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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Funktionalität von Hard- und Software zur Audiosignalverarbeitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
US 2016/0127845 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung einer Störung eines akustischen Sensors eines mikroelektromechanischen Systems bekannt. Dabei wird ein akustisches Signals über eine Öffnung eines Hohlraums, der den akustischen Sensor umschließt, empfangen. Eine Störung des akustischen Sensors wird auf der Grundlage einer oder mehrerer Eigenschaften des Sensors in Reaktion auf das akustische Signal ermittelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Überwachung einer Funktionalität von Hard- und Software zur Audiosignalverarbeitung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einem Verfahren zur Überwachung einer Funktionalität von Hard- und Software zur Audiosignalverarbeitung für einen Einsatz im Zusammenhang mit sicherheitsrelevanten Anwendungen in einem Fahrzeug wird erfindungsgemäß in einem initialen akustischen Test mittels eines Akustikgenerators ein akustisches Testsignal ausgegeben und mittels eines Algorithmus erkannt. Während eines Betriebs des Fahrzeugs werden mittels einer Audiosignalverarbeitungseinheit des Fahrzeugs zyklisch oder permanent Testsignale generiert und mittels der Audiosignalverarbeitungseinheit in einen zu erkennenden und im Fahrzeug ausgegebenen Audiodatenstrom eingemischt und mittels des Algorithmus erkannt. Mittels der Audiosignalverarbeitungseinheit werden ein zur Erkennung der Testsignale verwendetes Mikrofon und eine Mikrofondatenverarbeitung permanent überwacht und mittels eines Korrelationsfilters wird ein generiertes Rauschsignal mit dem zu erkennenden Audiodatenstrom korreliert.
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Das Verfahren ermöglicht eine Nutzung von nicht sicherheitskonformer Hardware und Algorithmik für einen Einsatz in Anwendungen, welche sicherheitsrelevant, beispielsweise nach dem so genannten Automotive Safety Integrity Level, kurz ASIL, sind. Beispielsweise kann ein Algorithmus für eine Sirenenerkennung, welcher für Fahrerassistenzsysteme ohne Sicherheitsrelevanz entwickelt wurde, in autonomen Fahrzeugen eingesetzt werden, obwohl für das autonome Fahrzeug ein Automotive Safety Integrity Level höher als QM erreicht werden muss.
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Somit ermöglicht das Verfahren die Benutzung vorhandener Algorithmik, welche ohne Sicherheitshintergrund entwickelt wurde und auf einer nicht sicherheitskonformen Plattform ausgeführt wird, in Zusammenhang mit einer sicherheitsrelevanten Applikation. Dadurch wird vermieden, dass eine Ausführungsplattform selbst konzeptionell angepasst werden muss. Weiterhin ist keine zusätzliche Hardware, wie beispielsweise Mikrofone oder Audioelektronik, in einem sicheren Steuergerät erforderlich, da eine bereits vorhandene Mikrofon- und Audiohardware genutzt werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Draufsicht einer Verkehrssituation,
- 2 schematisch ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Vorrichtung zur akustischen Signalerkennung,
- 3 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur akustischen Signalerkennung,
- 4 schematisch ein Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß 3 während eines Initialtests,
- 5 schematisch ein Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß 3 während eines zyklischen akustischen Tests und
- 6 schematisch ein Blockschaltbild der Vorrichtung gemäß 3 während eines permanenten akustischen Tests.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch eine Draufsicht einer Verkehrssituation dargestellt, wobei ein Fahrzeug 1 bevorrechtigt eine Kreuzung überfahren möchte. Das Fahrzeug 1 ist beispielsweise zu einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fahrbetrieb ausgebildet.
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Der Kreuzung und dem Fahrzeug 1 nähert sich von links ein Einsatzfahrzeug 2 mit aktiviertem Einsatzsignal, welches insbesondere ein in den 2 bis 6 dargestelltes typgleiches oder ähnliches Sirenensignal S1 bis Sn umfasst. Ausgehend vom Fahrzeug 1 ist eine Sicht auf das Einsatzfahrzeug 2 durch ein Umgebungsobjekt 3 verdeckt.
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Um eine Kollision mit dem Einsatzfahrzeug 2 zu vermeiden, ist ein Abbremsen des Fahrzeugs 1 erforderlich, wobei aufgrund der verdeckten Sicht das Sirenensignal S1 bis Sn erkannt werden muss, um eine automatische Bremsung während eines automatisierten Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1 auszuführen.
