DE102020003669A1 - Method for testing a sound input device for manipulation, control device set up to carry out such a method, sound input device with such a control device and motor vehicle with such a sound input device - Google Patents

Method for testing a sound input device for manipulation, control device set up to carry out such a method, sound input device with such a control device and motor vehicle with such a sound input device Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer Schalleingabevorrichtung (3) auf eine Manipulation, wobei- mittels eines schallempfindlichen Sensors (5) der Schalleingabevorrichtung (3) ein Schallsignal (S) empfangen wird, wobei- während des Empfangs des Schallsignals (S) mittels eines lichtempfindlichen Sensors (7) der Schalleingabevorrichtung (3) ein Lichtsignal (L) empfangen wird, wobei- das empfangene Schallsignal (S) mit dem gleichzeitig empfangenen Lichtsignal (L) verglichen wird, und wobei anhand des Vergleichs festgestellt wird, ob eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung (3) vorliegt.The invention relates to a method for checking a sound input device (3) for manipulation, whereby a sound signal (S) is received by means of a sound-sensitive sensor (5) of the sound input device (3), during which the sound signal (S) is received by means of a light-sensitive sensor (7) of the sound input device (3), a light signal (L) is received, the received sound signal (S) being compared with the simultaneously received light signal (L), and the comparison being used to determine whether a manipulation of the sound input device (3) is present.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen einer Schalleingabevorrichtung auf eine Manipulation, eine Steuereinrichtung eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Schalleingabevorrichtung mit einer solchen Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Schalleingabevorrichtung.The invention relates to a method for checking a sound input device for manipulation, a control device set up to carry out such a method, a sound input device with such a control device and a motor vehicle with such a sound input device.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 10 2014 207 437 A1 geht ein Spracherkennungssystem mit einer Mehrzahl an Mikrofonen hervor. Die Mikrofone mit unterschiedlicher Frequenzdynamik sind mit einem Prozessor gekoppelt, welcher dazu ausgebildet ist, auf Basis der Mikrofonsignale ein gesprochenes Wort zu erkennen. Der Prozessor klassifiziert das gesprochene Wort und wichtet die Signale von den Mikrofonen auf Basis der Klassifizierung des gesprochenen Wortes. Des Weiteren geht aus der Veröffentlichung „Light Commands: Laser-Based Audio Injection on Voice-Controllable Sytems“ von Takeshi Sugawara (https://lightcommands.com/20191104-Light-Commands.pdf) ein Verfahren zur Manipulation von Schalleingabevorrichtungen mittels eines Lasers hervor. In aktuellen und zukünftigen Fahrzeugen ist die Sprachbedienung ein essenzielles Merkmal. Mittels einer laserbasierten Manipulation von Schalleingabevorrichtungen werden ein mannigfaltiger Missbrauch und gefährliche Eingriffe in den Betrieb eines Fahrzeugs ermöglicht. Bekannte Verfahren zum Prüfen einer Schalleingabevorrichtung auf Manipulation mittels zusätzlicher Schalleingabevorrichtungen sind bei dem Betrieb von Fahrzeugen nicht vorteilhaft.From the German Offenlegungsschrift with the publication number DE 10 2014 207 437 A1 discloses a speech recognition system with a plurality of microphones. The microphones with different frequency dynamics are coupled to a processor which is designed to recognize a spoken word on the basis of the microphone signals. The processor classifies the spoken word and weights the signals from the microphones based on the classification of the spoken word. In addition, the publication "Light Commands: Laser-Based Audio Injection on Voice-Controllable Systems" by Takeshi Sugawara (https://lightcommands.com/20191104-Light-Commands.pdf) provides a method for manipulating sound input devices using a laser emerged. Voice control is an essential feature in current and future vehicles. By means of a laser-based manipulation of sound input devices, manifold misuse and dangerous interventions in the operation of a vehicle are made possible. Known methods for checking a sound input device for manipulation by means of additional sound input devices are not advantageous in the operation of vehicles.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Prüfen einer Schalleingabevorrichtung auf eine Manipulation, eine Steuereinrichtung eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens, eine Schalleingabevorrichtung mit einer solchen Steuereinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Schalleingabevorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The invention is therefore based on the object of creating a method for checking a sound input device for manipulation, a control device set up to carry out such a method, a sound input device with such a control device and a motor vehicle with such a sound input device, the disadvantages mentioned being at least partially eliminated , are preferably avoided.
