DE102019215654A1 - System and method for voice communication with a vehicle owner and an automated road vehicle comprising such a system - Google Patents
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Abstract
System (10) zur Sprachkommunikation mit einem Fahrzeughalter (1) umfassend wenigstens einen Akustiksensor (11) umfassend eine Befestigungsanordnung (12) für einen Einbau des Akustiksensors (11) in eine Karosserie eines Straßenfahrzeuges (2), eine Auswerteeinrichtung (13) zum Verarbeiten der Signale des Akustiksensors (11) umfassend ein Maschinenlernprogramm (14), das trainiert ist, in den Signalen des Akustiksensors (11) gesprochene Wörter und/oder Sätze (3) von einem Fahrzeug externen Verkehrsteilnehmer (4) zu erkennen und die erkannten Wörter und/oder Sätze (3) aus den Signalen des Akustiksensors (11) zu filtern, wenn das Maschinenlernprogramm (14) auf der Auswerteeinrichtung (13) ausgeführt wird, eine Schnittstelle (15), mittels der das System (10) von dem Fahrzeug externen Verkehrsteilnehmer (4) aktiviert wird, und ein als Fahrzeug internes Endgerät einsetzbares Endgerät (16), das Signal übertragend mit der Auswerteeinrichtung (13) verbunden ist, wobei im aktivierten Zustand das System (10) die gesprochenen Wörter und/oder Sätze (3) des externen Verkehrsteilnehmers (4) dem Fahrzeughalter (1) mittels des Endgeräts (16) bereitstellt.System (10) for voice communication with a vehicle owner (1) comprising at least one acoustic sensor (11) comprising a fastening arrangement (12) for installing the acoustic sensor (11) in a body of a road vehicle (2), an evaluation device (13) for processing the Signals of the acoustic sensor (11) comprising a machine learning program (14) which is trained to recognize words and / or sentences (3) spoken by traffic participants (4) outside the vehicle in the signals of the acoustic sensor (11) and to recognize the recognized words and / or to filter sets (3) from the signals of the acoustic sensor (11) when the machine learning program (14) is being executed on the evaluation device (13), an interface (15) by means of which the system (10) from the vehicle external road users ( 4) is activated, and a terminal (16) which can be used as a vehicle internal terminal and which transmits the signal is connected to the evaluation device (13), the Sy stem (10) provides the spoken words and / or sentences (3) of the external road user (4) to the vehicle owner (1) by means of the terminal (16).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein System und Verfahren zur Sprachkommunikation mit einem Fahrzeughalter. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein automatisiert betreibbares Straßenfahrzeug umfassend ein derartiges System.The invention relates to a system and method for voice communication with a vehicle owner. The invention also relates to an automated road vehicle comprising such a system.
Aus dem Stand der Technik sind Akustiksensoren zur Detektion von externen Geräuschen außerhalb von Fahrzeugen bekannt. Beispielsweise offenbart die
Straßenfahrzeuge werden oft bewusst oder nicht bewusst widerrechtlich, das heißt nicht ordnungsgemäß, geparkt, beispielsweise in urbanen Gebieten, beispielsweise in Städten. Dadurch wird der Straßenverkehre beeinträchtigt oder behindert. Beispielsweise werden Einsatzkräfte und/oder Rettungsfahrzeuge durch falsch parkende Fahrzeuge behindert oder es kommt zu Beeinträchtigungen im Verkehrsfluss. Teilweise werden für derartige Beeinträchtigungen oder Behinderungen hohe Bußgelder erforderlich oder das widerrechtliche parkende Fahrzeug wird abgeschleppt.Road vehicles are often consciously or not consciously parked illegally, that is, improperly, for example in urban areas, for example in cities. This affects or hinders road traffic. For example, emergency services and / or rescue vehicles are hindered by incorrectly parked vehicles or the flow of traffic is impaired. In some cases, high fines are required for such impairments or disabilities or the illegally parked vehicle is towed away.
Eine Aufgabe der Erfindung war es, die beschriebenen Beeinträchtigungen oder Behinderungen aufzulösen ohne Bußgelder verhängen oder Fahrzeuge abschleppen zu müssen.One object of the invention was to resolve the impairments or handicaps described without having to impose fines or tow vehicles.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Aufbau einer Sprachkommunikation zu dem Fahrzeughalter des Straßenfahrzeuges, insbesondere über eine sogenannte external speech communication, abgekürzt ESC.The invention solves this problem by establishing voice communication with the vehicle owner of the road vehicle, in particular via so-called external speech communication, abbreviated ESC.
