DE102019213696B4 - Detection of a direction of origin of an acoustic signal - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Erkennung einer Ursprungsrichtung eines vorbekannten akustischen Signals mit wenigstens einem Frequenzsprung mit den folgenden Schritten:- Erfassen (S1) des vorbekannten akustischen Signals mittels eines ersten Mikrofons (12) und mittels eines zweiten Mikrofons (14) zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem das vorbekannte akustische Signal eine erste Frequenz aufweist, wobei die Mikrofone zueinander einen Abstand aufweisen, der größer ist als eine größte halbe Wellenlänge des akustischen Signals;- Generieren (S2) einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung für Ursprungsrichtungen des vorbekannten akustischen Signals zum ersten Zeitpunkt;- Erfassen (S3) des vorbekannten akustischen Signals mittels des ersten und zweiten Mikrofons zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das vorbekannte akustische Signal den Frequenzsprung auf eine zweite Frequenz aufweist;- Generieren (S4) einer zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung für Ursprungsrichtungen des vorbekannten akustischen Signals zum zweiten Zeitpunkt, wobei aufgrund der Änderung der Frequenz des vorbekannten akustischen Signals zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt ein Versatz der Maxima der Wahrscheinlichkeitsverteilungen zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt resultiert und lediglich das Maximum der tatsächlichen Ursprungsrichtung des vorbekannten akustischen Signals sowohl in der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung als auch in der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung an einer in etwa identischen Stelle bestehen bleibt und die Maxima der ersten und/oder zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die nicht der tatsächlichen Ursprungsrichtung des vorbekannten akustischen Signals entsprechen, sich in der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung verlieren;- Ermitteln (S5) einer gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung;- Bestimmen (S6) der Ursprungsrichtung des vorbekannten akustischen Signals aufgrund eines absoluten Maximums der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung.A method for recognizing the direction of origin of a previously known acoustic signal with at least one frequency jump with the following steps: - Detecting (S1) the previously known acoustic signal by means of a first microphone (12) and by means of a second microphone (14) at a first point in time at which the previously known acoustic signal has a first frequency, the microphones being at a distance from one another which is greater than a largest half wavelength of the acoustic signal; - generation (S2) of a first probability distribution for directions of origin of the previously known acoustic signal at the first point in time; - detection (S3 ) the previously known acoustic signal by means of the first and second microphone at a second point in time at which the previously known acoustic signal has the frequency jump to a second frequency; - generating (S4) a second probability distribution for directions of origin of the previously known acoustic signal for the second n point in time, with the change in the frequency of the previously known acoustic signal between the first and the second point in time resulting in an offset of the maxima of the probability distributions between the first and the second point in time and only the maximum of the actual direction of origin of the previously known acoustic signal in both the first probability distribution as well as in the second probability distribution remains at an approximately identical point and the maxima of the first and / or second probability distribution, which do not correspond to the actual original direction of the previously known acoustic signal, are lost in the common probability distribution; Probability distribution of the first and second probability distribution; - determining (S6) the direction of origin of the previously known acoustic signal on the basis of an absolute maximum of the common probability distribution of personality.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Ursprungsrichtung eines akustischen Signals.The present invention relates to a method for recognizing a direction of origin of an acoustic signal.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Mikrofone mit einer Richtcharakteristik für Kraftfahrzeuge sind bekannt. Mittels Richtmikrofonen lassen sich Richtungsmerkmale von Schallwellen ermitteln.Microphones with a directional characteristic for motor vehicles are known. Directional characteristics of sound waves can be determined using directional microphones.

Ferner sind monaurale Filter, beispielsweise der Head-Related-Transfer-Funktion-Filter, bekannt, mittels welchem sich Richtungen von Signalanteilen, deren Spektrum qualitativ bekannt ist, ermitteln lassen.Furthermore, monaural filters, for example the head-related transfer function filter, are known, by means of which directions of signal components whose spectrum is qualitatively known can be determined.