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Erfolgt diese Erkennung gemäß dem so genannten Automotive Safety Integrity Level ASIL größer als ein so genannter Level QM, ist zusätzlich auch eine Erkennung von so genannten Falsch-Negativen erforderlich. Hierbei ist auch eine Erkennung einer verminderten Erkennungsleistung, beispielsweise eines in seiner Funktion beeinträchtigten Mikrofons 5, erforderlich. Optional ist eine Erkennung einer Bewegungsrichtung des Sirenensignals S1 bis Sn, insbesondere ein Herannahen oder eine Entfernung, möglich.
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2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 4 zur akustischen Signalerkennung für ein Fahrzeug 1, wobei die Vorrichtung 4 Bestandteil des Fahrzeugs 1 ist.
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Die Vorrichtung 4 umfasst ein Mikrofon 5, welches in einem Fahrzeuginnenraum oder außerhalb am Fahrzeug 1 angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 4 eine fahrzeugeigene Audiosignalverarbeitungseinheit 6 und einen Zentralrechner 7 zur Ausführung eines hochautomatisierten Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1. In der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 wird ein Algorithmus A zu einer Sirenenerkennung ausgeführt, wobei hierzu mittels des Mikrofons 5 Sirenensignale S1 bis Sn erfasst werden und der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 zugeführt werden. Da die Audiosignalverarbeitungseinheit 6 keine sicherheitskonforme Hardware und Algorithmik für einen Einsatz in Anwendungen für hochautomatsiertes Fahren, welche sicherheitsrelevant, beispielsweise nach dem so genannten Automotive Safety Integrity Level ASIL, darstellt, kann diese hierbei nur mit dem Level QM realisieren.
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Um eine Sirenerkennung nach dem Automotive Safety Integrity Level ASIL größer als Level QM zu generieren, wird mittels des Zentralrechners 7 ein übergeordnetes Monitoring M realisiert, um die Audiosignalverarbeitungseinheit 6, das Mikrofon 5 und den Algorithmus A zu überwachen. In diesem Monitoring M wird bzw. werden ein initiales Monitoring mit einem Test und/oder kontinuierliches Monitoring mit zwei Tests durchgeführt. Weiterhin werden mittels des Zentralrechners 7 Reaktionen R abgeleitet, welche beim hochautomatisierten Fahrbetrieb auf das jeweils erkannte Sirenensignal S1 bis Sn erfolgen sollen. Zur Übertragung der erkannten Sirenensignale S1 bis Sn von der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 zum Zentralrechner 7 sind mehrere Signalschnittstellen l1 bis 13 vorgesehen.
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In 3 ist ein Blockschaltbild eines weiteren möglichen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 4 zur akustischen Signalerkennung dargestellt, welche zusätzlich zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einen in dem oder an dem Fahrzeug 1 angeordneten Lautsprecher 8, eine in der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 ausgebildete Audioquelle 9, zwei in der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 ausgebildete Audiomischer 13, 14, einen in dem Zentralrechner 7 ausgebildeten Korrelationsfilter 10, eine in dem Zentralrechner 7 ausgebildete Lautstärkeregelung 11 und einen ebenfalls in dem Zentralrechner 7 ausgebildeten Akustikgenerator 12 zur Erzeugung eines Testsignals T, eines Rauschsignals N und der Sirenensignale S1 bis Sn. Der in der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 ausgeführte Algorithmus A ist zur Erkennung eines Testsignals T ausgebildet.
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Zwischen der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 und dem Zentralrechner 7 sind Signalschnittstellen l1 bis l4 zur Übertragung der Sirenensignale S1 bis Sn und/oder des Testsignals T ausgebildet. Weiterhin können zwischen der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 und dem Zentralrechner 7 sowie innerhalb der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 und des Zentralrechners 7 verschiedene Audiodatenströme AS1 bis AS10 erzeugt werden. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung 4 gemäß 3 während einer Ausführung eines Initialtests, mittels welchem eine Gesamtfunktion der Vorrichtung 4 für die Sirenenerkennung vor einem Fahrtantritt des Fahrzeugs 1 sichergestellt werden soll. Der Initialtest wird dabei beispielsweise während eines Startvorgangs des Fahrzeugs 1 durchgeführt.
