DE102020201472B4 - Acoustic localization of an event - Google Patents

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Abstract

Akustiksensor (115) für ein Fahrzeug (100), wobei der Akustiksensor (115) folgendes umfasst: ein Mikrofon (205); eine erste Schnittstelle (215) zur Verbindung mit einem Datenbus (240); eine zweite Schnittstelle (220) zur Verbindung mit einer Systemtaktleitung (245); einen Taktgenerator (240); eine Verarbeitungseinrichtung (210), die dazu eingerichtet ist, zu Zeitpunkten, die von einem Takt des Taktgenerators (260) abhängig sind, Sensordaten des Mikrofons (205) zu erfassen und über den Datenbus (240) zu übermitteln; wobei der Taktgenerator (240) dazu eingerichtet ist, in einer ersten Betriebsart den mittels des Taktgenerators (260) bereitgestellten Takt auf einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung (245) anzugleichen, und in einer zweiten Betriebsart auf der Basis des mittels des Taktgenerators (260) bereitgestellten Takts einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung (245) bereitzustellen, wobei der Akustiksensor (115) dazu eingerichtet ist, in der ersten Betriebsart in Antwort auf einen auf der Systemtaktleitung (245) erfassten Pilotimpuls die erfassten Sensordaten mit einem vorbestimmten Signal zu überlagern.

Figure DE102020201472B4_0000
An acoustic sensor (115) for a vehicle (100), the acoustic sensor (115) comprising: a microphone (205); a first interface (215) for connection to a data bus (240); a second interface (220) for connection to a system clock line (245); a clock generator (240); a processing device (210) which is set up to acquire sensor data of the microphone (205) at points in time which are dependent on a clock rate of the clock generator (260) and to transmit it via the data bus (240); wherein the clock generator (240) is set up in a first operating mode to match the clock provided by the clock generator (260) to a system clock on the system clock line (245), and in a second operating mode on the basis of the clock provided by the clock generator (260) Clock to provide a system clock on the system clock line (245), wherein the acoustic sensor (115) is set up to superimpose a predetermined signal on the detected sensor data in response to a pilot pulse detected on the system clock line (245) in the first operating mode.
Figure DE102020201472B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die akustische Lokalisierung eines Ereignisses. Insbesondere betrifft die Erfindung die Übermittlung synchronisierter Audiodaten über einen Datenbus.The present invention relates to the acoustic localization of an event. In particular, the invention relates to the transmission of synchronized audio data over a data bus.

An Bord eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, kann eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrassistenten vorgesehen sein. Einige dieser Assistenten können einen menschlichen Fahrer vor einer Gefahr im Umfeld des Fahrzeugs warnen. Dazu kann das Umfeld mittels unterschiedlicher Sensoren abgetastet werden. Aufgrund der abgetasteten Informationen kann die Gefahr bestimmt und ein Hinweis auf die Gefahr ausgegeben werden.A large number of different driver assistants can be provided on board a vehicle, in particular a motor vehicle. Some of these assistants can warn a human driver of a danger in the vicinity of the vehicle. For this purpose, the environment can be scanned using different sensors. On the basis of the scanned information, the danger can be determined and an indication of the danger can be output.

Vorliegend soll ein Ereignis im Umfeld des Fahrzeugs mittels einer Anordnung von Akustiksensoren am Fahrzeug bestimmt werden. Jeder Akustiksensor umfasst ein Mikrofon und ist dazu eingerichtet, Sensordaten, die das Mikrofon bereitstellt, mittels eines Datenbusses an eine Steuereinrichtung zu übermitteln. Die Steuereinrichtung kann das Ereignis auf der Basis der übermittelten Sensordaten bestimmen und insbesondere lokalisieren.In the present case, an event in the vicinity of the vehicle is to be determined by means of an arrangement of acoustic sensors on the vehicle. Each acoustic sensor comprises a microphone and is set up to transmit sensor data provided by the microphone to a control device by means of a data bus. The control device can determine and, in particular, localize the event on the basis of the transmitted sensor data.

Zur Bestimmung und Lokalisierung des Ereignisses ist es erforderlich, erfasste Sensordaten in einem gemeinsamen zeitlichen Bezugsrahmen zu untersuchen. Der Datenbus kann die Übermittlung eines erfassten Sensorwerts um einen unbekannten Betrag verzögern, sodass der zeitliche Bezug des Sensorwerts auf der Empfängerseite verlorengehen kann. Das Versehen jedes einzelnen erfassten Sensorwerts mit einem Zeitpunkt des Erfassens kann eine für die Übermittlung erforderliche Bandbreite massiv erhöhen.To determine and localize the event, it is necessary to examine recorded sensor data in a common time frame of reference. The data bus can delay the transmission of a recorded sensor value by an unknown amount, so that the time reference of the sensor value on the receiver side can be lost. Providing each individual recorded sensor value with a point in time of the recording can massively increase the bandwidth required for the transmission.

Die US 020170041127 A1 offenbart Systeme und Verfahren zur akustischen Gestenerkennung. Die WO 2015/065792 A1 offenbart Kamera-Slave-Kontroller mit multiplen Slave-Identifizierer.the US 020170041127 A1 discloses systems and methods for acoustic gesture recognition. the WO 2015/065792 A1 discloses camera slave controllers with multiple slave identifiers.

Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher in der Angabe einer verbesserten Technik zur akustischen Lokalisierung eines Ereignisses mittels eines verteilten Systems. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.An object on which the present invention is based therefore consists in specifying an improved technique for the acoustic localization of an event by means of a distributed system. The invention solves this problem by means of the subjects of the independent claims. Subclaims reproduce preferred embodiments.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Akustiksensor für ein Fahrzeug ein Mikrofon; eine erste Schnittstelle zur Verbindung mit einem Datenbus; eine zweite Schnittstelle zur Verbindung mit einer Systemtaktleitung; einen Taktgenerator; und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, zu Zeitpunkten, die von einem Takt des Taktgenerators abhängig sind, Sensordaten des Mikrofons zu erfassen und über den Datenbus zu übermitteln. Der Taktgenerator ist dazu eingerichtet, in einer ersten Betriebsart den mittels des Taktgenerators bereitgestellten Takt auf einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung anzugleichen, und in einer zweiten Betriebsart auf der Basis des mittels des Taktgenerators bereitgestellten Takts einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung bereitzustellen.According to a first aspect of the present invention, an acoustic sensor for a vehicle comprises a microphone; a first interface for connection to a data bus; a second interface for connection to a system clock line; a clock generator; and a processing device which is set up to acquire sensor data of the microphone at points in time which are dependent on a clock rate of the clock generator and to transmit it via the data bus. The clock generator is configured to match the clock provided by the clock generator to a system clock on the system clock line in a first operating mode, and to provide a system clock on the system clock line based on the clock provided by the clock generator in a second operating mode.

Eine Vielzahl baugleicher Akustiksensoren kann mittels eines Datenbusses und einer Systemtaktleitung miteinander verbunden werden, um zusammen ein Sensorsystem zu ergeben, das zueinander synchronisierte erfasste Sensordaten der jeweiligen Mikrofone bereitstellt. Die Sensordaten können insbesondere mittels einer mit dem Datenbus verbundenen Steuereinrichtung genauer ausgewertet werden, um ein akustisches Ereignis, das von wenigstens zwei Akustiksensoren erfasst werden kann, zu bestimmen und/oder zu lokalisieren. Erfindungsgemäß erfolgt die Synchronisierung der Akustiksensoren nicht über den Datenbus, der eine zeitsynchrone Übermittlung von Informationen üblicherweise nicht garantieren kann, sondern über eine dedizierte Systemtaktleitung. Weiche der Akustiksensoren des Sensorsystems sich in der ersten Betriebsart, und welche sich in der zweiten Betriebsart befinden, kann beim Start des Sensorsystems dynamisch bestimmt werden.A large number of structurally identical acoustic sensors can be connected to one another by means of a data bus and a system clock line in order to together result in a sensor system which provides the respective microphones with recorded sensor data that are synchronized with one another. The sensor data can in particular be evaluated more precisely by means of a control device connected to the data bus in order to determine and / or localize an acoustic event that can be detected by at least two acoustic sensors. According to the invention, the acoustic sensors are not synchronized via the data bus, which usually cannot guarantee a time-synchronous transmission of information, but via a dedicated system clock line. Which of the acoustic sensors of the sensor system are in the first operating mode, and which ones are in the second operating mode, can be determined dynamically when the sensor system is started.

In einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Identifikation des Akustiksensors zur Kommunikation auf dem Datenbus dynamisch zu bestimmen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung eine Identifikationsanfrage aussenden, die entweder an einen fest vorbestimmten Teilnehmer gerichtet ist oder an eine Gruppe von Teilnehmern (multicast, broadcast). Die Identifikation kann dann von einem mit dem Datenbus verbundenen Steuergerät erteilt werden. Die Identifikation kann nach Art einer Adresse zum Senden einer Information an den Akustiksensor oder vom Akustiksensor an einen anderen Teilnehmer des Datenbusses, oder zum Empfangen einer Information auf dem Datenbus verwendet werden. Durch die dynamische Zuordnung der Identifkation können verbessert baugleiche Akustiksensoren zum Aufbau eines Sensorsystems verwendet werden. Das Bestimmen der Identifikation kann einmalig erfolgen, beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme des Sensorsystems, oder regelmäßig, etwa bei jeder Inbetriebnahme des Sensorsystems.In one embodiment, the processing device is set up to dynamically determine an identification of the acoustic sensor for communication on the data bus. For this purpose, the processing device can send out an identification request which is either directed to a permanently predetermined subscriber or to a group of subscribers (multicast, broadcast). The identification can then be issued by a control device connected to the data bus. The identification can be used in the manner of an address to send information to the acoustic sensor or from the acoustic sensor to another participant in the data bus, or to receive information on the data bus. Due to the dynamic assignment of the identification, identical acoustic sensors can be used to build a sensor system. The identification can be determined once, for example when the sensor system is started up for the first time, or regularly, for example every time the sensor system is started up.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Akustiksensor zur Verbindung mit einer Steuerleitung eingerichtet, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine der Betriebsarten in Abhängigkeit eines Signals auf der Steuerleitung zu steuern. Insbesondere kann die Betriebsart in Abhängigkeit einer Identifikation des Akustiksensors gesteuert werden. Beispielsweise können numerische Identifikationen verwendet werden und die zweite Betriebsart kann von demjenigen Akustiksensor eingenommen werden, der beispielsweise die erste, die letzte, die niedrigste, die höchste oder eine vorbestimmte Identifikation zugeteilt bekommt. Die Steuerleitung kann dazu verwendet werden, die Akustiksensoren in einer wohldefinierten Reihenfolge nacheinander einzuschalten, wobei jeweils ein neu eingeschalteter Akustiksensor seine Identifikation erhält, bevor ein weiterer Akustiksensor eingeschaltet wird. Dazu kann die Steuerleitung insbesondere als Energieversorgung des Akustiksensors vorgesehen sein. Die Steuerleitung kann in einer vorbestimmten Reihenfolge durch mehrere Akustiksensoren des Sensorsystems durchgeschleift werden (Daisy Chain). So können das Zuordnen einer Identifikation und/oder das Steuern der Betriebsarten der Akustiksensoren ökonomisch und zuverlässig gesteuert werden.In a particularly preferred embodiment, the acoustic sensor is set up for connection to a control line, the processing device being set up to control one of the operating modes as a function of a signal on the control line. In particular, the Operating mode can be controlled depending on an identification of the acoustic sensor. For example, numerical identifications can be used and the second operating mode can be assumed by the acoustic sensor that is assigned, for example, the first, the last, the lowest, the highest or a predetermined identification. The control line can be used to switch on the acoustic sensors one after the other in a well-defined sequence, each newly activated acoustic sensor receiving its identification before a further acoustic sensor is switched on. For this purpose, the control line can in particular be provided as a power supply for the acoustic sensor. The control line can be looped through several acoustic sensors of the sensor system in a predetermined order (daisy chain). In this way, the assignment of an identification and / or the control of the operating modes of the acoustic sensors can be controlled economically and reliably.

Unter Verwendung von in der Elektrotechnik verbreiteten Begriffen kann ein Akustiksensor in der ersten Betriebsart als „Slave“ und einer in der zweiten Betriebsart als „Master“ beschrieben werden. In einem Sensorsystem wird bevorzugt dafür gesorgt, dass genau ein Akustiksensor als Master und die anderen als Slaves konfiguriert sind.Using terms common in electrical engineering, an acoustic sensor can be described as a “slave” in the first operating mode and as a “master” in the second operating mode. In a sensor system, it is preferably ensured that exactly one acoustic sensor is configured as the master and the others as slaves.

Ein als Slave operierender Akustiksensor kann dazu eingerichtet sein, den mittels seines Taktgenerators bereitgestellten Takt auf einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung zu synchronisieren. Synchronimpulse können in regelmäßigen Abständen gegeben werden, beispielsweise einmal pro Sekunde. Der Akustiksensor kann durch das Synchronisieren sicherstellen, dass der mittels seines Taktgenerators bereitgestellte Takt nicht nur gleich schnell wie die Takte der anderen Akustiksensoren ist, sondern mit diesen auch eine vorbestimmte Phasenbeziehung hat, insbesondere Synchronität. Ein zeitliches Einordnen von Sensorwerten, die von unterschiedlichen Akustiksensoren erfasst wurden, kann dadurch erleichtert sein.An acoustic sensor operating as a slave can be set up to synchronize the clock provided by means of its clock generator to a synchronization pulse on the system clock line. Synchronization pulses can be given at regular intervals, for example once per second. By synchronizing, the acoustic sensor can ensure that the clock provided by means of its clock generator is not only as fast as the clocks of the other acoustic sensors, but also has a predetermined phase relationship with them, in particular synchronicity. This can make it easier to classify sensor values over time that were recorded by different acoustic sensors.

Der als Master konfigurierte Akustiksensor kann dazu eingerichtet sein, einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung regelmäßig bereitzustellen. Eine Häufigkeit, mit welcher der Synchronimpuls bereitgestellt wird, kann auf der Basis des Systemtakts bestimmt werden.The acoustic sensor configured as a master can be set up to regularly provide a synchronizing pulse on the system clock line. A frequency with which the sync pulse is provided can be determined based on the system clock.

Für die präzise Verarbeitung der erfassten Sensorwerte kann es erforderlich sein, die Synchronität der Akustiksensoren des Sensorsystems nachzuweisen.For the precise processing of the recorded sensor values, it may be necessary to prove the synchronicity of the acoustic sensors of the sensor system.

Erfindungsgemäß ist der als Slave konfigurierte Akustiksensor dazu eingerichtet, in Antwort auf einen auf der Systemtaktleitung erfassten Pilotimpuls die erfassten Sensordaten mit einem vorbestimmten Signal zu überlagern. Das vorbestimmte Signal ist üblicherweise periodisch und kann auch Pilotton genannt werden. Im vorliegenden Fall kann der Pilotton beispielsweise in einem Frequenzbereich liegen, der durch das Mikrofon des Akustiksensors erfasst wird. Ein beispielhafter Pilotton kann eine Frequenz von ca. 20 kHz aufweisen. Die Frequenz des Pilottons kann in Abhängigkeit vom Takt des Taktgenerators gewählt sein. Pilottöne verschiedener Akustiksensoren können miteinander verglichen werden und es kann insbesondere festgestellt werden, ob eine Phasendifferenz zwischen den Pilottönen herrscht. Dazu kann bestimmt werden, ob die Pilottöne zu synchronen Zeitpunkten gleiche Werte annehmen, insbesondere jeweils den Wert null. Sind die Pilottöne zueinander synchron, so sind auch die erfassten Sensorwerte der Akustiksensoren zueinander synchron und das akustische Ereignis kann mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.According to the invention, the acoustic sensor configured as a slave is set up to superimpose a predetermined signal on the recorded sensor data in response to a pilot pulse recorded on the system clock line. The predetermined signal is usually periodic and can also be called a pilot tone. In the present case, the pilot tone can, for example, be in a frequency range that is detected by the microphone of the acoustic sensor. An exemplary pilot tone can have a frequency of approximately 20 kHz. The frequency of the pilot tone can be selected as a function of the clock rate of the clock generator. Pilot tones from different acoustic sensors can be compared with one another and, in particular, it can be determined whether there is a phase difference between the pilot tones. To this end, it can be determined whether the pilot tones assume the same values at synchronous points in time, in particular the value zero in each case. If the pilot tones are synchronous with one another, then the recorded sensor values of the acoustic sensors are also synchronous with one another and the acoustic event can be determined with a high degree of accuracy.

Es ist besonders bevorzugt, dass der Pilotton ein sinusförmiges Signal umfasst. Der Mittelwert eines sinusförmigen Signals ist null, sodass erfasste Sensorwerte des Mikrofons im zeitlichen Mittel nicht nach oben oder nach unten verschoben werden, und das sinusförmige Signal umfasst idealerweise keine Oberwellen, sodass es von erfassten Sensorwerten nach dem Übermitteln leicht wieder getrennt werden kann.It is particularly preferred that the pilot tone comprises a sinusoidal signal. The mean value of a sinusoidal signal is zero, so that the recorded sensor values of the microphone are not shifted up or down on average over time, and the sinusoidal signal ideally does not contain any harmonics, so that it can easily be separated from the recorded sensor values after transmission.

