arbeitsmaschine (1) mittels des zumindest einen Mikrofons und/oder mittels zumindest eines weiteren in einem vorgegebenen Abstand (d) zu dem zumindest einen Mikrofon (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) angeordneten Mikrofons (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) der mobilen Arbeitsmaschine (1); - Trennung des aufgenommenen Nutzsignals (61) von dem aufgenommenen Störsignal (71, 81) unter Einbeziehung der Richtung der Signalquelle (60) des Nutzsignals (61) und unter Verwendung einer Signalverarbeitungsmethode mittels einer Auswerteeinheit (40) der mobilen Arbeitsmaschine (1); und - Wiedergeben des Nutzsignals (61), insbesondere in der Fahrerkabine (2) an den Bediener (3) mittels einer Ausgabeeinheit (50) der mobilen Arbeitsmaschine (1).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Mikrofon (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) der mobilen Arbeitsmaschine (1) als erstes fokussierendes ausrichtbares Mikrofon (20, 21) ausgebildet ist und das erste fokussierende ausrichtbare Mikrofon (20, 21) vor dem Aufnehmen des Nutzsignals (61) unter Verwendung der mittels der Kamera (10, 11, 12, 13) bestimmten Richtung der Schallquelle (60) in Richtung der Schallquelle (60) des Nutzsignals (61) ausgerichtet wird und dass das zumindest eine weitere Mikrofon (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) der mobilen Arbeitsmaschine (1) als zweites Mikrofon (30, 31, 32, 33) ausgebildet ist und das zweite Mikrofon (30, 31, 32, 33) nicht in Richtung der Schallquelle (60) des Nutzsignals (61) zeigt bzw. ausgerichtet wird, und dass die Trennung des Nutzsignals (61) von dem Störsignal (71, 81) durch Vergleich der über die unterschiedlichen Mikrofone (20, 21; 30, 31, 32, 33) aufgenommenen Signale (61, 71, 81) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine erste fokussierende, ausrichtbare Mikrofon (20, 21) senkrecht zu einer Wellenfront des Nutzsignals (61) ausgerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einfallswinkel (φ₁) des Nutzsignals (61) auf ein erstes Mikrofon (120) und zumindest ein weiterer Einfallswinkel (φ₂) des Nutzsignals (61) auf zumindest ein zweites Mikrofon (121) aus der Richtung der Schallquelle (60) relativ zu der zumindest einen Kamera (10, 11, 12, 13) ermittelt wird, und dass die Trennung des Nutzsignals (61) von dem Störsignale (71, 81) anhand der relativen Signalphasen der Signale (61, 71, 81) bei den jeweiligen Einfallswinkeln (φ₁, φ₂) mittels einer phasenselektiven Filterung, einer spatialen Filterung und/oder einer adaptiven Filterung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitpunkt, zu dem das Nutzsignal (61) auf zumindest eines der Mikrofone (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) trifft, anhand der Relativposition der Schallquelle (60) des Nutzsignals (61) und einer Schallgeschwindigkeit des Nutzsignals (61) ermittelt wird und beim Vergleich der mittels der verschiedenen Mikrofone (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) aufgenommenen Signale (61, 71, 81) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallgeschwindigkeit unter Berücksichtigung einer Temperatur der Umgebung der mobilen Arbeitsmaschine (1), insbesondere mittels eines Temperatursensors (90) der mobilen Arbeitsmaschine (1) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativposition der Schallquelle (60) des Nutzsignals (61) und/oder ein Zeitpunkt, zu dem das Nutzsignal (61) von der Schallquelle (60) ausgesendet wird, unter Anwendung eines Auswertealgorithmus' auf zumindest eine Kameraaufnahme der Kamera (10, 11, 12, 13) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mittels eines Systems zur Kommunikation nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchgeführt wird.
Auswerteeinheit für eine Kommunikation mit einem Bediener (3), insbesondere in einer Fahrerkabine (2), einer mobilen Arbeitsmaschine (1), wobei die Auswerteeinheit eingerichtet ist, - eine mittels einer Kamera (10, 11 ,12, 13) der mobilen Arbeitsmaschine (1) bestimmte Relativposition einer Signalquelle (60) eines Nutzsignals (61) relativ zu der zumindest einen Kamera (10, 11, 12, 13) zu empfangen, - ein mittels zumindest eines Mikrofons (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) der mobilen Arbeitsmaschine (1) aufgenommenes Nutzsignal (61) und ein mittels zumindest eines weiteren Mikrofons (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) der mobilen Arbeitsmaschine (1) aufgenommenes Störsignal (71, 81) zu empfangen, wobei die Mikrofone (20, 21, 30, 31, 32, 33, 120, 121) in einem vorgegebenen Abstand (d) an der mobilen Arbeitsmaschine (1) angeordnet sind, - das empfangene Nutzsignal (61) von dem empfangenen Störsignal (71, 81) unter Einbeziehung der empfangenen Relativposition der Signalquelle (60) des Nutzsignals (61) und unter Verwendung einer Signalverarbeitungsmethode zu trennen, und - das Nutzsignal (61) an eine Ausgabeeinheit (50) der mobilen Arbeitsmaschine (1) auszugeben, um das Nutzsignal (61) an den Bediener (3), insbesondere in der Fahrerkabine (2), der mobilen Arbeitsmaschine (1) wiederzugeben.