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. 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.
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
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;
-
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;
Das Ereignis
Das Sensorsystem
Ein Akustiksensor
Das Mikrofon
Die zweite Schnittstelle
Außerdem umfasst jeder Akustiksensor
Um die Taktgeneratoren
Eine Lokalisierung des Ereignisses
Der Einsatz des Pilottons kann einen Signal-Rausch-Abstand verschlechtern, sodass insbesondere ein leises akustisches Signal des Ereignisses
Konnte das Muster seitens der Steuereinrichtung
Zur Übermittlung des Systemtakts, eines Synchronimpulses und eines Pilotimpulses auf der Systemtaktleitung
In einem Schritt
Bevorzugt parallel zum Bestimmen der Identifikationen wird einer der Akustiksensoren
Ein als Slave konfigurierter Akustiksensor
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
Der als Master konfigurierte Akustiksensor
Der Systemtakt MC umfasst in der vorliegenden Ausführungsform ein Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis von ca. 50 %. In einem ersten zeitlichen Abschnitt
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
Die einzelnen Akustiksensoren
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)
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US20170041127A1 (en) | 2015-07-20 | 2017-02-09 | Lattice Semiconductor Corporation | Acoustic gesture recognition systems and methods |
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DE102008049161A1 (en) * | 2008-09-24 | 2010-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Microprocessor system with several interconnected microprocessors |
EP3345062B1 (en) * | 2015-08-31 | 2021-12-22 | Marposs Societa' Per Azioni | Data processing and transmission system and method |
US20170213459A1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | Flex Ltd. | System and method of identifying a vehicle and determining the location and the velocity of the vehicle by sound |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015065792A1 (en) | 2013-10-31 | 2015-05-07 | Qualcomm Incorporated | Camera control slave devices with multiple slave device identifiers |
US20170041127A1 (en) | 2015-07-20 | 2017-02-09 | Lattice Semiconductor Corporation | Acoustic gesture recognition systems and methods |
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