The object is achieved in that the present technical teaching is provided, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Prüfen einer Schalleingabevorrichtung auf eine Manipulation geschaffen wird. Dabei wird mittels eines schallempfindlichen Sensors der Schalleingabevorrichtung ein Schallsignal empfangen. Während des Empfangs des Schallsignals wird mittels eines lichtempfindlichen Sensors der Schalleingabevorrichtung ein Lichtsignal empfangen. Das empfangene Schallsignal wird mit dem gleichzeitig empfangenen Lichtsignal verglichen und anhand dieses Vergleichs wird festgestellt, ob eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung vorliegt. Mithilfe dieses Verfahrens ist es vorteilhaft möglich, kontinuierlich empfangene Schall- und Lichtsignale zu vergleichen. Legt der Vergleich nahe, dass das empfangene Schallsignal durch das gleichzeitig empfangene Lichtsignal erzeugt wurde, kann mit hoher Sicherheit auf eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung geschlossen werden. Vorzugsweise wird das Schallsignal, bei welchem eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung erkannt wurde, nicht beachtet.The object is achieved in particular by creating a method for checking a sound input device for manipulation. A sound signal is received by means of a sound-sensitive sensor of the sound input device. While the sound signal is being received, a light signal is received by means of a light-sensitive sensor of the sound input device. The sound signal received is compared with the light signal received at the same time, and this comparison is used to determine whether the sound input device has been manipulated. With the help of this method, it is advantageously possible to compare continuously received sound and light signals. If the comparison suggests that the sound signal received was generated by the light signal received at the same time, it can be concluded with a high degree of certainty that the sound input device has been manipulated. The sound signal, in which manipulation of the sound input device was detected, is preferably ignored.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das gleichzeitig empfangene Lichtsignal mittels einer Amplitudendemodulation analysiert wird, wobei das demodulierte Lichtsignal mit dem Schallsignal verglichen wird.According to a development of the invention it is provided that the simultaneously received light signal is analyzed by means of an amplitude demodulation, the demodulated light signal being compared with the sound signal.

Modulation beschreibt einen Vorgang, bei dem ein niederfrequentes Nutzsignal durch einen hochfrequenten Träger dargestellt wird. Dementsprechend beschreibt die Demodulation einen Vorgang, bei dem aus einem hochfrequenten Träger ein niederfrequentes Nutzersignal gewonnen wird. Die bevorzugte Art der Modulation und der Demodulation basiert auf der Variation der Amplitude des hochfrequenten Trägers. Damit ist es möglich eine in einem Schallsignal enthaltene Information mittels eines Lichtsignals darzustellen.Modulation describes a process in which a low-frequency useful signal is represented by a high-frequency carrier. Accordingly, demodulation describes a process in which a low-frequency user signal is obtained from a high-frequency carrier. The preferred type of modulation and demodulation is based on the variation of the amplitude of the high frequency carrier. It is thus possible to display information contained in a sound signal by means of a light signal.

Die Amplitudendemodulation ist eine einfache und weitverbreitete Technik zur Extraktion eines niederfrequentes Nutzsignals aus einem hochfrequenten Träger. Damit ist es in einfacher Weise möglich, aus dem empfangenen Lichtsignal ein Schallsignal zu extrahieren. Dieses extrahierte Schallsignal kann schnell und zuverlässig mit dem empfangenen Schallsignal verglichen werden.Amplitude demodulation is a simple and widespread technique for extracting a low-frequency useful signal from a high-frequency carrier. It is thus possible in a simple manner to extract a sound signal from the received light signal. This extracted sound signal can be compared quickly and reliably with the received sound signal.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zusätzlich ein Umgebungslichtsignal breitspektral aufgenommen wird. Das Umgebungslichtsignal wird von dem gleichzeitig empfangenen Lichtsignal abgezogen, wobei ein reduziertes Lichtsignal erhalten wird. Dieses reduzierte Lichtsignal wird für den Vergleich mit dem Schallsignal verwendet. Das reduzierte Lichtsignal ist unabhängig vom Umgebungslichtsignal. Damit ist eine genauere und zuverlässigere Prüfung auf Manipulation der Schalleingabevorrichtung mittels eines Vergleichs des Schallsignals und des reduzierten Lichtsignals möglich.According to a further development of the invention it is provided that an ambient light signal is additionally recorded in a broad spectrum. The ambient light signal is subtracted from the simultaneously received light signal, a reduced light signal being obtained. This reduced light signal is used for the comparison with the sound signal. The reduced light signal is independent of the ambient light signal. This enables a more precise and more reliable check for manipulation of the sound input device by means of a comparison of the sound signal and the reduced light signal.