Gemäß einem Aspekt stellt die Erfindung ein System zur Sprachkommunikation mit einem Fahrzeughalter bereit. Das System umfasst wenigstens einen Akustiksensor. Der Akustiksensor umfasst eine Befestigungsanordnung für einen Einbau des Akustiksensors in eine Karosserie eines Straßenfahrzeuges. Ferner umfasst das System eine Auswerteeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung verarbeitet die Signale des Akustiksensors. Die Auswerteeinrichtung umfasst ein Maschinenlernprogramm. Das Maschinenlernprogramm ist trainiert, in den Signalen des Akustiksensors gesprochene Wörter und/oder Sätze von einem Fahrzeug externen Verkehrsteilnehmer zu erkennen und die erkannten Wörter und/oder Sätze aus den Signalen des Akustiksensors zu filtern, wenn das Maschinenlernprogramm auf der Auswerteeinrichtung ausgeführt wird. Außerdem umfasst das System eine Schnittstelle. Mittels der Schnittstelle wird das System von dem Fahrzeug externen Verkehrsteilnehmer aktiviert. Des Weiteren umfasst das System ein als Fahrzeug internes Endgerät einsetzbares Endgerät. Das Endgerät ist Signal übertragend mit der Auswerteeinrichtung verbunden. Im aktivierten Zustand stellt das System die gesprochenen Wörter und/oder Sätze des externen Verkehrsteilnehmers dem Fahrzeughalter mittels des Fahrzeug internen Endgeräts bereit.In one aspect, the invention provides a system for voice communication with a vehicle owner. The system includes at least one acoustic sensor. The acoustic sensor comprises a fastening arrangement for installing the acoustic sensor in a body of a road vehicle. The system also includes an evaluation device. The evaluation device processes the signals from the acoustic sensor. The evaluation device comprises a machine learning program. The machine learning program is trained to recognize words and / or sentences spoken by road users outside the vehicle in the signals of the acoustic sensor and to filter the recognized words and / or sentences from the signals of the acoustic sensor when the machine learning program is executed on the evaluation device. The system also includes an interface. The system is activated by road users who are external to the vehicle by means of the interface. The system also includes a terminal that can be used as a vehicle internal terminal. The terminal is connected to the evaluation device in a signal-transmitting manner. In the activated state, the system provides the spoken words and / or sentences of the external road user to the vehicle owner by means of the vehicle's internal terminal.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Sprachkommunikation zwischen einem Ordnungshüter und einem Fahrzeughalter bereit. Bei einem führerlosen Straßenfahrzeug, das ein erfindungsgemäßes System umfasst, aktiviert der Ordnungshüter, das System über dessen Schnittstelle. Mittels des Akustiksensors und der Auswerteeinrichtung werden gesprochene Wörter und/oder Sätze des Ordnungshüters aus Umfeldgeräuschen gefilterter. Der Fahrzeughalter wird mittels des Endgeräts angerufen. Der Ordnungshüter spricht mittels des Systems mit dem Fahrzeughalter.According to a further aspect, the invention provides a method for voice communication between a law enforcement officer and a vehicle owner. In the case of a driverless road vehicle that includes a system according to the invention, the law enforcement officer activates the system via its interface. By means of the acoustic sensor and the evaluation device, spoken words and / or sentences of the law enforcement officer are filtered from ambient noise. The vehicle owner is called using the terminal. The law enforcement officer speaks to the vehicle owner using the system.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein automatisiert betreibbares Straßenfahrzeug bereit. Das Straßenfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes System. Ein erster Akustiksensor ist in einem vorderen linken Bereich des Straßenfahrzeuges angeordnet. Ein zweiter Akustiksensor ist in einem vorderen rechten Bereich des Straßenfahrzeuges angeordnet. Ein dritter Akustiksensor ist in einem hinteren linken Bereich des Straßenfahrzeuges angeordnet. Ein vierter Akustiksensor ist in einem hinteren rechten Bereich des Straßenfahrzeuges angeordnet. Diese Anordnung mit vier Akustiksensoren ermöglicht eine 360° Erfassung von Umgebungsgeräuschen und von der Sprache des externen Verkehrsteilnehmers.According to a further aspect, the invention provides a road vehicle that can be operated in an automated manner. The road vehicle comprises a system according to the invention. A first acoustic sensor is arranged in a front left area of the road vehicle. A second acoustic sensor is arranged in a front right area of the road vehicle. A third acoustic sensor is arranged in a rear left area of the road vehicle. A fourth acoustic sensor is arranged in a rear right area of the road vehicle. This arrangement with four acoustic sensors enables a 360 ° recording of ambient noise and the speech of the external road user.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird das System über die Sprache des externen Verkehrsteilnehmers aktiviert. Wenn das System nicht aktiv ist, befindet das System sich in einem Schlafmodus oder Ruhezustand oder Standby Zustand. Über die Sprache des externen Verkehrsteilnehmers wird das System damit aufgeweckt, auch wake up on standby genannt.According to a further aspect of the invention, the system is activated via the voice of the external road user. When the system is not active, the system is in a sleep or hibernation or standby state. The system is woken up via the language of the external road user, also known as wake up on standby.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Zeichnung und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.Further refinements of the invention emerge from the subclaims, the drawing and the description of preferred exemplary embodiments.