Die WO 2018/095545 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen von Phasendifferenzen akustischer Signale.the WO 2018/095545 A1 discloses an apparatus and method for detecting phase differences in acoustic signals.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Erkennung einer Ursprungsrichtung eines akustischen Signals anzugeben.Against this background, the invention is based on the object of specifying an alternative method for recognizing an original direction of an acoustic signal.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Erkennung einer Ursprungsrichtung eines akustischen Signals mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method for recognizing a direction of origin of an acoustic signal with the features of claim 1.

Demgemäß ist vorgesehen:

  • - ein Verfahren zur Erkennung einer Ursprungsrichtung eines akustischen Signals mit den folgenden Schritten: Erfassen eines akustischen Signals mittels eines ersten Mikrofons und mittels eines zweiten Mikrofons zu einem ersten Zeitpunkt, wobei die Mikrofone zueinander einen Abstand aufweisen, der größer ist als eine größte halbe Wellenlänge des akustischen Signals; Generieren einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung für Ursprungsrichtungen des akustischen Signals zum ersten Zeitpunkt; Erfassen des akustischen Signals mittels des ersten und zweiten Mikrofons zu einem zweiten Zeitpunkt; Generieren einer zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung für Ursprungsrichtungen des akustischen Signals zum zweiten Zeitpunkt; Ermitteln einer gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung; Bestimmen der Ursprungsrichtung des akustischen Signals aufgrund eines absoluten Maximums der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Accordingly, it is provided:
  • - A method for recognizing a direction of origin of an acoustic signal with the following steps: Detecting an acoustic signal by means of a first microphone and by means of a second microphone at a first point in time, the microphones being at a distance from one another which is greater than a largest half wavelength of the acoustic signal; Generating a first probability distribution for directions of origin of the acoustic signal at the first point in time; Detecting the acoustic signal by means of the first and second microphone at a second point in time; Generating a second probability distribution for directions of origin of the acoustic signal at the second point in time; Determining a common probability distribution of the first and second probability distributions; Determining the direction of origin of the acoustic signal on the basis of an absolute maximum of the common probability distribution.

Ein Mikrofon oder Mikrophon ist ein Schallwandler, der Luftschall als Schallwechseldruckschwingungen in entsprechende elektrische Spannungsänderungen als Mikrofonsignal umwandelt.A microphone or microphone is a sound transducer that converts airborne sound as alternating sound pressure vibrations into corresponding electrical voltage changes as a microphone signal.

Fahrerassistenz ist die Unterstützung oder Ersetzung eines Fahrers durch elektronische Zusatzeinrichtungen in Kraftfahrzeugen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Ein weiterer Aspekt ist die Verbesserung der Wirtschaftlichkeit.Driver assistance is the support or replacement of a driver with additional electronic devices in motor vehicles. The focus here is often on safety aspects, but also on increasing driving comfort. Another aspect is the improvement in profitability.

In dieser Patentanmeldung gibt die Ursprungsrichtung eines akustischen Signals die Richtung zwischen einem erfassenden Mikrofon und der Quelle des akustischen Signals an.In this patent application, the direction of origin of an acoustic signal indicates the direction between a sensing microphone and the source of the acoustic signal.

Akustische Signale sind Geräusche oder Töne, z.B. Sirenen oder Yelp-Signale.Acoustic signals are noises or tones, e.g. sirens or Yelp signals.

Als Folgetonhorn oder Martinshorn wird generell eine akustische Einrichtung an Fahrzeugen bezeichnet, die nacheinander mehrere Signaltöne verschiedener Grundfrequenzen abgibt. Die Signaltonfolge wird oft als Sirene bezeichnet. Sirenen weisen zumindest einen Frequenzsprung auf.An acoustic device on vehicles that emits several signal tones of different basic frequencies one after the other is generally referred to as a secondary tone horn or siren. The sequence of beeps is often referred to as a siren. Sirens have at least one frequency jump.

Die Wellenlänge einer periodischen (Schall-)Welle ist der kleinste Abstand zweier Punkte gleicher Phase. Dabei haben zwei Punkte die gleiche Phase, wenn sie im zeitlichen Ablauf die gleiche Auslenkung (Elongation) und die gleiche Bewegungsrichtung haben. Die Wellenlänge ist das räumliche Analogon zur zeitlichen Periodendauer.The wavelength of a periodic (sound) wave is the smallest distance between two points of the same phase. Two points have the same phase if they have the same deflection (elongation) and the same direction of movement over time. The wavelength is the spatial analogue of the time period.