Ein als Master konfigurierter Akustiksensor kann dazu eingerichtet sein, in Antwort auf eine Pilotnachricht auf dem Datenbus einen Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung bereitzustellen. Die Pilotnachricht kann insbesondere von einer Steuereinrichtung an den Master-Akustiksensor übermittelt werden. Die Steuereinrichtung braucht dadurch keine eigene Verbindung zur Systemtaktleitung. Außerdem kann der Pilotimpuls stets synchron zum Systemtakt gegeben werden. Zeitpunkte, zu denen als Slave konfigurierte Akustiksensoren ihre Pilottöne aktivieren, können verbessert miteinander synchronisiert sein.An acoustic sensor configured as a master can be set up to provide a pilot pulse on the system clock line in response to a pilot message on the data bus. The pilot message can in particular be transmitted from a control device to the master acoustic sensor. As a result, the control device does not need its own connection to the system clock line. In addition, the pilot pulse can always be given synchronously with the system clock. Points in time at which acoustic sensors configured as slaves activate their pilot tones can be better synchronized with one another.

Zusätzlich zu einem Masseanschluss kann der Akustiksensor nicht mehr als sechs weitere Anschlüsse zur Verbindung mit einem anderen Akustiksensor aufweisen. Der Masseanschluss ist üblicherweise mit einer Karosserie des Fahrzeugs verbunden und kann signaltechnisch unkritisch sein. Von den sechs Anschlüssen können zwei mit einem seriellen Datenbus, zwei weitere mit einer differentiellen Systemtaktleitung und die letzten beiden mit der durchgeschleiften Steuerleitung verbunden sein, also eine eingehende Energieversorgung und eine ausgehende Energieversorgung umfassen.In addition to a ground connection, the acoustic sensor can have no more than six further connections for connection to another acoustic sensor. The ground connection is usually connected to a body of the vehicle and can be uncritical in terms of signaling. Of the six connections, two can be connected to a serial data bus, two more can be connected to a differential system clock line and the last two can be connected to the looped control line, that is to say comprise an incoming power supply and an outgoing power supply.

Für den Einsatz an Bord eines Fahrzeugs kann der Akustiksensor mittels eines Steckverbinders ausgestattet sein, an dem die sechs Anschlüsse anliegen. Dabei muss der Steckverbinder häufig besonderen Anforderungen beispielsweise bezüglich Kontaktsicherheit, Alterungsbeständigkeit, Wasserdichtigkeit oder Vibrationsfestigkeit genügen. Durch die Verwendung von nicht mehr als sechs Anschlüssen kann ein Standard-Steckverbinder verwendet werden, der auf Grund seiner Verbreitung relativ kostengünstig sein kann. Ein Steckverbinder mit mehr als sechs Anschlüssen kann mechanisch entscheidend größer und erheblich teurer sein.The acoustic sensor can be used on board a vehicle by means of a Be equipped with the connector to which the six connections are located. The connector often has to meet special requirements, for example with regard to contact reliability, resistance to aging, watertightness or resistance to vibration. By using no more than six connections, a standard connector can be used which, due to its widespread use, can be relatively inexpensive. A connector with more than six connections can be mechanically significantly larger and considerably more expensive.

Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Sensorsystem mehrere hierin beschriebene Akustiksensoren, eine Steuereinrichtung, einen Datenbus und eine Systemtaktleitung. Dabei sind die Akustiksensoren mittels des Datenbusses mit der Steuereinrichtung verbunden und mittels der Systemtaktleitung untereinander. Die Systemtaktleitung kann nach der Art eines seriellen Busses ausgeführt sein, indem sie die Akustiksensoren in einer vorbestimmten Reihenfolge miteinander verbindet. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, Akustikdaten, die auf von den Akustiksensoren erfassten Sensorwerten der Mikrofone basieren, auszuwerten. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, Identifikationen an die Akustiksensoren zu verteilen. Außerdem kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die Akustiksensoren derart zu konfigurieren, dass genau einer in der zweiten Betriebsart als Master und alle anderen in der ersten Betriebsart als Slave arbeiten.According to a second aspect of the present invention, a sensor system comprises a plurality of acoustic sensors described herein, a control device, a data bus and a system clock line. The acoustic sensors are connected to the control device by means of the data bus and to one another by means of the system clock line. The system clock line can be implemented in the manner of a serial bus in that it connects the acoustic sensors to one another in a predetermined order. The control device is preferably set up to evaluate acoustic data that are based on sensor values of the microphones recorded by the acoustic sensors. In addition, the control device can be set up to distribute identifications to the acoustic sensors. In addition, the control device can be set up to configure the acoustic sensors in such a way that exactly one works as a master in the second operating mode and all others work as a slave in the first operating mode.

Die Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, in von den Akustiksensoren bereitgestellten Sensordaten ein vorbestimmtes Muster zu erkennen und daraufhin zu bewirken, dass die Akustiksensoren jeweils erfasste Sensordaten mit einem vorbestimmten Signal überlagern. Das vorbestimmte Muster kann eine akustische Signatur eines vorbestimmten Ereignisses umfassen. Diese Signatur kann beispielsweise eine Frequenz, eine Bandbreite, einen zeitlichen Verlauf oder eine Lautstärke umfassen. Erst wenn das vorbestimmte Muster erkannt wurde, kann das Überlagern des vorbestimmten Signals über die erfassen Sensordaten gesteuert werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Steuereinrichtung eine Pilotnachricht an den Master-Akustiksensor versendet, der daraufhin einen Pilotimpuls an die restlichen Akustiksensoren schicken kann, sodass diese jeweils ihre Pilottöne aktivieren. Das Erkennen des Musters ohne die Pilottöne erlaubt ein feines Ansprechen auf ein leises akustisches Signal, und das Auswerten der überlagerten Sensordaten erlaubt die Kontrolle, ob die Sensordaten zueinander synchronisiert sind. Ein Signal-Rausch-Abstand (Signal-to-noise ratio, SNR) kann durch die Verwendung der Pilottöne verringert sein, was nach dem Erkennen des Musters jedoch wenig störend sein kann. Dies gilt insbesondere für einen zu erwartenden Fall eines relevanten akustischen Signals, das zuerst leise und später lauter durch die Akustiksensoren erfasst werden kann.According to the invention, the control device is set up to recognize a predetermined pattern in the sensor data provided by the acoustic sensors and then to cause the acoustic sensors to superimpose a predetermined signal on each detected sensor data. The predetermined pattern may include an acoustic signature of a predetermined event. This signature can include, for example, a frequency, a bandwidth, a time profile or a volume. Only when the predetermined pattern has been recognized can the superimposition of the predetermined signal be controlled via the recorded sensor data. This can in particular take place in that the control device sends a pilot message to the master acoustic sensor, which can then send a pilot pulse to the remaining acoustic sensors so that they each activate their pilot tones. The recognition of the pattern without the pilot tones allows a fine response to a low acoustic signal, and the evaluation of the superimposed sensor data allows checking whether the sensor data are synchronized with one another. A signal-to-noise ratio (SNR) can be reduced by using the pilot tones, but this can be less disturbing after the pattern has been recognized. This applies in particular to an expected case of a relevant acoustic signal, which can be detected by the acoustic sensors at first quietly and later louder.

Die Steuereinrichtung ist weiter bevorzugt dazu eingerichtet, auf der Basis von Sensordaten, die von den Akustiksensoren empfangen wurden und das vorbestimmte Signal enthalten, ein Ereignis zu bestimmen, von welchem das der empfangene Schall ausgeht. Das Ereignis kann insbesondere eine Quelle umfassen, die Schall in den Bereich des Fahrzeugs aussendet, wo der Schall von wenigstens einem der Akustiksensoren erfasst werden kann. Die Steuereinrichtung kann insbesondere eine Richtung, eine Entfernung und/oder eine Bewegung des Ereignisses bestimmen.The control device is further preferably set up to determine an event from which the received sound originates on the basis of sensor data which have been received by the acoustic sensors and which contain the predetermined signal. The event can in particular include a source that emits sound into the area of the vehicle where the sound can be detected by at least one of the acoustic sensors. The control device can in particular determine a direction, a distance and / or a movement of the event.

Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug ein hierin beschriebenes Sensorsystem. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug umfassen. Das Kraftfahrzeug ist weiter bevorzugt als Personenkraftwagen ausgebildet, alternativ auch als Kraftrad, Lastkraftwagen oder Bus.According to a third aspect of the present invention, a vehicle comprises a sensor system as described herein. The vehicle can in particular comprise a motor vehicle. The motor vehicle is also preferably designed as a passenger vehicle, alternatively also as a motorcycle, truck or bus.

Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines Ereignisses im Umfeld eines Fahrzeugs mittels mehrerer Akustiksensoren, die an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs angebracht sind, jeweils ein Mikrofon umfassen und mittels eines seriellen Datenbusses mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, Schritte des Erfassens von Sensorwerten von Mikrofonen der Akustiksensoren; des Übermittelns der Sensorwerte von den Akustiksensoren an die Steuereinrichtung; des Bestimmens des Ereignisses auf der Basis der übermittelten Sensorwerte; des Ansteuerns der Akustiksensoren, ihre Sensorwerte mit einem vorbestimmten Signal zu überlagern; und des Bestimmens des Ereignisses auf der Basis der überlagerten Sensorwerte.According to a fourth aspect of the present invention, a method for determining an event in the surroundings of a vehicle by means of a plurality of acoustic sensors which are attached to different points of the vehicle, each include a microphone and are connected to a control device by means of a serial data bus, comprises steps of detecting Sensor values from microphones of the acoustic sensors; transmitting the sensor values from the acoustic sensors to the control device; determining the event based on the transmitted sensor values; controlling the acoustic sensors to superimpose a predetermined signal on their sensor values; and determining the event based on the superimposed sensor values.