Straßenfahrzeuge sind straßengebundene Fahrzeuge, beispielsweise Kraftfahrzeuge, beispielsweise Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmaschine und/oder Elektromaschine. Beispiele für Straßenfahrzeuge sind PKW, NKW, LKW oder Busse. Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst das Straßenfahrzeug eine technische Ausrüstung für einen selbstfahrenden, das heißt fahrerlosen oder vollautomatisierten, autonomen Fahrbetrieb. Die ADAS, das heißt advanced driver assistance system, oder die AD, das heißt autonomous driving, Domain ECU, das heißt electronic control unit, nimmt mittels Umfelderfassungssensoren ein Fahrzeugumfeld wahr, leitet daraus eine Trajektorienplanung ab und bestimmt entsprechende Steuersignale, die Fahrzeugaktuatoren bereitgestellt werden, um die Längs- und/oder Querführung des Straßenfahrzeuges zu regeln. Der Akustiksensor der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Beispiel für einen Umfelderfassungssensor. Weitere Umfelderfassungssensoren sind beispielsweise optische Sensoren, beispielsweise Kamera oder Lidar, oder Radarsensoren. Nach einem Aspekt der Erfindung werden die Signale des Akustiksensors mit Signalen weiterer Umfelderfassungssensoren fusioniert, um Objekte im Straßenverkehr zu lokalisieren und/oder klassifizieren.Road vehicles are road vehicles, for example motor vehicles, for example motor vehicles with internal combustion engines and / or electric machines. Examples of road vehicles are cars, commercial vehicles, trucks or buses. According to one aspect of the invention, the road vehicle comprises technical equipment for self-driving, that is to say driverless or fully automated, autonomous driving. The ADAS, which means advanced driver assistance system, or the AD, das This means autonomous driving, Domain ECU, i.e. electronic control unit, perceives a vehicle's surroundings by means of surroundings detection sensors, derives a trajectory planning from it and determines corresponding control signals that are provided to the vehicle actuators in order to regulate the longitudinal and / or lateral guidance of the road vehicle. The acoustic sensor of the device according to the invention is an example of a surroundings detection sensor. Further surroundings detection sensors are, for example, optical sensors, for example cameras or lidar, or radar sensors. According to one aspect of the invention, the signals from the acoustic sensor are merged with signals from further surroundings detection sensors in order to localize and / or classify objects in road traffic.
Fahrzeughalter ist eine Person, die die allgemeine Verfügungsgewalt über das Straßenfahrzeug besitzt und es für eigene Rechnung gebraucht. Ein Fahrzeughalter ist nach einem Aspekt der Erfindung ein Betreiber einer Flotte von Straßenfahrzeugen. Im Falle einer Fahrzeugflotte umfasst der Begriff Fahrzeughalter auch ein Callcenter, über das die Flotte verwaltet wird.Vehicle owner is a person who has general power of disposal over the road vehicle and uses it for their own account. According to one aspect of the invention, a vehicle owner is an operator of a fleet of road vehicles. In the case of a vehicle fleet, the term vehicle owner also includes a call center through which the fleet is managed.
Externe Verkehrsteilnehmer sind beispielsweise Fußgänger, Passanten, Ordnungshüter oder Polizisten.External road users are, for example, pedestrians, passers-by, law enforcement officers or police officers.
Ein Akustiksensor ist ein Sensor, der mechanische Schwingungen, beispielsweise verursacht durch Luftschallwellen, erfasst und in ein prozessierbares Signal, beispielsweise ein elektrisches Signal wie etwa eine elektrische Spannung, umformt. Der Akustiksensor umfasst einen analogen und/oder digitalen Signalausgang. Die Umformung erfolgt in zwei Stufen. In einer ersten akustisch-mechanischen Umformungsstufe wird der Luftschall nach einem bestimmten Empfangsprinzip in die Bewegung eines Objektes umgeformt. In der zweiten mechanisch-elektrischen Umformungsstufe wird die Bewegung des Objektes nach einem bestimmten Wandlerprinzip in das elektrische Signal umgeformt. Beispiele für Akustiksensoren sind eine Anordnung eines Magneten und einer elektrischen Spule, Mikrofone, Beschleunigungsaufnehmer, Piezogeber oder Dehnungsmessstreifen. Ein mikro-elektromechanisches System, abgekürzt MEMS, umfassend eine Anordnung von Halbleiterelementen, die Schwingungen aufnehmen, ist auch als Akustiksensor einsetzbar.An acoustic sensor is a sensor that detects mechanical vibrations, for example caused by airborne sound waves, and converts them into a processable signal, for example an electrical signal such as an electrical voltage. The acoustic sensor includes an analog and / or digital signal output. The forming takes place in two stages. In a first acoustic-mechanical conversion stage, the airborne sound is converted into the movement of an object according to a certain reception principle. In the second mechanical-electrical conversion stage, the movement of the object is converted into the electrical signal according to a specific converter principle. Examples of acoustic sensors are an arrangement of a magnet and an electrical coil, microphones, accelerometers, piezo sensors or strain gauges. A micro-electromechanical system, abbreviated to MEMS, comprising an arrangement of semiconductor elements that absorb vibrations, can also be used as an acoustic sensor.