Diese Patentanmeldung befasst sich mit dem Ermitteln einer Ursprungsrichtung von für Menschen hörbaren Signalen. Dementsprechend bezieht sich die Angabe „größte (halbe) Wellenlänge“ auf die größte (halbe) Wellenlänge eines hörbaren akustischen Signals, sofern nichts weiter spezifiziert ist.This patent application deals with determining a direction of origin of signals audible to humans. Accordingly, the term “largest (half) wavelength” refers to the largest (half) wavelength of an audible acoustic signal, unless otherwise specified.

Eine Wahrscheinlichkeitsverteilung dient dazu, Mengen eine Zahl zwischen null und eins zuzuordnen. Diese Zahl ist dann die Wahrscheinlichkeit, dass das durch die Menge beschriebene Ereignis eintritt. Typisches Beispiel hierfür ist das Werfen eines fairen Würfels: der Menge {2}, also dem Ereignis, dass die Augenzahl 2 geworfen wird, wird von der Wahrscheinlichkeitsverteilung die Wahrscheinlichkeit 1/6 zugeordnet. In dieser Patentanmeldung umfasst der Begriff Wahrscheinlichkeitsverteilung auch den Begriff Wahrscheinlichkeitsdichte.A probability distribution is used to assign a number between zero and one to quantities. This number is then the probability that the event described by the crowd will occur. A typical example of this is the throwing of a fair dice: the set {2}, i.e. the event that the number 2 is thrown, is assigned the probability 1/6 of the probability distribution. In this patent application, the term probability distribution also includes the term probability density.

Die gemeinsame Verteilung von Zufallsvariablen ist in der Stochastik eine Möglichkeit, aus einem einfachen Wahrscheinlichkeitsmaß auf einem Wahrscheinlichkeitsraum eine multivariate Verteilung auf einem höherdimensionalen Raum zu konstruieren. Ein Beispiel hierfür ist die Multinomialverteilung.In stochastics, the joint distribution of random variables is a way of constructing a multivariate distribution on a higher-dimensional space from a simple probability measure on a probability space. An example of this is the multinomial distribution.

Ein Maximum ist ein lokales oder globales Maximum. Eine Funktion nimmt in einer Umgebung eines lokalen Maximums keinen größeren Wert an als an der Stelle des lokalen Maximums. Ein globales Maximum ist ein absolutes Maximum einer Funktion, d.h. die Funktion nimmt keinen größeren Wert an als den des absoluten Maximums.A maximum is a local or global maximum. A function assumes no greater value in a neighborhood of a local maximum than at the location of the local maximum. A global maximum is an absolute maximum of a function, ie the function does not take on a value greater than that of the absolute maximum.

Die grundlegende Idee der Erfindung ist es, zur Richtungsbestimmung von Schallquellen im Umfeld eines Kraftfahrzeugs Signale mittels zweier Mikrofone zu erfassen. Die akustischen Signale erreichen die Mikrofone zeitverzögert. Der Abstand der Mikrofone ist dabei größer als eine halbe Wellenlänge aller in dem akustischen Signal enthaltener Frequenzen zu wählen. In diesem Fall führt ein Phasenvergleich, der an dem ersten und an dem zweiten Mikrofon erfassten akustischen Signale zu Mehrdeutigkeiten einer Ursprungsrichtung des akustischen Signals.The basic idea of the invention is to acquire signals by means of two microphones in order to determine the direction of sound sources in the vicinity of a motor vehicle. The acoustic signals reach the microphones with a time delay. The distance between the microphones is to be selected to be greater than half a wavelength of all frequencies contained in the acoustic signal. In this case, a phase comparison of the acoustic signals detected at the first and at the second microphone leads to ambiguities in an original direction of the acoustic signal.

Die vorliegende Erfindung ermittelt aus mehreren möglichen Ursprungsrichtungen eines akustischen Signals eine tatsächliche Ursprungsrichtung aufgrund statistischer Methoden.The present invention determines an actual original direction from several possible original directions of an acoustic signal on the basis of statistical methods.

