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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Richtungskalibrierung von an einem Fahrzeug angeordneten Mikrofonen mittels eines Referenzgeräusches.
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Aus der
DE 10 2019 218 066 A1 sind ein System zum Detektieren von Geräuschen in der Umgebung eines Fahrzeuges und ein Verfahren zum Kalibrieren und Überwachen von Akustiksensoren bei einem solchen System bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass Referenzgeräusche erkannt werden und ein Vergleich der von den Akustiksensoren an eine Prozessoreinheit übertragenen Signale hinsichtlich des jeweils detektierten Schallpegels durchgeführt wird. Darüber hinaus wird ein Korrekturfaktor für mindestens einen Akustiksensor bei Abweichung der detektieren Schallpegel von erwarteten Schallpegeln und der Korrekturfaktor wird im weiteren Betrieb des Systems zur Korrektur der Signale des mindestens einen Akustiksensors verwendet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Richtungskalibrierung von an einem Fahrzeug angeordneten Mikrofonen mittels eines Referenzgeräusches anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zur Richtungskalibrierung von an einem Fahrzeug angeordneten Mikrofonen mittels eines Referenzgeräusches sieht erfindungsgemäß vor, dass das Referenzgeräusch zumindest mittels einer am Fahrzeug an einer vorgegebenen Position angeordneten Schallquelle erzeugt und mittels der Mikrofone aufgenommen wird.
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Durch Anwendung des Verfahrens ist eine vergleichsweise schnelle und effiziente Richtungskalibrierung von außenseitig an einem Fahrzeug angeordneten Mikrofonen möglich, insbesondere zur Erkennung einer externen Schallquelle und Ermittlung eines Abstandes zwischen Fahrzeug und externer Schallquelle.
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Insbesondere werden die Mikrofone für automatisiert, insbesondere autonom fahrende Fahrzeuge verwendet, um bestimmte Geräuschquellen, wie beispielsweise ein Martinshorn, anhand entsprechend ausgegebener Signale zu erkennen und um eine Richtung, aus der die Signale kommen, zu ermitteln. Die Richtung wird dabei insbesondere, bezogen auf einen Fahrzeugschwerpunkt, als Winkel in Bezug auf eine Fahrzeuglängsachse ermittelt. Mittels der Richtungskalibrierung wird weitestgehend sichergestellt, dass der ermittelte Winkel innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegt.
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In einer Ausführung des Verfahrens wird das Referenzgeräusch mittels einer fahrzeugseitigen Schallzeichenerzeugungsvorrichtung und/oder mittels einer fahrzeugseitigen Geräuscherzeugungsvorrichtung erzeugt und ausgegeben. Beispielsweise kann das Referenzgeräusch mittels einer Hupe des Fahrzeuges als Schallerzeugungsvorrichtung ausgegeben werden. Ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, so kann die Geräuscherzeugungsvorrichtung, ein sogenannter Soundgenerator, zur Erzeugung des Referenzgeräusches genutzt werden.
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Da eine Position der Schallerzeugungsvorrichtung oder der Geräuscherzeugungsvorrichtung sowie ein Abstand der jeweiligen Schallquelle zu den Mikrofonen am Fahrzeug verhältnismäßig eindeutig sind, ist eine Umsetzung des Verfahrens vergleichsweise unkompliziert.
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Eine weitere Ausführung des Verfahrens sieht vor, dass ein Abstand zwischen dem jeweiligen Mikrofon und der Schallquelle ermittelt und in einer Tabelle hinterlegt wird. Dabei bildet die Tabelle eine Basis zur Umsetzung des Verfahrens, wobei in der Tabelle hinterlegte Werte im Wesentlichen unveränderlich sind und feststehen.
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Insbesondere wird der Abstand zwischen jeweiligem Mikrofon und der Schallquelle in einer Weiterbildung des Verfahrens in Bezug auf eine Fahrzeuglängsachse, eine Fahrzeugquerachse und eine Fahrzeughochachse eines Fahrzeugkoordinatensystems ermittelt und in der Tabelle hinterlegt. Mittels der Tabelle und der in dieser hinterlegten Werte kann dann ermittelt werden, wo sich die Schallquelle in Bezug auf jedes einzelne Mikrofon des Fahrzeuges befindet. Dabei wird insbesondere ein direkter Abstand zwischen der Schallquelle und dem jeweiligen Mikrofon sowie eine Winkelausrichtung des jeweiligen Mikrofons in Bezug auf die Schallquelle, wobei die Fahrzeuglängsachse x einen Bezug bildet, ermittelt.
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In einer Ausbildung wird bei Ausgabe des Referenzgeräusches anhand in einer weiteren Tabelle hinterlegter Werte zu einem in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse und die Fahrzeugquerachse ermittelten Abstand der Schallquelle zu einem Fahrzeugschwerpunkt ein direkter Abstand und ein Winkel zwischen Fahrzeugschwerpunkt und Schallquelle ermittelt. Dieser direkte Abstand zwischen der Schallquelle und dem Fahrzeugschwerpunkt sowie der Winkel zwischen Schallquelle und Fahrzeugschwerpunkt, bezogen auf die Fahrzeuglängsachse, bilden also die Basis zur Richtungskalibrierung der Mikrofone.