Der Akustiksensor umfasst nach einem Aspekt der Erfindung ein Schutzgitter, eine akustisch permeable Membran und einen Schallkanal, die unter Berücksichtigung von Luft- und/oder Körperschall, Aeroakustik, Strömungs- und Fluiddynamik, Elektronik und Mechanik derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Akustiksensor auch unter schwierigen Umwelt- und Strömungsbedingungen, die bei automobilen Anwendungen vorhanden sind, funktionstüchtig ist. Der Akustiksensor ist beispielsweise ein Akustiksensor wie in der Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
Nach einem Aspekt der Erfindung ist der Akustiksensor mittels der Befestigungsanordnung im befestigten Zustand relativ zu der Karosserie nach außen gerichtet. Luftschall tritt im Wesentlichen axial, das heißt axial oder in einem gewissen Winkel zur Axialen, in die Befestigungsanordnung ein.According to one aspect of the invention, the acoustic sensor is directed outwards relative to the body by means of the fastening arrangement in the fastened state. Air-borne sound enters the fastening arrangement essentially axially, that is to say axially or at a certain angle to the axial.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Befestigungsanordnung des Akustiksensors ein Entkopplungsbauteil. Mittels des Entkopplungsbauteils ist der Akustiksensor unempfindlich gegen Erschütterungen einbaubar und damit besonders gut geeignet für automobile Anwendungen. Das Entkopplungsbauteil ist nach einem Aspekt der Erfindung aus einem Zweikomponenten-Werkstoff, der einen akustisch und/oder schwingungstechnisch wirkenden Impedanzsprung erzeugt, gefertigt. Der Zweikomponenten-Werkstoff umfasst einen relativ weichen Werkstoff mit relativ kleiner Impedanz und einen relativ harten Werkstoff mit relativ großer Impedanz. Der weiche Werkstoff ist in Luftströmungsrichtung vor dem harten Werkstoff angeordnet. Das Entkopplungsbauteil ist beispielsweise ein Formteil. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Entkopplungsbauteil aus vibrationsdämpfenden Materialien unterschiedlicher Dichte gefertigt, beispielsweise aus gemischtzelligen Polyurethan-Schaumstoffen. Das Entkopplungsbauteil besitzt beispielsweise eine hohe mechanische Belastbarkeit und/oder gute Dämmeigenschaften.According to a further aspect of the invention, the fastening arrangement of the acoustic sensor comprises a decoupling component. By means of the decoupling component, the acoustic sensor can be installed insensitive to vibrations and is therefore particularly suitable for automotive applications. According to one aspect of the invention, the decoupling component is manufactured from a two-component material that generates an acoustically and / or vibrationally effective impedance jump. The two-component material comprises a relatively soft material with a relatively small impedance and a relatively hard material with a relatively large impedance. The soft material is arranged in front of the hard material in the direction of air flow. The decoupling component is, for example, a molded part. According to a further aspect of the invention, the decoupling component is made from vibration-damping materials of different densities, for example from mixed-cell polyurethane foams. The decoupling component has, for example, a high mechanical load capacity and / or good insulating properties.
Die Auswerteeinrichtung des Akustiksensors ist nach einem Aspekt der Erfindung auf einer Leiterplatte angeordnet. Auf der Leiterplatte ist nach einem Aspekt der Erfindung auch ein Mikrofon angeordnet. Die Leiterplatte wird auch Platine oder printed circuit board genannt. Die Leiterplatte umfasst nach einem Aspekt der Erfindung weitere Bauteile zur Verarbeitung der Signale des Akustiksensors. Die Bauteile der Leiterplatte umfassen beispielsweise Logikbausteine wie etwa ASICS oder FPGAs. Beispielsweise realisiert ein Bauteil einen Hochpassfilter, der Luftschallwellen mit Frequenzen größer als 300 Hz passieren lässt. Mittels Filterfunktionen werden gesprochene Wörter und/oder Sätze aus mit dem Akustiksensor detektierten Umfeldgeräuschen gefiltert. Nach einem Aspekt der Erfindung werden die gefilterten Wörter und/oder Sätze mittels Verstärkerkreisen auf der Leiterplatte verstärkt, beispielsweise in ihrer Lautstärkenamplitude. Mittels Kompressorfunktionen wird ein Dynamikumfang eines Signals eingeschränkt. Die Bauteile sind beispielsweise direkt auf der Oberfläche der Leiterplatte montiert, beispielsweise gelötet, und werden auch surface mounted devices, abgekürzt SMD, genannt. Die Auswerteeinrichtung oder Bauteile der Leiterplatte sind für Fourier Transformation, Beamforming und/oder Erhalten eines Cepstrums ausgeführt, um die Richtung, aus der Geräusche und/oder Sprache erfasst werden, ein Annähern oder Entfernen von Geräuschen und/oder Sprache und/oder Intensitäten von Geräuschen und/oder Sprache zu bestimmen. Damit stellt das System fest, aus welcher Richtung und/oder Entfernung die gesprochenen Wörter und/oder Sätze kommen.According to one aspect of the invention, the evaluation device of the acoustic sensor is arranged on a printed circuit board. According to one aspect of the invention, a microphone is also arranged on the circuit board. The circuit board is also called a printed circuit board. According to