Das Verfahren kann bevorzugt mittels einer oder mehrerer Verarbeitungseinrichtungen eines Akustiksensors und/oder einer Verarbeitungseinrichtung eines hierin beschriebenen Sensorsystems ausgeführt werden. Dazu kann die jeweilige Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf das System oder den Akustiksensor übertragen werden oder umgekehrt.The method can preferably be carried out by means of one or more processing devices of an acoustic sensor and / or a processing device of a sensor system described herein. For this purpose, the respective processing device can comprise a programmable microcomputer or microcontroller and the method can be in the form of a computer program product with program code means. The computer program product can also be stored on a computer-readable data carrier. Features or advantages of the method can be transferred to the system or the acoustic sensor or vice versa.

Es ist weiter bevorzugt, dass verfahrensgemäß auf der Basis des den Sensorwerten überlagerten Signals bestimmt wird, dass die Sensorwerte zu synchronen Zeitpunkten erfasst wurden. Liegt eine entsprechende Synchronität über eine vorbestimmte Dauer vor, so kann davon ausgegangen werden, dass die Akustiksensoren ihre Sensorwerte synchron und mit gleichen Abtastgeschwindigkeiten erfassen.It is further preferred that, according to the method, it is determined on the basis of the signal superimposed on the sensor values that the sensor values are closed synchronous times were recorded. If there is a corresponding synchronicity over a predetermined period, it can be assumed that the acoustic sensors record their sensor values synchronously and at the same scanning speeds.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

  • 1 ein Fahrzeug mit einem Sensorsystem;
  • 2 ein Sensorsystem für ein Fahrzeug;
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens; und
  • 4 beispielhafte zeitliche Verläufe an einem Sensorsystem;
darstellt.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:
  • 1 a vehicle with a sensor system;
  • 2 a sensor system for a vehicle;
  • 3 a flow chart of a method; and
  • 4th exemplary time courses on a sensor system;
represents.

1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Sensorsystem 105. Das Fahrzeug 100 umfasst bevorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, und ist weiter bevorzugt zum Einsatz im öffentlichen Straßenverkehr eingerichtet. Das Sensorsystem 105 ist dazu eingerichtet, ein akustisch wahrnehmbares Ereignis 110 zu bestimmen und einen Hinweis auf das Ereignis 110 auszugeben. Bevorzugt kann das Ereignis 110 genauer bestimmt werden, insbesondere bezüglich seiner Art, seiner Richtung, seiner Entfernung oder seiner Bewegung gegenüber dem Fahrzeug 100. 1 shows a vehicle 100 with a sensor system 105 . The vehicle 100 preferably comprises a motor vehicle, in particular a passenger car, and is furthermore preferably set up for use in public road traffic. The sensor system 105 is set up for an acoustically perceptible event 110 to determine and provide an indication of the event 110 to spend. The event may be preferred 110 can be determined more precisely, in particular with regard to its type, its direction, its distance or its movement relative to the vehicle 100 .

Das Ereignis 110 kann beispielsweise ein Martinshorn, ein Tonfolgehorn, eine Sirene oder einen ähnlichen akustischen Signalgeber umfassen. Das Ereignis 110 kann gegenüber dem Fahrzeug 100 stationär oder beweglich sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ereignis 110 in einer ersten Phase erkannt und in einer zweiten Phase lokalisiert. Optional kann in einer dritten Phase entschieden werden, ob das Ereignis 110 einen Einfluss auf die Steuerung des Fahrzeugs 100 hat, beispielsweise indem eine ansonsten geltende Vorfahrtsregelung aufgrund des Ereignisses 110 verändert ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Ereignis 110 einen Krankenwagen, ein Feuerwehrfahrzeug oder ein Polizeieinsatzfahrzeug umfasst.The event 110 can for example comprise a siren, a tone sequence horn, a siren or a similar acoustic signal generator. The event 110 can towards the vehicle 100 be stationary or mobile. In a preferred embodiment, the event 110 recognized in a first phase and localized in a second phase. Optionally, it can be decided in a third phase whether the event 110 an influence on the control of the vehicle 100 has, for example, by an otherwise applicable right of way regulation due to the event 110 is changed. For example, this may be the case if the event 110 includes an ambulance, fire engine, or police force vehicle.

Das Sensorsystem 105 umfasst mehrere bevorzugt baugleiche Akustiksensoren 115, die an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs 100 angebracht sein können, und eine Steuereinrichtung 120. Die Akustiksensoren 115 und die Steuereinrichtung 120 sind bevorzugt mittels eines bevorzugt busartigen Verbindungssystems 125 miteinander verbunden, das sich im Wesentlichen linear im Fahrzeug 100 erstrecken kann. Zur Verbindung eines Akustiksensors 115 mit dem Verbindungssystem 125 kann ein Steckverbinder 130 vorgesehen sein, der weiter bevorzugt nicht mehr als sechs voneinander getrennte elektrische Anschlüsse (auch Kontakte oder Pins genannt) umfasst. Der Steckverbinder 130 kann dazu eingerichtet sein, einen insbesondere im Außenbereich des Fahrzeugs 100 angebrachten Akustiksensor 115 sicher und dauerhaft zu kontaktieren. Rein beispielhaft sind in der vorliegenden Darstellung Akustiksensoren 115 in einem vorderen linken, einem vorderen rechten, einem hinteren linken und einem hinteren rechten Bereich des Fahrzeugs 100 vorgesehen und zur leichteren Bezugnahme mit ACS1 bis ACS4 bezeichnet.The sensor system 105 comprises several preferably structurally identical acoustic sensors 115 in different places on the vehicle 100 may be attached, and a control device 120 . The acoustic sensors 115 and the control device 120 are preferably by means of a preferably bus-type connection system 125 connected to each other, which are essentially linear in the vehicle 100 can extend. For connecting an acoustic sensor 115 with the connection system 125 can be a connector 130 be provided, which further preferably comprises no more than six separate electrical connections (also called contacts or pins). The connector 130 can be set up, in particular, in the exterior of the vehicle 100 attached acoustic sensor 115 to contact safely and permanently. Acoustic sensors are purely exemplary in the present illustration 115 in a front left, a front right, a rear left and a rear right area of the vehicle 100 and labeled ACS1 through ACS4 for ease of reference.

2 zeigt ein Sensorsystem 105 für ein Fahrzeug 100. In einem oberen Bereich ist eine Steuereinrichtung 120 dargestellt, und in einem unteren Bereich mehrere Akustiksensoren 115. Die Zahl der Akustiksensoren 115 ist, wie im rechten Bereich durch unterbrochene Linien angedeutet ist, allgemein nicht beschränkt. Rein exemplarisch wird in der vorliegenden Figur von drei Akustiksensoren 115 ausgegangen. 2 shows a sensor system 105 for a vehicle 100 . In an upper area is a control device 120 shown, and in a lower area several acoustic sensors 115 . The number of acoustic sensors 115 is, as indicated in the right-hand area by broken lines, generally not restricted. Purely by way of example, three acoustic sensors are used in the present figure 115 went out.

Ein Akustiksensor 115 umfasst bevorzugt ein Mikrofon 205, eine Verarbeitungseinrichtung 210, eine erste Schnittstelle 215 und eine zweite Schnittstelle 220. Außerdem sind zwei Anschlüsse 225 vorgesehen, die innerhalb des Akustiksensors 115 mittels eines Schalters 230 miteinander verbunden werden können.An acoustic sensor 115 preferably comprises a microphone 205 , a processing facility 210 , a first interface 215 and a second interface 220 . There are also two connections 225 provided inside the acoustic sensor 115 by means of a switch 230 can be connected to each other.

Das Mikrofon 205 kann beispielsweise als mikromechanische Komponente (MIMS) ausgebildet sein. Die Verarbeitungseinrichtung 210 ist insbesondere dazu eingerichtet, Sensorwerte des Mikrofons 205 zu erfassen und über die erste Schnittstelle 215 bereitzustellen. Die erste Schnittstelle 215 ist zur Verbindung mit einem Datenbus 240 eingerichtet, der die Akustiksensoren 115 und bevorzugt auch die Steuereinrichtung 120 miteinander verbindet. Der Datenbus 240 wird bevorzugt differentiell übertragen und umfasst zwei Leitungen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Datenbus 240 als CAN-Bus ausgebildet sein. Ein beliebiger anderer, insbesondere serieller Bus, kann jedoch ebenfalls verwendet werden.The microphone 205 can for example be designed as a micromechanical component (MIMS). The processing facility 210 is set up in particular to measure sensor values of the microphone 205 to capture and through the first interface 215 provide. The first interface 215 is for connection to a data bus 240 set up the acoustic sensors 115 and preferably also the control device 120 connects with each other. The data bus 240 is preferably transmitted differentially and comprises two lines. In a preferred embodiment, the data bus 240 be designed as a CAN bus. Any other bus, in particular a serial bus, can, however, also be used.