Dementsprechend wird zu einem Zeitschritt, also zu einem Zeitpunkt, eine Wahrscheinlichkeitsfunktion für die Ursprungsrichtung aufgestellt. Hierbei ergeben sich aufgrund der Mehrdeutigkeiten einer Ursprungsrichtung in einem Zeitpunkt mehrere annähernd gleich wahrscheinliche lokale Maxima, unter denen das globale Maximum nicht zwingend die tatsächliche Richtung ist.Accordingly, a probability function for the original direction is set up at a time step, that is to say at a point in time. Due to the ambiguities of an original direction, several approximately equally probable local maxima result at a point in time, below which the global maximum is not necessarily the actual direction.

Aus diesem Grund wird eine gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung der Ursprungsrichtung zu dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt ermittelt. Anschaulich gesprochen ist die gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung eine logische UND-Verknüpfung der Wahrscheinlichkeitsverteilung zu dem ersten Zeitpunkt mit der Wahrscheinlichkeitsverteilung zu dem zweiten Zeitpunkt.For this reason, a common probability distribution of the original direction is determined at the first point in time and the second point in time. In clear terms, the common probability distribution is a logical AND operation of the probability distribution at the first point in time with the probability distribution at the second point in time.

Dabei ist ein geringer Abstand zwischen den Zeitpunkten, derart dass die Ursprungsrichtung näherungsweise konstant bleibt, vorteilhaft. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das akustische Signal zwischen den beiden Zeitpunkten einer signifikanten Änderung, z.B. in der Frequenz, unterliegt.In this case, a small distance between the points in time, such that the original direction remains approximately constant, is advantageous. It is also advantageous if the acoustic signal is subject to a significant change, e.g. in frequency, between the two times.

In der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung ist ein globales Maximum deutlicher ausgebildet. Dieses globale Maximum entspricht mit ausreichend großer Wahrscheinlichkeit der Ursprungsrichtung des akustischen Signals. Dies liegt daran, dass die Wahrscheinlichkeitsverteilungen beider Zeitschritte allein bei der korrekten Ursprungsrichtung groß sind, während sich andere Maxima in den Wahrscheinlichkeitsverteilungen zum ersten bzw. zweiten Zeitpunkt in der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung verlieren.A global maximum is more clearly defined in the common probability distribution. This global maximum corresponds with a sufficiently high probability to the direction of origin of the acoustic signal. This is due to the fact that the probability distributions of both time steps are large in the correct original direction alone, while other maxima in the probability distributions at the first or second point in time are lost in the common probability distribution.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.Advantageous refinements and developments emerge from the further subclaims and from the description with reference to the figures of the drawing.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden die akustischen Signale zu einer Vielzahl von Zeitpunkten erfasst, und aus jeder Erfassung wird eine Wahrscheinlichkeitsverteilung generiert. Ferner wird eine gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung aus einer vorbestimmten Anzahl zurückliegender Wahrscheinlichkeitsverteilungen ermittelt und die Ursprungsrichtung aufgrund eines absoluten Maximums der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung bestimmt, wobei die akustischen Signale in einem Takt erfasst werden.According to a preferred development of the invention, the acoustic signals are recorded at a multiplicity of points in time, and a probability distribution is generated from each detection. Furthermore, a common probability distribution is determined from a predetermined number of previous probability distributions and the original direction is determined on the basis of an absolute maximum of the common probability distribution, the acoustic signals being recorded in one cycle.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Takt in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit der Quelle des akustischen Signals, einer Geschwindigkeit der Mikrofone und/oder einer relativen Geschwindigkeit der Mikrofone zur Quelle des akustischen Signals festgelegt wird.It is advantageous if the cycle is determined as a function of a speed of the source of the acoustic signal, a speed of the microphones and / or a relative speed of the microphones to the source of the acoustic signal.