one aspect of the invention, the circuit board comprises further components for processing the signals from the acoustic sensor. The components of the circuit board include, for example, logic modules such as ASICS or FPGAs. For example, one component implements a high-pass filter that allows airborne sound waves with frequencies greater than 300 Hz to pass. Using filter functions, spoken words and / or sentences are filtered from ambient noises detected by the acoustic sensor. According to one aspect of the invention, the filtered words and / or sentences are amplified by means of amplifier circuits on the circuit board, for example in terms of their volume amplitude. The dynamic range of a signal is limited by means of compressor functions. The components are, for example, mounted directly on the surface of the circuit board, for example soldered, and are also called surface mounted devices, abbreviated to SMD. The evaluation device or components of the circuit board are designed for Fourier transformation, beamforming and / or obtaining a cepstrum in order to determine the direction from which noises and / or speech are detected, an approximation or removal of noises and / or speech and / or intensities of noises and / or determine language. The system thus determines the direction and / or distance from which the spoken words and / or sentences are coming.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Akustiksensor als ein MEMS-Mikrofon realisiert. MEMS-Mikrofone sind miniaturisierte Mikrofone, die beispielsweise in SMD-Technik ausgeführt sind zum direkten Einsatz auf der Leiterplatte. MEMS-Mikrofone besitzen kleine Abmessungen und sind einfach industriell zu verarbeiten, beispielsweise können MEMS-Mikrofone in einem Reflow-Lötprozess bestückt werden.According to a further aspect of the invention, the acoustic sensor is implemented as a MEMS microphone. MEMS microphones are miniaturized microphones which, for example, are made using SMD technology for direct use on the circuit board. MEMS microphones have small dimensions and are easy to process industrially, for example MEMS microphones can be assembled in a reflow soldering process.
Die Auswerteeinrichtung umfasst einen oder mehrere zentrale Prozessoreinheiten. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Auswerteeinrichtung einen oder mehrere graphische Prozessoreinheiten mit Mikroarchitekturen, die Matrizen- und/oder Tensormultiplikationen, die beim Prozessieren von Maschinenlernmodellen ausgeführt werden, insbesondere beim Prozessieren von künstlichen neuronalen Netzwerken, optimieren. Beispielsweise umfasst die Auswerteeinrichtung Hardware Beschleuniger für Maschinenlernmodelle. Die Maschinenlernmodelle sind beispielsweise Gradienten basierte Lernmodelle. Das Maschinenlernmodell ist nach einem Aspekt der Erfindung ein Algorithmus, der in ein Computerprogramm implementiert ist. Die Prozessoreinheiten führen Instruktionen des Computerprogramms aus. Ferner umfasst die Auswerteeinrichtung einen Speicher. Der Speicher kann aus einem oder mehreren nicht-flüchtigen computerlesbaren Medien bestehen und umfasst mindestens einen Programmspeicherbereich und einen Datenspeicherbereich. Der Programmspeicherbereich und der Datenspeicherbereich können Kombinationen von verschiedenen Arten von Speicher umfassen, beispielsweise von einem Nur-Lese-Speicher, ROM = Read-Only Memory, und einem Direktzugriffsspeicher, RAM = Random Access Memory, z. B. dynamischer RAM DRAM oder synchron DRAM SDRAM.The evaluation device comprises one or more central processor units. According to a further aspect of the invention, the evaluation device comprises one or more graphic processor units with microarchitectures that optimize matrix and / or tensor multiplications that are carried out when processing machine learning models, in particular when processing artificial neural networks. For example, the evaluation device includes hardware accelerators for machine learning models. The machine learning models are, for example, gradient-based learning models. According to one aspect of the invention, the machine learning model is an algorithm which is implemented in a computer program. The processor units execute instructions from the computer program. The evaluation device also includes a memory. The memory can consist of one or more non-transitory computer-readable media and comprises at least a program storage area and a data storage area. The program memory area and the data memory area can comprise combinations of different types of memory, for example read-only memory, ROM = read-only memory, and random access memory, RAM = random access memory, e.g. B. dynamic RAM DRAM or synchronous DRAM SDRAM.
Das Endgerät ist an ein Netzwerk, beispielsweise ein Telekommunikationsnetzwerk, beispielsweise an ein 5G Technologie Netzwerk, oder mittels weiterer Arten der Funktechnologie, beispielsweise WLAN, an das Internet angeschlossen. Das Endgerät ist nach einem Aspekt der Erfindung ein mobiles Endgerät.The terminal device is connected to a network, for example a telecommunications network, for example a 5G technology network, or by means of other types of radio technology, for example WLAN, to the Internet. According to one aspect of the invention, the terminal is a mobile terminal.