Die zweite Schnittstelle 220 ist zur Verbindung mit einer Systemtaktleitung 245 eingerichtet. Die Systemtaktleitung 245 kann ebenfalls differentiell auf zwei Leitungen übertragen werden. Die Übertragung kann beispielsweise nach dem Standard RS-485 erfolgen, andere Übertragungsarten oder -protokolle sind ebenfalls möglich. Eine Steuerleitung 250 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch die einzelnen Akustiksensoren 115 durchgeschleift. Die Steuerleitung 250 beginnt beispielhaft an einer Energieversorgung 255, die an Bord des Fahrzeugs 100 beispielsweise an Klemme 30 anliegen kann. Von dort verläuft die Steuerleitung 250 zum links dargestellten Akustiksensor 115. Erst wenn dessen Schalter 230 geschlossen ist, wird Energie von der Energieversorgung 255 an den nächsten (hier den mittleren) Akustiksensor 115 übertragen. Die Schalter 230 befinden sich im Ruhezustand in einer geöffneten Position, sodass ein Akustiksensor 115 nach dem anderen eingeschaltet werden kann. Wie unten noch genauer ausgeführt wird, ist bevorzugt, dass ein Akustiksensor 115 auf das Eintreffen von Energie hin eine eigene Identifikation zur Kommunikation auf dem Datenbus 240 bestimmt und erst danach seinen Schalter 230 schließt, um einen eventuell folgenden Akustiksensor 115 mit Energie zu versorgen. Eine für die Energieversorgung 255 erforderliche Masseverbindung 235, die beispielsweise mit Klemme 31 des Fahrzeugs 100 verbunden sein kann, kann an jedem der Akustiksensoren 115 vorgesehen sein.The second interface 220 is for connection to a system clock line 245 set up. The system clock line 245 can also be transmitted differentially on two lines. The transmission can take place, for example, according to the RS-485 standard, other transmission types or protocols are also possible. A control line 250 is in the present embodiment by the individual acoustic sensors 115 looped through. The control line 250 begins, for example, with an energy supply 255 that board the vehicle 100 for example can be applied to terminal 30. The control line runs from there 250 to the acoustic sensor shown on the left 115 . Only when that counter 230 is closed, energy is from the power supply 255 to the next (here the middle) acoustic sensor 115 transfer. The switches 230 are in an open position when idle, so that an acoustic sensor 115 can be switched on one after the other. As will be explained in more detail below, it is preferred that an acoustic sensor 115 When energy arrives, its own identification for communication on the data bus 240 determined and only then his switch 230 closes to a possibly following acoustic sensor 115 to provide with energy. One for the energy supply 255 required ground connection 235 for example with terminal 31 of the vehicle 100 can be connected to each of the acoustic sensors 115 be provided.

Außerdem umfasst jeder Akustiksensor 115 einen Taktgenerator 260, der dazu eingerichtet ist, einen Takt für den jeweiligen Akustiksensor 115 bereitzustellen. Die Verarbeitungseinrichtung 210 verwendet diesen Takt zur Bestimmung, wann ein Sensorsignal des Mikrofons 205 erfasst und über den Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 übermittelt werden soll. Der Taktgenerator 260 umfasst bevorzugt einen Quarz oder einen anderen Schwingkreis ausreichender Güte. Um interne Takte verschiedener Akustiksensoren 115 miteinander zu synchronisieren, wird vorgeschlagen, einen der Akustiksensoren 115 als Master und die anderen als Slaves zu betreiben. Der Master-Akustiksensor 115 stellt auf der Basis des von seinem Taktgenerator 260 bereitgestellten Takts einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung 245 bereit. Ein als Slave konfigurierter Akustiksensor 115 gleicht die Geschwindigkeit seines Taktgenerators 260 auf der Basis eines über die Systemtaktleitung 245 empfangenen Systemtakts an. Das Angleichen kann beispielsweise mittels eines verriegelten Phasenschiebers (phase locked loop, PLL) erfolgen.Also includes each acoustic sensor 115 a clock generator 260 , which is set up to set a clock for the respective acoustic sensor 115 provide. The processing facility 210 uses this clock to determine when a sensor signal from the microphone 205 recorded and via the data bus 240 to the control device 120 should be transmitted. The clock generator 260 preferably comprises a quartz or another resonant circuit of sufficient quality. About internal clocks of various acoustic sensors 115 to synchronize with each other, it is proposed to use one of the acoustic sensors 115 operate as a master and the others as slaves. The master acoustic sensor 115 provides based on the from its clock generator 260 provided clock a system clock on the system clock line 245 ready. An acoustic sensor configured as a slave 115 equals the speed of its clock generator 260 on the basis of an over the system clock line 245 received system clock. The adjustment can be carried out, for example, by means of a locked phase shifter (phase locked loop, PLL).

Um die Taktgeneratoren 245 nicht nur auf die gleiche Geschwindigkeit, sondern auch gleiche Phasen einzustellen, kann periodisch über die Systemtaktleitung 245 ein Synchronimpuls übertragen werden. Dieser kann insbesondere vom Master-Akustiksensor 115 bereitgestellt werden, beispielsweise in gleichen Zeitabständen. Der Takt eines Taktgenerators 260 kann beispielsweise mittels der PLL derart eingestellt werden, dass eine steigende Flanke des Systemtakts auf der Systemtaktleitung 245 zeitlich mit einer steigenden Flanke eines lokalen Takts des Akustiksensors 115 zusammenfällt. Anstelle einer steigenden Flanke kann auch ein- und/oder beidseitig eine fallende Flanke betrachtet werden.To the clock generators 245 Set not only to the same speed, but also to the same phases, can be set periodically via the system clock line 245 a sync pulse can be transmitted. This can in particular from the master acoustic sensor 115 are provided, for example at equal time intervals. The clock of a clock generator 260 can for example be set by means of the PLL in such a way that a rising edge of the system clock is on the system clock line 245 temporally with a rising edge of a local clock of the acoustic sensor 115 coincides. Instead of a rising edge, a falling edge can also be viewed on one and / or both sides.

Eine Lokalisierung des Ereignisses 110 kann erfordern, dass Abtastzeitpunkte der Akustiksensoren 115 sicher miteinander synchronisiert sind. Um dies zu überprüfen, kann jeder Taktgenerator 260 dazu eingerichtet sein, ein vorbestimmtes Signal den erfassten Sensorwerten des eigenen Mikrofons 205 zu überlagern, bevor die Sensorwerte über den Datenbus 240 übertragen werden. Das vorbestimmte Signal umfasst bevorzugt ein Pilotsignal, das insbesondere einen möglichst reinen Sinuston umfassen kann, dessen Frequenz bevorzugt einfach aus dem Takt des lokalen Taktgenerators 260 abgeleitet werden kann. Ein beispielhafter Pilotton hat eine Frequenz von ca. 20 kHz. Der Pilotton kann durch einen Akustiksensor 115 genau dann eingeschaltet werden, wenn auf der Systemtaktleitung 245 ein Pilotimpuls anliegt. Der Pilotton kann wieder abgeschaltet werden, wenn der Pilotimpuls nicht mehr anliegt. Die Steuereinrichtung 120 ist bevorzugt dazu eingerichtet, Pilottöne der Akustiksensoren 115 signaltechnisch von den jeweils bereitgestellten abgetasteten Sensorwerten der Mikrofone 205 zu trennen. Sind die Pilottöne der Akustiksensoren 115 synchron, beispielsweise weil sie zu identischen Messzeitpunkten ihre Nulldurchgänge aufweisen, so ist Synchronität zwischen den bereitgestellten Messwerten der Akustiksensoren 115 gegeben. Das Ereignis 110 kann dann auf der Basis der empfangenen Messwerte genauer bestimmt werden. Insbesondere kann eine Richtung, aus der das Ereignis 110 auf die Akustiksensoren 115 einwirkt, anhand von Laufzeitunterschieden des akustischen Signals bestimmt werden. Die Laufzeitunterschiede zeigen sich üblicherweise durch Phasenunterschiede in Messdatenströmen der einzelnen Akustiksensoren 115.A localization of the event 110 may require sampling times of the acoustic sensors 115 are safely synchronized with each other. To check this, any clock generator can 260 be set up to send a predetermined signal to the recorded sensor values of its own microphone 205 to be superimposed before the sensor values via the data bus 240 be transmitted. The predetermined signal preferably comprises a pilot signal, which can in particular comprise a pure sine tone as possible, the frequency of which is preferably simply derived from the clock of the local clock generator 260 can be derived. An exemplary pilot tone has a frequency of approx. 20 kHz. The pilot tone can be through an acoustic sensor 115 be switched on exactly when on the system clock line 245 there is a pilot pulse. The pilot tone can be switched off again when the pilot pulse is no longer present. The control device 120 is preferably set up to emit pilot tones from the acoustic sensors 115 in terms of signaling from the respectively provided sampled sensor values of the microphones 205 to separate. Are the pilot tones of the acoustic sensors 115 synchronous, for example because they have their zero crossings at identical measuring times, there is synchronicity between the measured values provided by the acoustic sensors 115 given. The event 110 can then be determined more precisely on the basis of the measured values received. In particular, there can be a direction from which the event 110 on the acoustic sensors 115 acts, can be determined on the basis of differences in transit time of the acoustic signal. The transit time differences are usually shown by phase differences in the measurement data streams of the individual acoustic sensors 115 .