Dementsprechend kann vorgesehen sein, dass der Takt an die Dynamik der Mikrofone, also zum Beispiel an die Dynamik eines Fahrzeugs, an welchem die Mikrofone montiert sind, und/oder an die Dynamik eines akustischen Signals angepasst wird. Somit lässt sich der Takt derart einstellen, dass zwischen zwei Zeitpunkten, die relative Ursprungsrichtung des akustischen Signals näherungsweise konstant ist. Dies lässt sich dadurch erreichen, indem der Takt derart hoch eingestellt wird, dass sich die Position der Mikrofone bzw. die Position der Quelle des akustischen Signals zwischen zwei Zeitpunkten kaum ändert.Accordingly, it can be provided that the clock is adapted to the dynamics of the microphones, that is to say, for example, to the dynamics of a vehicle on which the microphones are mounted, and / or to the dynamics of an acoustic signal. The cycle can thus be set in such a way that the relative original direction of the acoustic signal is approximately constant between two points in time. This can be achieved by setting the clock rate so high that the position of the microphones or the position of the source of the acoustic signal hardly changes between two points in time.

Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Takt zumindest 10 Hz beträgt. Somit lässt sich einerseits gewährleisten, dass sich die relative Ursprungsrichtung eines akustischen Signals zwischen zwei Zeitpunkten nahezu nicht ändert und dass die Auswertung des Verfahrens eine angemessene Rechenkapazität erfordert. It can also be provided that the cycle is at least 10 Hz. Thus, on the one hand, it can be ensured that the relative original direction of an acoustic signal hardly changes between two points in time and that the evaluation of the method requires adequate computing capacity.

Erfindungsgemäß werden vorbekannte akustische Signale erfasst. Wahrscheinlichkeitsverteilungen können lediglich hinsichtlich der Ursprungsrichtung der vorbekannten akustischen Signale generiert werden.According to the invention, previously known acoustic signals are detected. Probability distributions can only be generated with regard to the original direction of the previously known acoustic signals.

Dementsprechend kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dem Verfahren ein Sirenensignal eines Martinshorns und/oder ein Yelp-Signal vorbekannt ist und akustische Erfassungen hinsichtlich eines vorbekannten akustischen Signals gescannt werden.Accordingly, it can be provided, for example, that a siren signal from a siren and / or a yelp signal is previously known to the method and acoustic detections with regard to a previously known acoustic signal can be scanned.

Erfindungsgemäß weist das vorbekannte akustische Signal wenigstens einen Frequenzsprung auf.According to the invention, the previously known acoustic signal has at least one frequency jump.

Erfindungsgemäß wird genutzt, dass wenn sich die Frequenz des akustischen Signals zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt ändert, so resultiert dies in einem deutlichen Versatz der Maxima der Wahrscheinlichkeitsverteilungen zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt. Dabei bleibt lediglich das Maximum der tatsächlichen Ursprungsrichtung des akustischen Signals sowohl in der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung als auch in der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung an einer in etwa identischen Stelle bestehen. Folglich verlieren sich die Maxima der ersten bzw. zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die nicht der tatsächlichen Ursprungsrichtung des akustischen Signals entsprechen in der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung noch deutlicher.According to the invention, it is used that if the frequency of the acoustic signal changes between the first and the second point in time, this results in a clear offset of the maxima of the probability distributions between the first and the second point in time. Only the maximum of the actual original direction of the acoustic signal remains in both the first probability distribution and the second probability distribution at an approximately identical point. Consequently, the maxima of the first or second probability distribution which do not correspond to the actual original direction of the acoustic signal are lost even more clearly in the common probability distribution.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das akustische Signal im Rahmen einer Vorfilterung auf harmonische Signalanteile und deren Grundfrequenz untersucht. Somit lässt sich beispielsweise eine akustische Erfassung hinsichtlich vorbekannter akustischer Signale untersuchen.According to a preferred development of the invention, the acoustic signal is examined for harmonic signal components and their fundamental frequency as part of a pre-filtering. Thus, for example, acoustic detection can be examined with regard to previously known acoustic signals.

Es versteht sich, dass ein Fahrerassistenzsystem mit wenigstens zwei Mikrofonen und einer Recheneinheit, welche eingerichtet ist, das Verfahren wie es vorstehend beschrieben wurde, durchzuführen, vorteilhaft ist.It goes without saying that a driver assistance system with at least two microphones and a computing unit which is set up to carry out the method as described above is advantageous.