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Dabei werden mittels des Akustikgenerators 12 unterschiedliche Sirenensignale S1 bis Sn, das heißt unterschiedliche Sirenentypen, als Audiodatenstrom AS6 an die Audiosignalverarbeitungseinheit 6 gesendet, welche diese als Audiodatenstrom AS8 an den Lautsprecher 8 übermittelt. Der Lautsprecher 8 gibt das jeweilige Sirenensignal S1 bis Sn aus und dieses wird vom Mikrofon 5 erfasst. Das Mikrofon 5 sendet das erfasste Sirenensignal S1 bis Sn als Audiodatenstrom AS9, AS10 an den Algorithmus A, welcher dieses erkennt und dies über die entsprechende Signalschnittstelle l1 bis 14 an das Monitoring M kommuniziert.
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Der so ausgeführte Initialtest stellt einen aktiven akustischen Test dar, welcher insbesondere dann durchgeführt wird, wenn sich kein Insasse im Fahrzeug 1 befindet.
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In 5 ist ein Blockschaltbild der Vorrichtung 4 gemäß 3 während einer Ausführung eines zyklischen akustischen Tests dargestellt, mittels welchem eine Ausführung des Algorithmus A während eines Betriebs des Fahrzeugs 1 sichergestellt werden soll. Der zyklische akustische Test wird dabei beispielsweise zyklisch während einer Fahrt des Fahrzeugs 1 durchgeführt.
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Dabei wird mittels des Akustikgenerators 12 ein Testsignal T als Audiodatenstrom AS2 an die Audiosignalverarbeitungseinheit 6 gesendet, welche diesen mittels des Audiomischers 13 in Audiodaten des Algorithmus A einmischt und als Audiodatenstrom AS10 diesen übermittelt. Der Algorithmus A erkennt das Testsignal T und kommuniziert dies über die entsprechende Signalschnittstelle l1 bis l4 an das Monitoring M. Dieser Test ist für einen Insassen des Fahrzeugs 1 nicht wahrnehmbar.
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6 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung 4 gemäß 3 während einer Ausführung eines permanenten akustischen Tests, mittels welchem eine Überwachung des Mikrofons 5 und einer Mikrofondatenverarbeitung während eines Betriebs des Fahrzeugs 1 sichergestellt werden soll. Der permanente akustische Test wird dabei beispielsweise permanent während einer Fahrt des Fahrzeugs 1 durchgeführt.
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Dabei wird mittels des Akustikgenerators 12 ein Rauschsignal N als Audiodatenstrom AS6 an die Audiosignalverarbeitungseinheit 6 gesendet, welche diese als Audiodatenstrom AS8 an den Lautsprecher 8 übermittelt. Der Lautsprecher 8 gibt das Rauschsignal N aus und dieses wird vom Mikrofon 5 erfasst. Das Mikrofon 5 sendet das erfasste Rauschsignal N als Audiodatenstrom AS9 an die Audiosignalverarbeitungseinheit 6, welche dieses als Audiodatenstrom AS1 an den Korrelationsfilter 10 des Zentralrechners 7 übermittelt. Der Korrelationsfilter 10 vergleicht das generierte und ihm mit dem Audiodatenstrom AS3 übermittelte Rauschsignal N mit dem von der Audiosignalverarbeitungseinheit 6 übermittelten Rauschsignal N.
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In Abhängigkeit eines Ergebnisses der mittels des Korrelationsfilters 10 durchgeführten Korrelation und/oder in Abhängigkeit einer Lautstärke von im Fahrzeuginnenraum vorhandenen Geräuschen wird die Lautstärke des mittels des Akustikgenerators 12 erzeugten Rauschsignals N geregelt. Dadurch kann eine Korrelation des Audiodatenstroms AS6 mit dem Audiodatenstrom AS1 nachgewiesen werden, ohne dass dies für Fahrzeuginsassen wahrnehmbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Einsatzfahrzeug
- 3
- Umgebungsobjekt
- 4
- Vorrichtung
- 5
- Mikrofon
- 6
- Headunit
- 7
- Zentralrechner
- 8
- Lautsprecher
- 9
- Audioquelle
- 10
- Korrelationsfilter
- 11
- Lautstärkeregelung
- 12
- Akustikgenerator
- 13
- Audiomischer
- 14
- Audiomischer
- A
- Algorithmus
- ASIL
- Automotive Safety Integrity Level
- AS1 bis AS10
- Audiodatenstrom
- l1 bis l4
- Signalschnittstelle
- M
- Monitoring
- N
- Rauschsignal
- R
- Reaktion
- S1 bis Sn
- Sirenensignal
- T
- Testsignal
- QM
- Level
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0127845 A1 [0002]