Der Einsatz des Pilottons kann einen Signal-Rausch-Abstand verschlechtern, sodass insbesondere ein leises akustisches Signal des Ereignisses 110 nur schwer erkannt werden kann. Es wird daher vorgeschlagen, das Ereignis 110 zunächst auf der Basis von erfassten Sensorwerten zu bestimmen, die nicht mit einem Pilotton überlagert sind. Dadurch kann eine empfindliche Bestimmung des Ereignisses 110 erfolgen. Insbesondere kann ein vorbestimmtes Muster, das auf ein vorbestimmtes Ereignis 110 hinweist, verbessert in den Datenströmen gefunden werden.The use of the pilot tone can worsen a signal-to-noise ratio, so that in particular a low acoustic signal of the event 110 difficult to see. It is therefore suggested that the event 110 first to be determined on the basis of recorded sensor values that are not overlaid with a pilot tone. This allows a sensitive determination of the event 110 take place. In particular, a predetermined pattern based on a predetermined event 110 indicates improved can be found in the data streams.

Konnte das Muster seitens der Steuereinrichtung 120 bestimmt werden, so kann sie über den Datenbus 240 eine Pilotnachricht an den als Master konfigurierten Akustiksensor 115 schicken. Der Master-Akustiksensor 115 kann daraufhin den Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 aktivieren. So kann sichergestellt sein, dass die Steuereinrichtung 120 das Aktivieren und Deaktivieren des Pilottons selbst steuert, sodass der Pilotton verbessert bei der Verarbeitung berücksichtigt werden kann.Could the pattern from the controller 120 can be determined via the data bus 240 a pilot message to the acoustic sensor configured as master 115 send. The master acoustic sensor 115 can then send the pilot pulse to the system clock line 245 activate. It can thus be ensured that the control device 120 controls the activation and deactivation of the pilot tone itself, so that the pilot tone can be better taken into account during processing.

Zur Übermittlung des Systemtakts, eines Synchronimpulses und eines Pilotimpulses auf der Systemtaktleitung 245 wird vorgeschlagen, unterschiedliche Impulsverhältnisse zu verwenden. Beispielsweise kann ein Rechtecksignal verwendet werden, dessen steigende Flanken stets gleiche zeitliche Abstände aufweisen. Unterschreitet ein Impulsverhältnis an/aus einen vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise 30 %, so kann ein Synchronimpuls vorliegen. Übersteigt das Verhältnis einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise ca. 70 %, so kann ein Pilotimpuls vorliegen. Andere Zuordnungen sind ebenfalls möglich und Schwellenwerte können auch anders gewählt sein.To transmit the system clock, a sync pulse and a pilot pulse on the system clock line 245 it is suggested to use different pulse ratios. For example, a square wave signal can be used whose rising edges always have the same time intervals. If a pulse ratio on / off falls below a predetermined threshold value, for example 30%, a synchronous pulse may be present. If the ratio exceeds a second predetermined threshold value, for example approx. 70%, a pilot pulse can be present. Other assignments are also possible and threshold values can also be selected differently.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300, das insbesondere in Verbindung mit einem Sensorsystem 105 ausgeführt werden kann. Dabei behandelt das Verfahren 300 hauptsächlich die Steuerung der Akustiksensoren 115. 3 shows a flow chart of a method 300 , in particular in connection with a sensor system 105 can be executed. It deals with the procedure 300 mainly the control of the acoustic sensors 115 .

In einem Schritt 305 können Identifikationen der Akustiksensoren 115 des Sensorsystems 105 bestimmt werden. Dazu wird jedem Akustiksensor 115 eine eindeutige Identifikation zugeordnet. Bevorzugt werden die Akustiksensoren 115 in einer durch ihre Verdrahtung festgelegten Reihenfolge nacheinander eingeschaltet und erfragen jeweils bei der Steuereinrichtung 120 oder einer anderen dazu vorgesehenen Einrichtung ihre Identifikation, bevor sie den jeweils nächsten Akustiksensor 115 in der Reihenfolge einschalten.In one step 305 can identify the acoustic sensors 115 of the sensor system 105 to be determined. This is done by every acoustic sensor 115 assigned a unique identification. Acoustic sensors are preferred 115 switched on one after the other in a sequence determined by their wiring and inquire in each case with the control device 120 or another device provided for this purpose, their identification before the next acoustic sensor 115 turn on in the order.

Bevorzugt parallel zum Bestimmen der Identifikationen wird einer der Akustiksensoren 115 als Master bestimmt, und die anderen als Slaves. Beispielsweise kann der Akustiksensor 115, der als erster seine Identifikation erhält, als Master konfiguriert werden. Beispielsweise können numerische Identifikatoren in aufsteigender Reihenfolge vergeben werden und sobald alle Akustiksensoren 115 konfiguriert sind, kann jeder bestimmen, ob er die kleinste Identifikation trägt und somit als Master arbeitet.One of the acoustic sensors is preferably used in parallel with the determination of the identifications 115 designated as masters and the others as slaves. For example, the acoustic sensor 115 , who is the first to receive his identification, can be configured as the master. For example, numerical identifiers can be assigned in ascending order and as soon as all acoustic sensors 115 configured, everyone can determine whether they have the smallest identification and thus work as a master.

Ein als Slave konfigurierter Akustiksensor 115 kann in einem Schritt 310 einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung 245 bestimmen und einen intern mittels seines Taktgenerators 260 erzeugten Takt an diesen angleichen. Bevorzugt erst dann, wenn das Angleichen mit einer vorbestimmten Qualität gelungen ist, kann in einem Schritt 315 eine Messung durchgeführt werden. Dazu kann ein Sensorwert des Mikrofons 205 erfasst werden und der erfasste Sensorwert kann über den Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 übermittelt werden. Der Schritt 315 kann nach Art einer Endlosschleife periodisch in Abhängigkeit des bestimmten Takts wiederholt werden.An acoustic sensor configured as a slave 115 can be done in one step 310 a system clock on the system clock line 245 determine and one internally by means of its clock generator 260 adjust the generated clock to this. Preferably only when the matching has been successful with a predetermined quality, it can be done in one step 315 a measurement can be carried out. A sensor value of the microphone 205 can be recorded and the recorded sensor value can be transmitted via the data bus 240 to the control device 120 be transmitted. The step 315 can be repeated periodically in the manner of an endless loop depending on the specific cycle.

In einem Schritt 320 kann ein Synchronimpuls bestimmt werden. Der Synchronimpuls wird bevorzugt über die Systemtaktleitung 245 vom Master-Akustiksensor 115 übermittelt. Der Taktgenerator 260 eines Slave-Akustiksensors 115 kann auf den empfangenen Synchronimpuls in einem Schritt 325 synchronisiert werden. Anschließend kann mit dem Abtasten und Übermitteln von Sensorwerten im Schritt 315 fortgefahren werden.In one step 320 a sync pulse can be determined. The sync pulse is preferred over the system clock line 245 from the master acoustic sensor 115 transmitted. The clock generator 260 of a slave acoustic sensor 115 can respond to the received sync pulse in one step 325 be synchronized. Subsequently, with the scanning and transmission of sensor values in step 315 to be continued.

In einem Schritt 330 kann ein Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 bestimmt werden. Der Pilotimpuls kann ebenfalls durch den Master-Akustiksensor 115 auf der Systemtaktleitung 245 bereitgestellt sein. In Antwort auf den Pilotimpuls kann der Slave-Akustiksensor 115 in einem Schritt 335 ein vorbestimmtes Signal, insbesondere einen Pilotton, erzeugen und den erfassten Sensorwerten überlagern. Der Pilotton kann nur so lange den Sensorwerten überlagert werden, wie der Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 erfasst werden kann. Alternativ kann der Pilotton auch durch entsprechende Signale auf der Systemtaktleitung 245 dediziert ein- und ausgeschaltet werden.In one step 330 can be a pilot pulse on the system clock line 245 to be determined. The pilot pulse can also be sent by the master acoustic sensor 115 on the system clock line 245 be provided. In response to the pilot pulse, the slave acoustic sensor can 115 in one step 335 generate a predetermined signal, in particular a pilot tone, and superimpose it on the detected sensor values. The pilot tone can only be superimposed on the sensor values as long as the pilot pulse is on the system clock line 245 can be captured. Alternatively, the pilot tone can also be generated by corresponding signals on the system clock line 245 can be switched on and off in a dedicated manner.