Kommt das Verfahren an einem Fahrzeug zum Einsatz, so lässt sich beispielsweise eine Ursprungsrichtung verschiedener Sirenensignale ermitteln.If the method is used on a vehicle, it is possible, for example, to determine the original direction of various siren signals.

FigurenlisteFigure list

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

  • 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrerassistenzsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 ein Diagramm zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung.
The present invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments specified in the schematic figures of the drawings. It shows:
  • 1 a schematic block diagram of a method according to an embodiment of the invention;
  • 2 a schematic block diagram of a driver assistance system according to an embodiment of the invention;
  • 3 a diagram for explaining an embodiment of the invention.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.The accompanying drawings are intended to provide a further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, in conjunction with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the advantages mentioned emerge with a view to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale with one another.

In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche, funktionsgleiche und gleichwirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nicht anders ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures of the drawings, elements, features and components that are the same, functionally identical and have the same effect - unless stated otherwise - are each provided with the same reference symbols.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELENDESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Erkennung einer Ursprungsrichtung eines akustischen Signals. In dem Schritt S1 wird ein akustisches Signal mittels eines ersten Mikrofons und mittels eines zweiten Mikrofons zu einem ersten Zeitpunkt erfasst. Dabei weisen die Mikrofone zueinander einen Abstand auf, der größer ist als eine größte halbe Wellenlänge des akustischen Signals. 1 shows a block diagram of a method for recognizing a direction of origin of an acoustic signal. In the step S1 an acoustic signal is recorded by means of a first microphone and by means of a second microphone at a first point in time. The microphones are at a distance from one another which is greater than a largest half wavelength of the acoustic signal.

In dem Schritt S2 wird eine erste Wahrscheinlichkeitsverteilung für mögliche Ursprungsrichtungen des akustischen Signals zum ersten Zeitpunkt generiert. In dem Schritt S3 wird das akustische Signal mittels des ersten Mikrofons und mittels des zweiten Mikrofons zu einem zweiten Zeitpunkt erfasst. In dem Schritt S4 wird eine zweite Wahrscheinlichkeitsverteilung für mögliche Ursprungsrichtungen des akustischen Signals zum zweiten Zeitpunkt generiert. In dem Schritt S5 wird eine gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung ermittelt. In dem Schritt S6 wird eine Ursprungsrichtung aufgrund eines absoluten Maximums der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung bestimmt.In the step S2 a first probability distribution is generated for possible original directions of the acoustic signal at the first point in time. In the step S3 the acoustic signal is recorded by means of the first microphone and by means of the second microphone at a second point in time. In the step S4 a second probability distribution is generated for possible original directions of the acoustic signal at the second point in time. In the step S5 a common probability distribution of the first and the second probability distribution is determined. In the step S6 an original direction is determined on the basis of an absolute maximum of the common probability distribution of the first and the second probability distribution.

2 zeigt ein Fahrerassistenzsystem 10 mit einem ersten Mikrofon 12 und mit einem zweiten Mikrofon 14 sowie mit einer Recheneinheit 16, die eingerichtet ist, das Verfahren zur Erkennung einer Ursprungsrichtung eines akustischen Signals durchzuführen. 2 shows a driver assistance system 10 with a first microphone 12th and with a second microphone 14th as well as with an arithmetic unit 16 which is set up to carry out the method for recognizing a direction of origin of an acoustic signal.

3 zeigt mehrere Diagramme zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung. In einem ersten Diagramm 101 ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung bzw. Wahrscheinlichkeitsdichte 109 für Ursprungsrichtungen eines akustischen Signals zu einem ersten Zeitpunkt dargestellt. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung 109 umfasst fünf lokale Maxima. 3 shows several diagrams for explaining an embodiment of the invention. In a first diagram 101 is a probability distribution or probability density 109 for directions of origin of an acoustic signal at a first point in time. The probability distribution 109 includes five local maxima.

In einem weiteren Diagramm 103 ist eine weitere Wahrscheinlichkeitsverteilung 111 für Ursprungsrichtungen eines akustischen Signals zu einem zweiten Zeitpunkt dargestellt. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung 111 umfasst drei lokale Maxima.In another diagram 103 is another probability distribution 111 shown for directions of origin of an acoustic signal at a second point in time. The probability distribution 111 includes three local maxima.