Gemäß einer Ausführungsform stellt das Endgerät die gesprochenen Wörter und/oder Sätze dem Fahrzeughalter in einem Telefonanruf bereit. Damit wird in Echtzeit eine Sprachkommunikation mit dem Fahrzeughalter aufgebaut. Alternativ zu einem Telefonanruf wird mittels des Endgeräts eine Textkurzmitteilung übermittelt. Das Maschinenlernprogramm ist nach einem Aspekt der Erfindung trainiert und ausgeführt, erkannte Wörter und/oder Sätze in Texte, die mittels der Textkurzmitteilung übermittelt werden, umzuwandeln.According to one embodiment, the terminal provides the spoken words and / or sentences to the vehicle owner in a telephone call. Voice communication with the vehicle owner is thus established in real time. As an alternative to a telephone call, a short text message is transmitted by means of the terminal. According to one aspect of the invention, the machine learning program is trained and executed to convert recognized words and / or sentences into texts that are transmitted by means of the short text message.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst das System eine optische Erfassungseinrichtung. Die optische Erfassungseinrichtung erfasst den Fahrzeug externen Verkehrsteilnehmer im aktivierten Zustand des Systems erfasst. Die Auswerteeinrichtung authentifiziert basierend auf Signalen der optischen Erfassungseinrichtung den externen Verkehrsteilnehmer. Das System stellt die gesprochenen Wörter und/oder Sätze des externen Verkehrsteilnehmers in Abhängigkeit der Authentifizierung bereit.According to a further aspect of the invention, the system comprises an optical detection device. The optical detection device detects the vehicle external road user in the activated state of the system. The evaluation device authenticates the external road user based on signals from the optical detection device. The system provides the spoken words and / or sentences of the external road user as a function of the authentication.
Die optische Erfassungseinrichtung ist beispielsweise eine Kamera oder ein Lidar oder ein System umfassend Kameras und Lidare. Die Kamera ist nach einem Aspekt der Erfindung eine 3D Kamera, um Tiefeninformationen zu erhalten. Die optische Erfassungseinrichtung ist nach einem Aspekt der Erfindung eine optische Erfassungseinrichtung, die als Teil eines Fahrerassistenzsystems oder eines Fahrroboters an dem Fahrzeug angeordnet ist, beispielsweise als Kamera eines Innen- und/oder Außenraumbeobachtungssystems. Beispielsweise wird eine Dienstmarke des externen Verkehrsteilnehmers oder dessen Gesicht, auch FaceID genannt, erfasst. Nach einem Aspekt der Erfindung führt die Auswerteeinrichtung ein Bildobjekterkennungsalgorithmus aus, beispielsweise ein auf Objekterkennung trainiertes künstliches neuronales Netzwerk, um einen externen Verkehrsteilnehmer beispielsweise als Ordnungshüter, beispielsweise als Polizist, zu authentifizieren.The optical detection device is, for example, a camera or a lidar or a system comprising cameras and lidars. According to one aspect of the invention, the camera is a 3D camera in order to obtain depth information. According to one aspect of the invention, the optical detection device is an optical detection device which is arranged on the vehicle as part of a driver assistance system or a driving robot, for example as a camera of an interior and / or exterior monitoring system. For example, a badge of the external road user or their face, also called FaceID, is recorded. According to one aspect of the invention, the evaluation device executes an image object recognition algorithm, for example an artificial neural network trained in object recognition, in order to authenticate an external road user, for example as a law enforcement officer, for example as a police officer.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung fusioniert die Auswerteeinrichtung die Signale des Akustiksensors und die Signale der optischen Erfassungseinrichtung. According to a further aspect of the invention, the evaluation device merges the signals from the acoustic sensor and the signals from the optical detection device.
Das Endgerät stellt die gesprochenen Wörter und/oder Sätze dem Fahrzeughalter in einem Videoanruf bereit. Damit sieht der Fahrzeughalter den externen Verkehrsteilnehmer. Die Authentifizierung wird damit plausibilisiert.The terminal provides the spoken words and / or sentences to the vehicle owner in a video call. The vehicle owner thus sees the external road user. The authentication is thus checked for plausibility.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung speichert ein Speicher der Auswerteeinrichtung Klassen von authentifizierten Verkehrsteilnehmern, deren gesprochenen Wörter und/oder Sätze bereitgestellt werden sollen. Damit kann der Fahrzeughalter wählen, mit welchen Arten von externen Verkehrsteilnehmern er kommunizieren möchte. Beispielsweise kann der Fahrzeughalter mittels des Speichers der Auswerteeirichtung wählen, dass er nur mit externen Verkehrsteilnehmern kommunizieren möchte, die sich über Dienstmarke als Polizisten authentifizieren. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Zeit, innerhalb der die Authentifizierung aktiv sein soll, von dem Fahrzeughalter einstellbar.According to a further aspect of the invention, a memory of the evaluation device stores classes of authenticated road users, their spoken words and / or sentences should be provided. This allows the vehicle owner to choose which types of external road users he would like to communicate with. For example, the vehicle owner can use the memory of the evaluation device to choose that he only wants to communicate with external road users who authenticate themselves as police officers via a badge. According to a further aspect of the invention, the time within which the authentication is to be active can be set by the vehicle owner.