In einem Schritt 340 können Sensorsignale eines oder mehrerer Akustiksensoren 115 vom Steuergerät 120 empfangen und ausgewertet werden. Die Auswertung kann in unterschiedlichen Phasen ablaufen und ein Übergang zwischen den Phasen kann durch das Steuergerät 120 gesteuert werden, insbesondere durch Übermitteln einer Steuernachricht an den als Master konfigurierten Akustiksensor 115 über den Datenbus 240.In one step 340 can sensor signals from one or more acoustic sensors 115 from the control unit 120 can be received and evaluated. The evaluation can take place in different phases and a transition between the phases can be made by the control unit 120 be controlled, in particular by transmitting a control message to the acoustic sensor configured as a master 115 via the data bus 240 .

Der als Master konfigurierte Akustiksensor 115 kann in einem Schritt 350 einen eigenen Takt mittels seines Taktgenerators 260 bereitstellen und auf dessen Basis den Systemtakt auf der Systemtaktleitung 245 bereitstellen. Danach kann er in einem Schritt 355, der dem Schritt 315 eines Slave-Akustiksensors 115 entsprechen kann, sein Mikrofon 205 abtasten und erfasste Sensorwerte auf dem Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 übermitteln. Zeit- oder ereignisgesteuert kann er in einem Schritt 360 einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung 245 bereitstellen. Außerdem kann er in einem Schritt 365 einen Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 bereitstellen. Der Schritt 365 erfolgt bevorzugt, nachdem von der Steuereinrichtung 120 eine Nachricht an den Master-Akustiksensor 115 empfangen wurde, die eine Pilotnachricht enthält, also eine Anforderung, Pilottöne in den Datenströmen der Akustiksensoren 115 zu verwenden.The acoustic sensor configured as master 115 can be done in one step 350 its own clock by means of its clock generator 260 and on this basis the system clock on the system clock line 245 provide. Then he can do it in one step 355 that the step 315 of a slave acoustic sensor 115 can correspond to his microphone 205 scan and recorded sensor values on the data bus 240 to the control device 120 to transfer. It can be time or event-controlled in one step 360 a sync pulse on the system clock line 245 provide. He can also do it in one step 365 a pilot pulse on the system clock line 245 provide. The step 365 takes place preferably after from the control device 120 a message to the master acoustic sensor 115 which contains a pilot message, i.e. a request for pilot tones in the data streams of the acoustic sensors 115 to use.

4 zeigt beispielhafte zeitliche Verläufe an einem Sensorsystem 105. In horizontaler Richtung ist eine Zeit angetragen. Im oberen Bereich ist ein Systemtakt MC angetragen, der auf der Systemtaktleitung 245 übermittelt wird. Darunter sind für beispielhafte Akustiksensoren 115 mit den Bezeichnungen ACS1, ACS2 und ACS3 jeweils zeitliche Verläufe 405 von bereitgestellten Sensorwerten dargestellt. 4th shows exemplary time courses on a sensor system 105 . A time is plotted in the horizontal direction. A system clock MC is shown in the upper area, which is on the system clock line 245 is transmitted. These include acoustic sensors for example 115 with the designations ACS1, ACS2 and ACS3 in each case chronological progressions 405 represented by provided sensor values.

Der Systemtakt MC umfasst in der vorliegenden Ausführungsform ein Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis von ca. 50 %. In einem ersten zeitlichen Abschnitt 410 ist das Tastverhältnis deutlich niedriger, beispielsweise ca. 10 %, und in einem zweiten zeitlichen Abschnitt 415 deutlich höher, beispielsweise ca. 90 %. Der erste Abschnitt 410 kann als Synchronimpuls und der zweite zeitliche Abschnitt 415 als Pilotimpuls definiert sein. Der genaue Synchronisationszeitpunkt des ersten Abschnitts 410 kann beispielsweise die zweite steigende Flanke innerhalb des ersten Abschnitts 410 sein. In the present embodiment, the system clock MC comprises a square-wave signal with a pulse duty factor of approximately 50%. In a first period of time 410 the pulse duty factor is significantly lower, for example approx. 10%, and in a second time segment 415 significantly higher, for example approx. 90%. The first paragraph 410 can be used as a sync pulse and the second time segment 415 be defined as a pilot pulse. The exact synchronization time of the first section 410 can for example be the second rising edge within the first section 410 be.

In entsprechender Weise kann der entscheidende Zeitpunkt des Pilotimpulses zur steigenden Flanke nach zwei Perioden mit dem erhöhten Tastverhältnis sein, wie dargestellt ist. Andere Referenzzeitpunkte können in ähnlicher Weise definiert sein.In a corresponding manner, the decisive point in time of the pilot pulse for the rising edge can be after two periods with the increased pulse duty factor, as shown. Other reference times can be defined in a similar way.

Es ist zu sehen, dass nach einem Zeitpunkt t1, zu dem der Pilotimpuls des zweiten Abschnitts 415 wirksam wird, jedem Verlauf 405 von Sensorwerten der Akustiksensoren ACS1 bis ACS3 jeweils ein Pilotton 420 überlagert ist. Die Akustiksensoren 115 stellen die mit den Pilottönen überlagerten Sensorwerte über den Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 bereit. Die Steuereinrichtung 120 kann die Pilottöne 420 von den eingehenden Sensordaten extrahieren.It can be seen that after a point in time t1 at which the pilot pulse of the second section 415 takes effect every course 405 one pilot tone each of the sensor values of the acoustic sensors ACS1 to ACS3 420 is superimposed. The acoustic sensors 115 provide the sensor values overlaid with the pilot tones via the data bus 240 to the control device 120 ready. The control device 120 can do the pilot tones 420 extract from the incoming sensor data.

Die einzelnen Akustiksensoren 115 stellen ihre Pilottöne 420 jeweils auf der Basis ihrer Taktgeneratoren 245 bereit. Die Pilottöne 420 der einzelnen Akustiksensoren 115 können nur dann gleiche Frequenzen und Phase aufweisen, wenn die Taktgeneratoren 245 der Akustiksensoren 115 genau gleich schnell laufen und aufeinander synchronisiert, also zueinander phasengleich sind. Sollten zwei Frequenzgeneratoren 245 nicht synchronisiert sein, so sind die Pilottöne 420 an der Steuereinrichtung 120 nicht phasengleich. Weisen zwei Frequenzgeneratoren 245 nicht genau gleiche Frequenzen auf, so sind ihre korrespondierenden Wellenlängen unterschiedlich und eine Phasenungleichheit der Pilottöne 420 kann periodisch beobachtet werden. Bevorzugt wird seitens der Steuereinrichtung 120 untersucht, ob die Pilottöne 420 zueinander synchrone Nulldurchgänge aufweisen.The individual acoustic sensors 115 put their pilot tones 420 each on the basis of their clock generators 245 ready. The pilot tones 420 of the individual acoustic sensors 115 can only have the same frequencies and phase if the clock generators 245 the acoustic sensors 115 run at exactly the same speed and synchronized with each other, i.e. are in phase with each other. Should have two frequency generators 245 not be synchronized, so are the pilot tones 420 at the control device 120 not in phase. Assign two frequency generators 245 If the frequencies are not exactly the same, their corresponding wavelengths are different and the pilot tones are phase inequality 420 can be observed periodically. It is preferred on the part of the control device 120 examined whether the pilot tones 420 have mutually synchronous zero crossings.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
Fahrzeugvehicle
105105
SensorsystemSensor system
110110
akustisch wahrnehmbares Ereignisacoustically perceptible event
115115
AkustiksensorAcoustic sensor
120120
SteuereinrichtungControl device
125125
VerbindungssystemConnection system
130130
Steckverbinder Connectors
205205
Mikrofonmicrophone
210210
VerarbeitungseinrichtungProcessing facility
215215
erste Schnittstelle (zum Datenbus)first interface (to the data bus)
220220
zweite Schnittstelle (zur Systemtaktleitung)second interface (to the system clock line)
225225
Anschluss (zur Steuerleitung)Connection (to control line)
230230
Schaltercounter
235235
MasseverbindungGround connection
240240
DatenbusData bus
245245
SystemtaktleitungSystem clock line
250250
SteuerleitungControl line
255255
Energieversorgungpower supply
260260
Taktgenerator Clock generator
300300
Verfahrenprocedure
305305
ID bestimmenDetermine ID
310310
Systemtakt bestimmen, eigenen Takt angleichenDetermine the system clock, adjust your own clock
315315
Mikrofon Abtasten, Sensorwert übermittelnSampling the microphone, transmitting the sensor value
320320
Synchronimpuls bestimmenDetermine the sync pulse
325325
eigenen Takt synchronisierensynchronize your own clock
330330
Pilotimpuls bestimmenDetermine the pilot pulse
335335
Pilotton aufbringenApply pilot tone
340340
Auswerten SensorwerteEvaluation of sensor values
350350
eigenen Takt bereitstellen, Systemtakt generierenProvide your own cycle, generate system cycle
355355
Mikrofon Abtasten, Sensorwert übermittelnSampling the microphone, transmitting the sensor value
360360
Synchronimpuls bereitstellenProvide sync pulse
365365
Pilotimpuls bereitstellen Provide pilot pulse
405405
Sensorwert (Verlauf)Sensor value (history)
410410
erster Abschnittfirst section
415415
zweiter Abschnittsecond part
420420
PilottonPilot tone