In dem Diagramm 105 ist der Verlauf der Frequenz des akustischen Signals dargestellt. Das akustische Signal tönt zunächst auf einer ersten Frequenz 113 und weist einen Frequenzsprung von der Frequenz 113 auf eine zweite Frequenz 115 auf. Dementsprechend zeigt die erste Wahrscheinlichkeitsverteilung 109 die Verteilung für Ursprungsrichtungen des akustischen Signals aus dem Diagramm 105 zum ersten Zeitpunkt, indem das akustische Signal die Frequenz 113 aufweist. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung 111 zeigt die Verteilung für Ursprungsrichtungen des akustischen Signals aus dem Diagramm 105 zum zweiten Zeitpunkt, an dem das akustische Signal die Frequenz 115 aufweist. Das Diagramm 107 zeigt die gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung der Verteilungen 109 und 111, wobei die gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung 117 durch ein Übereinanderlegen der Wahrscheinlichkeitsverteilung 109 und der Wahrscheinlichkeitsverteilung 111 illustriert ist. Die gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung 117 umfasst ein globales Maximum 119 bei 0°, welches der Ursprungsrichtung des akustischen Signals entspricht. Ein Maß für die gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung 117 lässt sich beispielsweise derart definieren, dass Werte der Wahrscheinlichkeitsverteilungen 109 und 111 an jeder Stelle miteinander multipliziert werden und die hieraus erhaltene Kurve normiert wird. Es versteht sich, dass sich Maße für gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilungen auch anderweitig definieren lassen.In the diagram 105 the course of the frequency of the acoustic signal is shown. The acoustic signal initially sounds on a first frequency 113 and has a frequency hop from the frequency 113 on a second frequency 115 on. The first shows the probability distribution accordingly 109 the distribution for directions of origin of the acoustic signal from the diagram 105 at the first time by the acoustic signal the frequency 113 having. The probability distribution 111 shows the distribution for directions of origin of the acoustic signal from the diagram 105 at the second time when the acoustic signal changes the frequency 115 having. The diagram 107 shows the common probability distribution of the distributions 109 and 111 , where is the common probability distribution 117 by superimposing the probability distribution 109 and the probability distribution 111 is illustrated. The common probability distribution 117 comprises a global maximum 119 at 0 °, which corresponds to the direction of origin of the acoustic signal. A measure of the common probability distribution 117 can be defined, for example, in such a way that values of the probability distributions 109 and 111 are multiplied with each other at each point and the curve obtained from this is normalized. It goes without saying that measures for common probability distributions can also be defined in other ways.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

S1-S6S1-S6
Verfahrensschritte Procedural steps
1010
FahrerassistenzsystemDriver assistance system
1212th
Mikrofonmicrophone
1414th
Mikrofonmicrophone
1616
Recheneinheit Arithmetic unit
101101
Diagrammdiagram
103103
Diagrammdiagram
105105
Diagrammdiagram
107107
Diagramm diagram
109109
WahrscheinlichkeitsverteilungProbability distribution
111111
WahrscheinlichkeitsverteilungProbability distribution
113113
Frequenzfrequency
115115
Frequenzfrequency
117117
WahrscheinlichkeitsverteilungProbability distribution

Claims (6)