Die Aufgabe wird auch gelöst, in dem eine Steuereinrichtung geschaffen wird, die eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren oder ein Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise als Recheneinrichtung, besonders bevorzugt als Computer, oder als Steuergerät, insbesondere als Steuergerät eines Fahrzeugs, ausgebildet. In Zusammenhang mit der Steuereinrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.The object is also achieved by creating a control device which is set up to carry out a method according to the invention or a method according to one of the embodiments described above. The Control device is preferably designed as a computing device, particularly preferably as a computer, or as a control device, in particular as a control device of a vehicle. In connection with the control device, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the method.

Die Steuereinrichtung ist bevorzugt einerseits mit dem schallempfindlichen Sensor und andererseits mit dem lichtempfindlichen Sensor wirkverbunden und eingerichtet zu deren Ansteuerung.The control device is preferably operatively connected on the one hand to the sound-sensitive sensor and on the other hand to the light-sensitive sensor and is set up to control them.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eingerichtet ist um erkannte Manipulationen zu speichern. Damit kann vorteilhaft eine Datenbank, welche erkannte Manipulationen enthält, geschaffen werden. Zukünftige Manipulationen mittels eines ähnlichen oder identischen Lichtsignals können unter Verwendung der Datenbank noch schneller und effektiver erkannt werden.According to a development of the invention, it is provided that the control device is set up to store detected manipulations. A database which contains detected manipulations can thus advantageously be created. Future manipulations by means of a similar or identical light signal can be recognized even faster and more effectively using the database.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Schalleingabevorrichtung geschaffen wird, die einen schallempfindlichen Sensor, einen lichtempfindlichen Sensor und eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung oder eine Steuereinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweist. In Zusammenhang mit der Schalleingabevorrichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren und der Steuereinrichtung erläutert wurden.The object is also achieved by creating a sound input device which has a sound-sensitive sensor, a light-sensitive sensor and a control device according to the invention or a control device according to one of the exemplary embodiments described above. In connection with the sound input device, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the method and the control device.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalleingabevorrichtung derart eingerichtet ist, dass der schallempfindliche Sensor und der lichtempfindliche Sensor einander benachbart angeordnet sind. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem schallempfindlichen Sensor und dem lichtempfindlichen Sensor weniger als 1 cm. Vorzugsweise sind der schallempfindliche Sensor der lichtempfindliche Sensor derart beabstandet, dass ein Laserstrahl jederzeit beide Sensoren gleichzeitig beleuchtet.According to a development of the invention it is provided that the sound input device is set up in such a way that the sound-sensitive sensor and the light-sensitive sensor are arranged adjacent to one another. The distance between the sound-sensitive sensor and the light-sensitive sensor is preferably less than 1 cm. The sound-sensitive sensor and the light-sensitive sensor are preferably spaced apart in such a way that a laser beam illuminates both sensors simultaneously at all times.

Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schalleingabevorrichtung oder einer Schalleingabevorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren, der Steuereinrichtung und der Schalleingabevorrichtung erläutert wurden.Finally, the object is also achieved by creating a motor vehicle with a sound input device according to the invention or a sound input device according to one of the exemplary embodiments described above. In connection with the motor vehicle, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the method, the control device and the sound input device.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer Schalleingabevorrichtung,
  • 2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Steuereinrichtung, welche in einer Schalleingabevorrichtung verbaut ist, und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Amplitudendemodulation eines Lichtsignals zur Erzeugung eines Schallsignals.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle with an embodiment of a sound input device,
  • 2 a schematic representation of the functioning of a control device which is built into a sound input device, and
  • 3 a schematic representation of an amplitude demodulation of a light signal for generating a sound signal.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer Schalleingabevorrichtung 3. Die Schalleingabevorrichtung 3 enthält einen schallempfindlichen Sensor 5 und einen lichtempfindlichen Sensors 7. Der schallempfindlichen Sensor 5 kann sowohl durch Schallwellen als auch durch Lichtwellen angeregt werden. Der lichtempfindlichen Sensors 7 wird ausschließlich durch Lichtwellen angeregt. Die Schalleingabevorrichtung 3 vergleicht ein Schallsignal S, welches mittels des schallempfindlichen Sensors 5 empfangen wird, mit einem Lichtsignal L, welches mittels des lichtempfindlichen Sensors 7 gleichzeitig mit dem Schallsignal S empfangen wird. Anhand des Vergleichs wird festgestellt, ob eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung 3 vorliegt. Eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung 3 liegt dann vor, wenn ein Lichtsignal L den schallempfindlichen Sensor 5 derart anregt, dass ein Signal entsteht, welches dem Schallsignal S entspricht.
2 zeigt eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer Steuereinrichtung 13, welche in der Schalleingabevorrichtung 3 verbaut ist. Der schallempfindliche Sensor 5 leitet ein Schallsignal S weiter zu einer Vergleichseinheit 15. Der lichtempfindliche Sensor 7 leitet ein Lichtsignal L weiter zu der Vergleichseinheit 15. In der Vergleichseinheit 15 wird das empfangene Schallsignal S mit dem gleichzeitig empfangenen Lichtsignal L verglichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird zunächst ein Umgebungslichtsignal vom empfangenen Lichtsignal L abgezogen. Dann wird vorzugsweise eine Amplitudendemodulation des Lichtsignals L durchgeführt. Anschließend wird das demodulierte Lichtsignal L mit dem Schallsignal S verglichen. Sind die beiden Signale ähnlich, insbesondere identisch, wird eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung 3 erkannt. Das empfangene Lichtsignal L wird dann, in einer bevorzugten Ausgestaltung, in einem ersten Weiterverarbeitungsschritt 17 im Speicher 19 gespeichert. Sind die beiden Signale nicht ähnlich, dann wird das empfangene Schallsignal S in einem zweiten Weiterverarbeitungsschritt 21 ausgegeben. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a motor vehicle 1 with an embodiment of a sound input device 3 . The sound input device 3 contains a sound-sensitive sensor 5 and a light sensitive sensor 7th . The sound-sensitive sensor 5 can be excited both by sound waves and by light waves. The light sensitive sensor 7th is only excited by light waves. The sound input device 3 compares a sound signal S. , which by means of the sound-sensitive sensor 5 is received with a light signal L. , which by means of the light-sensitive sensor 7th at the same time as the sound signal S. Will be received. The comparison is used to determine whether a manipulation of the sound input device 3 present. A manipulation of the sound input device 3 is present when a light signal L. the sound-sensitive sensor 5 stimulates in such a way that a signal is generated which corresponds to the sound signal S. corresponds.