Claims (13)

Akustiksensor (115) für ein Fahrzeug (100), wobei der Akustiksensor (115) folgendes umfasst: ein Mikrofon (205); eine erste Schnittstelle (215) zur Verbindung mit einem Datenbus (240); eine zweite Schnittstelle (220) zur Verbindung mit einer Systemtaktleitung (245); einen Taktgenerator (240); eine Verarbeitungseinrichtung (210), die dazu eingerichtet ist, zu Zeitpunkten, die von einem Takt des Taktgenerators (260) abhängig sind, Sensordaten des Mikrofons (205) zu erfassen und über den Datenbus (240) zu übermitteln; wobei der Taktgenerator (240) dazu eingerichtet ist, in einer ersten Betriebsart den mittels des Taktgenerators (260) bereitgestellten Takt auf einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung (245) anzugleichen, und in einer zweiten Betriebsart auf der Basis des mittels des Taktgenerators (260) bereitgestellten Takts einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung (245) bereitzustellen, wobei der Akustiksensor (115) dazu eingerichtet ist, in der ersten Betriebsart in Antwort auf einen auf der Systemtaktleitung (245) erfassten Pilotimpuls die erfassten Sensordaten mit einem vorbestimmten Signal zu überlagern.An acoustic sensor (115) for a vehicle (100), the acoustic sensor (115) comprising: a microphone (205); a first interface (215) for connection to a data bus (240); a second interface (220) for connection to a system clock line (245); a clock generator (240); a processing device (210) which is set up to acquire sensor data of the microphone (205) at points in time which are dependent on a clock rate of the clock generator (260) and to transmit it via the data bus (240); wherein the clock generator (240) to it is set up, in a first operating mode, to match the clock provided by the clock generator (260) to a system clock on the system clock line (245), and in a second operating mode, based on the clock provided by the clock generator (260), a system clock on the system clock line ( 245), the acoustic sensor (115) being set up to superimpose a predetermined signal on the detected sensor data in the first operating mode in response to a pilot pulse detected on the system clock line (245). Akustiksensor (115) nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinrichtung (210) dazu eingerichtet ist, eine Identifikation des Akustiksensors (115) zur Kommunikation auf dem Datenbus (240) dynamisch zu bestimmen.Acoustic sensor (115) Claim 1 , wherein the processing device (210) is set up to dynamically determine an identification of the acoustic sensor (115) for communication on the data bus (240). Akustiksensor (115) nach Anspruch 1 oder 2, ferner wobei der Akustiksensor (115) zur Verbindung mit einer Steuerleitung (250) eingerichtet ist, und die Verarbeitungseinrichtung (210) dazu eingerichtet ist, eine der Betriebsarten in Abhängigkeit eines Signals auf der Steuerleitung (250) zu steuern.Acoustic sensor (115) Claim 1 or 2 , further wherein the acoustic sensor (115) is set up for connection to a control line (250), and the processing device (210) is set up to control one of the operating modes as a function of a signal on the control line (250). Akustiksensor (115) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Akustiksensor (115) dazu eingerichtet ist, in der ersten Betriebsart den mittels des Taktgenerators (260) bereitgestellten Takt auf einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung (245) zu synchronisieren.Acoustic sensor (115) according to one of the preceding claims, wherein the acoustic sensor (115) is set up in the first operating mode to synchronize the clock provided by means of the clock generator (260) to a sync pulse on the system clock line (245). Akustiksensor (115) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Akustiksensor (115) dazu eingerichtet ist, in der zweiten Betriebsart regelmäßig einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung (245) bereitzustellen.Acoustic sensor (115) according to one of the preceding claims, wherein the acoustic sensor (115) is set up to regularly provide a synchronizing pulse on the system clock line (245) in the second operating mode. Akustiksensor (115) nach einem der vorangehenden Ansprüche , wobei das Signal ein sinusförmiges Signal umfasst.Acoustic sensor (115) according to any one of the preceding claims, wherein the signal comprises a sinusoidal signal. Akustiksensor (115) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Akustiksensor (115) dazu eingerichtet ist, in der zweiten Betriebsart in Antwort auf eine Pilotnachricht auf dem Datenbus (240) einen Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung (245) bereitzustellen.Acoustic sensor (115) according to one of the preceding claims, wherein the acoustic sensor (115) is set up to provide a pilot pulse on the system clock line (245) in response to a pilot message on the data bus (240) in the second operating mode. Akustiksensor (115) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Masseanschluss (235) und nicht mehr als sechs weitere Anschlüsse zur Verbindung mit einem anderen Akustiksensor (115).Acoustic sensor (115) according to one of the preceding claims, comprising a ground connection (235) and no more than six further connections for connection to another acoustic sensor (115). Sensorsystem (105), umfassend mehrere Akustiksensoren (115) nach einem der vorangehenden Ansprüche; eine Steuereinrichtung (120); und einen Datenbus (240); wobei die Akustiksensoren (115) mittels des Datenbusses (240) mit der Steuereinrichtung (120) verbunden sind; sowie eine Systemtaktleitung (245), mit der die Akustiksensoren (115) verbunden sind, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, in von den Akustiksensoren (115) bereitgestellten Sensordaten ein vorbestimmtes Muster zu erkennen und daraufhin zu bewirken, dass die Akustiksensoren (115) jeweils erfasste Sensordaten mit einem vorbestimmten Signal überlagern.Sensor system (105), comprising a plurality of acoustic sensors (115) according to one of the preceding claims; a controller (120); and a data bus (240); wherein the acoustic sensors (115) are connected to the control device (120) by means of the data bus (240); and a system clock line (245) to which the acoustic sensors (115) are connected, the control device (120) being set up to recognize a predetermined pattern in the sensor data provided by the acoustic sensors (115) and then to cause the acoustic sensors ( 115) superimpose each acquired sensor data with a predetermined signal. Sensorsystem (105) nach Anspruch 9, wobei die Steuereinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, auf der Basis das vorbestimmte Signal enthaltenden Sensordaten der Akustiksensoren (115) ein Ereignis zu bestimmen, welches das vorbestimmte Muster bewirkt.Sensor system (105) Claim 9 wherein the control device (120) is set up to determine, on the basis of the sensor data of the acoustic sensors (115) containing the predetermined signal, an event which causes the predetermined pattern. Fahrzeug (100), umfassend ein Sensorsystem (105) nach Anspruch 9 oder 10.Vehicle (100) comprising a sensor system (105) according to Claim 9 or 10 . Verfahren (300) zum Bestimmen eines Ereignisses im Umfeld eines Fahrzeugs (100) mittels mehrerer Akustiksensoren (115), die an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs (100) angebracht sind, jeweils ein Mikrofon (205) umfassen und mittels eines seriellen Datenbusses (240) mit einer Steuereinrichtung verbunden sind; wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen (315, 355) von Sensorwerten von Mikrofonen (205) der Akustiksensoren (115); Übermitteln (315, 355) der Sensorwerte von den Akustiksensoren (115) an die Steuereinrichtung; Bestimmen des Ereignisses auf der Basis der übermittelten Sensorwerte; Ansteuern (330, 365) der Akustiksensoren (115), ihre Sensorwerte mit einem vorbestimmten Signal zu überlagern; und Bestimmen des Ereignisses auf der Basis der überlagerten Sensorwerte.Method (300) for determining an event in the vicinity of a vehicle (100) by means of a plurality of acoustic sensors (115) which are attached to different locations on the vehicle (100), each comprising a microphone (205) and by means of a serial data bus (240) a control device are connected; the method comprising the following steps: acquiring (315, 355) sensor values from microphones (205) of the acoustic sensors (115); Transmitting (315, 355) the sensor values from the acoustic sensors (115) to the control device; Determining the event based on the transmitted sensor values; Controlling (330, 365) the acoustic sensors (115) to superimpose their sensor values with a predetermined signal; and determining the event based on the superimposed sensor values. Verfahren (300) nach Anspruch 12, wobei auf der Basis des den Sensorwerten überlagerten Signals bestimmt wird, dass die Sensorwerte zu synchronen Zeitpunkten erfasst wurden.Method (300) according to Claim 12 , wherein it is determined on the basis of the signal superimposed on the sensor values that the sensor values were recorded at synchronous points in time.
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