Verfahren zur Erkennung einer Ursprungsrichtung eines vorbekannten akustischen Signals mit wenigstens einem Frequenzsprung mit den folgenden Schritten: - Erfassen (S1) des vorbekannten akustischen Signals mittels eines ersten Mikrofons (12) und mittels eines zweiten Mikrofons (14) zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem das vorbekannte akustische Signal eine erste Frequenz aufweist, wobei die Mikrofone zueinander einen Abstand aufweisen, der größer ist als eine größte halbe Wellenlänge des akustischen Signals; - Generieren (S2) einer ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung für Ursprungsrichtungen des vorbekannten akustischen Signals zum ersten Zeitpunkt; - Erfassen (S3) des vorbekannten akustischen Signals mittels des ersten und zweiten Mikrofons zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das vorbekannte akustische Signal den Frequenzsprung auf eine zweite Frequenz aufweist; - Generieren (S4) einer zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung für Ursprungsrichtungen des vorbekannten akustischen Signals zum zweiten Zeitpunkt, wobei aufgrund der Änderung der Frequenz des vorbekannten akustischen Signals zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt ein Versatz der Maxima der Wahrscheinlichkeitsverteilungen zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt resultiert und lediglich das Maximum der tatsächlichen Ursprungsrichtung des vorbekannten akustischen Signals sowohl in der ersten Wahrscheinlichkeitsverteilung als auch in der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung an einer in etwa identischen Stelle bestehen bleibt und die Maxima der ersten und/oder zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung, die nicht der tatsächlichen Ursprungsrichtung des vorbekannten akustischen Signals entsprechen, sich in der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung verlieren; - Ermitteln (S5) einer gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung der ersten und der zweiten Wahrscheinlichkeitsverteilung; - Bestimmen (S6) der Ursprungsrichtung des vorbekannten akustischen Signals aufgrund eines absoluten Maximums der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung.Method for recognizing a direction of origin of a previously known acoustic signal with at least one frequency hop with the following steps: - Detecting (S1) the known acoustic signal by means of a first microphone (12) and by means of a second microphone (14) at a first point in time at which the known acoustic signal has a first frequency, the microphones being at a greater distance from one another is as a greatest half wavelength of the acoustic signal; - Generating (S2) a first probability distribution for directions of origin of the previously known acoustic signal at the first point in time; - Detecting (S3) the known acoustic signal by means of the first and second microphone at a second point in time at which the known acoustic signal has the frequency jump to a second frequency; - Generating (S4) a second probability distribution for directions of origin of the previously known acoustic signal at the second point in time, the change in the frequency of the previously known acoustic signal between the first and the second point in time resulting in an offset of the maxima of the probability distributions between the first and the second point in time only the maximum of the actual original direction of the previously known acoustic signal in both the first probability distribution and the second probability distribution remains at an approximately identical point and the maxima of the first and / or second probability distribution that do not correspond to the actual original direction of the previously known acoustic signal to get lost in the common probability distribution; - determining (S5) a common probability distribution of the first and the second probability distribution; - Determination (S6) of the original direction of the previously known acoustic signal on the basis of an absolute maximum of the common probability distribution. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die akustischen Signale zu einer Vielzahl von Zeitpunkten erfasst werden und aus jeder Erfassung eine Wahrscheinlichkeitsverteilung generiert wird, eine gemeinsame Wahrscheinlichkeitsverteilung aus einer vorbestimmten Anzahl zurückliegender Wahrscheinlichkeitsverteilungen ermittelt wird und die Ursprungsrichtung aufgrund eines absoluten Maximums der gemeinsamen Wahrscheinlichkeitsverteilung bestimmt wird, wobei die akustischen Signale in einem Takt erfasst werden.Procedure according to Claim 1 , the acoustic signals are recorded at a plurality of times and a probability distribution is generated from each detection, a common probability distribution is determined from a predetermined number of previous probability distributions and the original direction is determined on the basis of an absolute maximum of the common probability distribution, the acoustic signals in can be recorded in one cycle. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Takt in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit der Quelle des akustischen Signals, einer Geschwindigkeit der Mikrofone und/oder einer relativen Geschwindigkeit der Mikrofone zur Quelle des akustischen Signals festgelegt wird.Procedure according to Claim 2 , wherein the clock is determined as a function of a speed of the source of the acoustic signal, a speed of the microphones and / or a relative speed of the microphones to the source of the acoustic signal. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei der Takt zumindest 10 Hz beträgt.Procedure according to Claim 2 or Claim 3 , the clock rate being at least 10 Hz. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das akustische Signal im Rahmen einer Vorfilterung auf harmonische Signalanteile und deren Grundfrequenz untersucht wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the acoustic signal is examined for harmonic signal components and their fundamental frequency as part of a pre-filtering. Fahrerassistenzsystem (10) mit wenigstens zwei Mikrofonen (12, 14) und einer Recheneinheit (16), welche eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Driver assistance system (10) with at least two microphones (12, 14) and a computing unit (16) which is set up to carry out the method according to one of the preceding claims.
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