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Authentifizierung von dem Fahrzeughalter aktivierbar und/oder deaktivierbar. Im Falle der deaktivierten Authentifizierung ist der Fahrzeughalter jeder Zeit von jeder Person über das Fahrzeug mittels externer Spracherkennung durch das erfindungsgemäße System erreichbar. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Fahrzeug beschädigt wurde. Auch wenn der Fahrzeughalter sein Fahrzeug kurzzeitig im Halteverbot abstellt, ist er bei deaktivierter Authentifizierung für alle Verkehrsteilnehmer über Sprachkommunikation erreichbar.According to a further aspect of the invention, the authentication can be activated and / or deactivated by the vehicle owner. In the case of the deactivated authentication, the vehicle owner can be reached at any time by any person via the vehicle by means of external speech recognition through the system according to the invention. This is particularly advantageous if a vehicle has been damaged. Even if the vehicle owner parks his vehicle for a short time in the no-parking zone, he can be reached by all road users via voice communication if authentication is deactivated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Schnittstelle eine Benutzungsschnittstelle. Die Benutzungsschnittstelle ist an der Karosserie oder an einer Scheibe des Fahrzeuges angeordnet. Die Benutzungsschnittstelle, auch human machine interface, abgekürzt HMI, genannt, ist beispielsweise ein Schalter oder ein Drücker, auch Button genannt. Die Benutzungsschnittstelle ist alternativ oder zusätzlich eine graphische Benutzungsschnittstelle in Form einer Fahrzeugscheibe, die als ein Touchscreen verwendet wird.According to a further embodiment of the invention, the interface is a user interface. The user interface is arranged on the body or on a window of the vehicle. The user interface, also called human machine interface, abbreviated to HMI, is, for example, a switch or a push button, also called a button. As an alternative or in addition, the user interface is a graphical user interface in the form of a vehicle window which is used as a touchscreen.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst das Maschinenlernprogramm ein konvolutionales neuronales Netzwerk, ein rekurrentes neuronales Netzwerk oder ein konvolutionales rekurrentes neuronales Netzwerk. In einem konvolutionalen neuronalen Netzwerk ist ein Neuron einer Schicht nur mit nächstgelegenen Neuronen der vorausgehenden Schicht verbunden mit demselben Satz von Gewichten für Neuronenverbindungen. Ein rekurrentes neuronales Netzwerk umfasst Verbindungen von Neuronen einer ersten Schicht von Neuronen zu Neuronen derselben und/oder einer zweiten Schicht von Neuronen. Rekurrente neuronale Netzwerke, die Verbindungen von Neuronen einer ersten Schicht von Neuronen zu Neuronen einer zweiten Schicht von Neuronen umfassen, entsprechen vereinfacht einem Netzwerk umfassend ein erstes Netzwerk und ein zweites Netzwerk. Dabei ist das zweite Netzwerk eine Kopie des ersten Netzwerks. Das erste Netzwerk gibt Informationen an das zweite Netzwerk. Damit können die aus einer Verarbeitung des ersten Netzwerks erhaltenen Informationen mit einer Aufgabe, die das zweite Netzwerk ausführen soll, verknüpft werden. Zum Beispiel sind die Informationen des ersten Netzwerks, das Bilddaten prozessiert, dass auf einem Bild Personen angeordnet sind und dass Person A weiter analysiert werden soll. Die Aufgabe des zweiten Netzwerks besteht darin, Gesichter von Personen zu identifizieren. Mit den Informationen des ersten Netzwerks wird das zweite Netzwerk das Gesicht der Person A identifizieren. Als ein weiteres Beispiel prädiziert das erste Netzwerk die Position eines Objekts, gibt diese Prädiktion weiter an das zweite Netzwerk, das zusätzlich Informationen über die tatsächliche Position des Objekts zu diesem Zeitpunkt bekommt, und so weiter.According to one aspect of the invention, the machine learning program comprises a convolutional neural network, a recurrent neural network or a convolutional recurrent neural network. In a convolutional neural network, a neuron of one layer is only connected to nearest neurons of the previous layer with the same set of weights for neuron connections. A recurrent neural network comprises connections from neurons of a first layer of neurons to neurons of the same and / or a second layer of neurons. Recurrent neural networks, which comprise connections from neurons of a first layer of neurons to neurons of a second layer of neurons, in simplified terms correspond to a network comprising a first network and a second network. The second network is a copy of the first network. The first network gives information to the second network. The information obtained from processing in the first network can thus be linked to a task that the second network is to carry out. For example, the information of the first network that processes image data is that people are arranged on an image and that person A should be analyzed further. The task of the second network is to identify people's faces. With the information from the first network, the second network will identify person A's face. As a further example, the first network predicts the position of an object, forwards this prediction to the second network, which also receives information about the actual position of the object at this point in time, and so on.