2 shows a schematic representation of the functioning of a control device 13th which are in the sound input device 3 is installed. The sound-sensitive sensor 5 conducts a sound signal S. continue to a comparison unit 15th . The light sensitive sensor 7th directs a light signal L. continue to the comparison unit 15th . In the comparison unit 15th becomes the sound signal received S. with the light signal received at the same time L. compared. In a preferred embodiment, an ambient light signal is initially generated from the received light signal L. deducted. Amplitude demodulation of the light signal is then preferred L. carried out. Then the demodulated light signal L. with the sound signal S. compared. If the two signals are similar, in particular identical, the sound input device will be manipulated 3 recognized. The received light signal L. is then, in a preferred embodiment, in a first further processing step 17th In the storage room 19th saved. If the two signals are not similar, then the sound signal received is S. in a second further processing step 21st issued.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Amplitudendemodulation eines Lichtsignals L zur Erzeugung eines Schallsignals S. Bei der Amplitudendemodulation wird eine Hüllkurve 23 derart über das Schallsignal gelegt, dass der Amplitudenwert jeder Periode des Lichtsignals L durch die Hüllkurve 23 dargestellt wird. Die Hüllkurve 23 wird dann als Schallsignal S interpretiert. Durch die umgekehrte Vorgehensweise, also einer Amplitudenmodulation, ist es möglich eine in einem Schallsignal S enthaltene Information durch ein Lichtsignal L darzustellen. Dieser Zusammenhang zwischen einem Schallsignal S und einem Lichtsignal L ist essenziell zur Manipulation einer Schalleingabevorrichtung 3, aber auch für deren Erkennung. 3 shows a schematic representation of an amplitude demodulation of a light signal L. for generating a sound signal S. . In the Amplitude demodulation becomes an envelope 23 placed over the sound signal in such a way that the amplitude value of each period of the light signal L. through the envelope 23 is pictured. The envelope 23 is then used as a sound signal S. interpreted. The reverse procedure, i.e. amplitude modulation, makes it possible to use one in a sound signal S. contained information by a light signal L. to represent. This relationship between a sound signal S. and a light signal L. is essential for manipulating a sound input device 3 , but also for their detection.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014207437 A1 [0002]DE 102014207437 A1 [0002]

Claims (8)

Verfahren zum Prüfen einer Schalleingabevorrichtung (3) auf eine Manipulation, wobei - mittels eines schallempfindlichen Sensors (5) der Schalleingabevorrichtung (3) ein Schallsignal (S) empfangen wird, wobei - während des Empfangs des Schallsignals (S) mittels eines lichtempfindlichen Sensors (7) der Schalleingabevorrichtung (3) ein Lichtsignal (L) empfangen wird, wobei - das empfangene Schallsignal (S) mit dem gleichzeitig empfangenen Lichtsignal (L) verglichen wird, und wobei - anhand des Vergleichs festgestellt wird, ob eine Manipulation der Schalleingabevorrichtung (3) vorliegt.Method for testing a sound input device (3) for manipulation, wherein - A sound signal (S) is received by means of a sound-sensitive sensor (5) of the sound input device (3), wherein - During the reception of the sound signal (S) by means of a light-sensitive sensor (7) of the sound input device (3), a light signal (L) is received, wherein - The received sound signal (S) is compared with the simultaneously received light signal (L), and wherein - It is determined on the basis of the comparison whether the sound input device (3) has been manipulated. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gleichzeitig empfangene Lichtsignal (L) mittels einer Amplitudendemodulation analysiert und mit dem Schallsignal (S) verglichen wird.Procedure according to Claim 1 , wherein the simultaneously received light signal (L) is analyzed by means of an amplitude demodulation and compared with the sound signal (S). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich breitspektral ein Umgebungslichtsignal aufgenommen wird, und wobei das Umgebungslichtsignal von dem Lichtsignal (L) abgezogen wird, wobei ein reduziertes Lichtsignal erhalten wird, wobei für den Vergleich das reduzierte Lichtsignal verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein an ambient light signal is additionally recorded in a broad spectrum, and wherein the ambient light signal is subtracted from the light signal (L), a reduced light signal being obtained, the reduced light signal being used for the comparison. Steuereinrichtung (13) eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung einer Manipulation einer Schalleingabevorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Control device (13) set up to carry out a method for detecting manipulation of a sound input device (3) according to one of the preceding claims. Steuereinrichtung (13) nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (13) eingerichtet ist zur Speicherung von erkannten Manipulationen.Control device (13) after Claim 4 , wherein the control device (13) is set up to store detected manipulations. Schalleingabevorrichtung (3) mit einem schallempfindlichen Sensor (5), einen lichtempfindlichen Sensor (7) und einer Steuereinrichtung (13) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5.Sound input device (3) with a sound-sensitive sensor (5), a light-sensitive sensor (7) and a control device (13) Claim 4 or Claim 5 . Schalleingabevorrichtung (3) nach Anspruch 6, wobei der schallempfindliche Sensor (5) und der lichtempfindliche Sensor (7) einander benachbart angeordnet sind.Sound input device (3) according to Claim 6 , wherein the sound-sensitive sensor (5) and the light-sensitive sensor (7) are arranged adjacent to one another. Kraftfahrzeug (1) mit einer Schalleingabevorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 6 oder 7.Motor vehicle (1) with a sound input device (3) according to one of the Claims 6 or 7th .
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