Bei rekurrenten neuronalen Netzwerken, die mehrere Kopien eines ersten Netzwerkes umfassen, tritt das Problem von Langzeit-Abhängigkeiten, im Englischen als Long-Term Dependencies bezeichnet, auf. Eine ausführliche Beschreibung dieser Long-Term Dependencies ist in Gers Felix A., Schmidhuber Jürgen A. und Cummins Fred A. , „Learning to Forget: Continual Prediction with LSTM“, Neural Comput. , October 2000, Volume
Dieses Problem wird von Lang-Kurz-Zeit-Gedächtnis-Netzwerken, im Englischen als Long Short Term Memory networks, abgekürzt LSTMs, gelöst. Lang-Kurz-Zeit-Gedächtnis-Netzwerke sind eine spezielle Art von rekurrenten neuronalen Netzwerken, durch die Langzeit-Abhängigkeiten vermieden werden. Vereinfacht ausgedrückt sind Lang-Kurz-Zeit-Gedächtnis-Netzwerke darauf programmiert, Informationen über längere Lücken zu speichern. Eine ausführliche Diskussion von Lang-Kurz-Zeit-Gedächtnis-Netzwerken, abgekürzt LSTM, findet sich in S. Hochreiter, J. Schmidhuber, „Long Short-Term Memory“, Neural Computation 9 (8): 1735-1780, 1997 in Kapitel
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kontaktiert der Ordnungshüter den Fahrzeughalter mittels der Sprachkommunikation für den Fall, dass das führerlose Straßenfahrzeug ordnungswidrig geparkt wurde, eine bezahlte Parkdauer abgelaufen ist, das Straßenfahrzeug beschädigt wurde oder Gefahr im Verzug besteht. Der Ordnungshüter informiert den Fahrzeughalter über den Zustand des Straßenfahrzeuges und/oder fordert den Fahrzeughalter auf, das Straßenfahrzeug zu bewegen.According to a further embodiment of the invention, the law enforcement officer contacts the vehicle owner by means of voice communication in the event that the driverless road vehicle has been parked improperly, a paid parking period has expired, the road vehicle has been damaged or there is a risk of delay. The law enforcement officer informs the vehicle owner about the condition of the Road vehicle and / or asks the vehicle owner to move the road vehicle.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind der Akustiksensor und/oder die Auswerteeinrichtung oder die Leiterplatte umfassend den Akustiksensor und die Auswerteeinrichtung in einem Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse schützt die Leiterplatte und deren Bauteile vor mechanischen und/oder thermischen Einflüssen. Das Gehäuse umfasst Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, um das Gehäuse und die Vorrichtung an einem Steuergerät oder an einem Straßenfahrzeug zu befestigen.According to a further aspect of the invention, the acoustic sensor and / or the evaluation device or the circuit board comprising the acoustic sensor and the evaluation device are arranged in a housing. The housing protects the circuit board and its components from mechanical and / or thermal influences. The housing comprises fastening means, for example screws, in order to fasten the housing and the device to a control device or to a road vehicle.
Zusammenfassend wird mittels des erfindungsgemäßen Systems und Verfahrens wird der Fahrzeughalter eines Straßenfahrzeuges, welches widerrechtlich abgestellt wurde, vom Ordnungshüter direkt kontaktiert. Um Missbrauch zu verhindern, authentifiziert sich der Ordnungshüter an dem Straßenfahrzeug, beispielsweise über eine Dienstmarke oder FaceID, beispielsweise mittels einer im Fahrzeug sich befindlichen Kamera. Zur Aktivierung des Systems wird eine Benutzungsschnittstelle, beispielsweise ein Button, betätigt. War die Authentifizierung erfolgreich, wird eine Direktverbindung zu einem hinterlegten Telefon des Fahrzeughalters aufgebaut. Der Ordnungshüter kann den Fahrzeughalter zur unverzüglichen Bewegung des Straßenfahrzeugs auffordern. Ein Bußgeld fällt damit nicht an. Die Authentifizierung kann der Fahrzeughalter selbst aktivieren oder deaktivieren. Das System kann auch über die Sprache des externen Verkehrsteilnehmers aktiviert werden. Über die Sprache des externen Verkehrsteilnehmers wird das System damit aufgeweckt, auch wake up on standby genannt.In summary, the vehicle owner of a road vehicle that has been illegally parked is contacted directly by the security guard by means of the system and method according to the invention. In order to prevent misuse, the law enforcement officer authenticates himself on the road vehicle, for example via a service badge or FaceID, for example by means of a camera located in the vehicle. To activate the system, a user interface, for example a button, is actuated. If the authentication was successful, a direct connection to a stored telephone of the vehicle owner is established. The law enforcement officer can request the vehicle owner to move the road vehicle immediately. There is therefore no fine. The vehicle owner can activate or deactivate the authentication himself. The system can also be activated via the voice of the external road user. The system is woken up via the language of the external road user, also known as wake up on standby.
Die Erfindung wird beispielhaft in
Ferner umfasst das System
Das System
Das System umfasst außerdem eine optische Erfassungseinrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- FahrzeughalterVehicle owner
- 22
- StraßenfahrzeugRoad vehicle
- 33
- Wort/SatzWord / sentence
- 44th
- externer Verkehrsteilnehmerexternal road users
- 1010
- Systemsystem
- 1111
- AkustiksensorAcoustic sensor
- 1212th
- BefestigungsanordnungMounting arrangement
- 1313th
- AuswerteeinrichtungEvaluation device
- 1414th
- MaschinenlernmodellMachine learning model
- 1515th
- Schnittstelleinterface
- 1616
- EndgerätTerminal
- 1717th
- optische Erfassungseinrichtungoptical detection device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016006802 A1 [0002]DE 102016006802 A1 [0002]
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