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In einer weiteren Ausführung wird, wenn bei Ausgabe des Referenzgeräusches mittels der fahrzeugseitigen Schallquelle eine Abweichung von dem direkten Abstand und/oder dem Winkel zwischen der Schallquelle und dem Fahrzeugschwerpunkt ermittelt wird, das jeweilige Mikrofon am Fahrzeug entsprechend rechnerisch richtungskalibriert. Diese Richtungskalibrierung dient insbesondere dazu, dass das Fahrzeug im automatisierten Fahrbetrieb über ein Vorhandensein eines Einsatzfahrzeuges informiert ist und darüber in Kenntnis gesetzt ist, wo und wie weit entfernt sich das Einsatzfahrzeug zu dem Fahrzeug befindet.
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Diese rechnerische Richtungskalibrierung wird in einer Weiterbildung überprüft und zu kalibrierende Werte werden solange korrigiert, bis die Richtungskalibrierung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches in Bezug auf den Abstand und den Winkel zwischen der Schallquelle und dem Fahrzeugschwerpunkt liegt. Somit kann weitestgehend sichergestellt werden, dass das Fahrzeug darüber informiert ist, wo und wie weit entfernt sich das Einsatzfahrzeug zu dem Fahrzeug befindet.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
- 1 schematisch eine teiltransparente Draufsicht eines Fahrzeuges mit außenseitig angeordneten Mikrofonen und zwei Schallquellen.
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Die einzige Figur zeigt eine teiltransparente Draufsicht eines Fahrzeuges 1. Im Detail zeigt die 1 das Fahrzeug 1 mit fünf Mikrofonen M1 bis M5, eine Schallerzeugungsvorrichtung 2 in Form einer Hupe als Schallquelle S1 und eine Geräuscherzeugungsvorrichtung 3, das heißt einen sogenannten Soundgenerator, als weitere Schallquelle S2. Zudem ist ein Fahrzeugschwerpunkt SP hervorgehoben dargestellt.
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Im Allgemeinen ist bekannt, dass Sensoren, beispielsweise automatisiert fahrender Fahrzeuge 1, im Werk und/oder bei einem Fahrzeughersteller kalibriert werden. Bei einem Defekt eines Sensors muss dieser in einer Werkstatt nachkalibriert werden. Handelt es sich bei dem Sensor um eine Kamera, so werden sogenannte Targets eingesetzt, die in einer vorgegebenen Entfernung zu der Kamera aufgestellt werden. Ein solcher Kalibrierungsvorgang ist vergleichsweise aufwändig.
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Für einen autonomen Fahrbetrieb auf Level 4 ist an dem Fahrzeug 1 außenseitig eine variierbare Anzahl von Mikrofonen M1 bis M5 angeordnet. Zur Kalibrierung, insbesondere zur Richtungskalibrierung der Mikrofone M1 bis M5 ist es erforderlich, eine Schallquelle S1, S2 in einem vorgegebenen Abstand zu erkennen, um die Kalibrierung durchzuführen.
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Auch kann eine solche Richtungskalibrierung zur Überprüfung einer Funktionsfähigkeit durchgeführt werden, da sich im Laufe der Zeit, beispielsweise aufgrund von Vibrationen und/oder anderen Einflüssen, eine Lage und Winkelausrichtung des jeweiligen Mikrofones M1 bis M5 verändern können.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Richtungskalibrierung der außenseitig am Fahrzeug 1 angeordneten Mikrofone M1 bis M5 beschrieben. Insbesondere werden die Mikrofone M1 bis M5 im automatisierten Fahrbetrieb dazu verwendet, bestimmte Geräuschquellen, beispielsweise ein Martinshorn, anhand ausgegebener Signale zu erkennen. Darüber hinaus werden die Mikrofone M1 bis M5 dazu verwendet, eine Richtung, aus welcher die Signale kommen, zu ermitteln. Diese Richtung wird üblicherweise als Winkel im Fahrzeugschwerpunkt SP bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse x ermittelt.
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Im Wesentlichen weist jedes Fahrzeug 1 eine Hupe als Schallerzeugungsvorrichtung 2 und Schallquelle S1 auf, wohingegen ein Elektrofahrzeug alternativ oder zusätzlich über eine Geräuscherzeugungsvorrichtung 3 als weitere Schallquelle S2 verfügt.
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Das Verfahren sieht vor, die Schallerzeugungsvorrichtung 2 und in Abhängigkeit eines Vorhandenseins alternativ oder zusätzlich die Geräuscherzeugungsvorrichtung 3 zur Ausgabe eines Referenzgeräusches zur Richtungskalibrierung der Mikrofone M1 bis M5 zu verwenden.
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Eine Ausführung des Verfahrens zur Richtungskalibrierung wird anhand der Verwendung der Schallerzeugungsvorrichtung 2 und einem Mikrofon M3 beschrieben. Eine Position der Schallerzeugungsvorrichtung 2 und der Geräuscherzeugungsvorrichtung 3 sowie deren jeweiliger Abstand ax, ay, az zu dem jeweiligen Mikrofon M1 bis M5 ist werkseitig vorgegeben.
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Das Verfahren sieht vor, dass in einer Tabelle der jeweilige Abstand ax, ay, az des Mikrofones M1 bis M5 zu der Schallerzeugungsvorrichtung 2 in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse x, eine Fahrzeugquerachse y und eine Fahrzeughochachse z eines Fahrzeugkoordinatensystems hinterlegt ist. Dabei entspricht ein Koordinatenursprung dem Fahrzeugschwerpunkt SP.
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Diese Abstände ax, ay, az sind fix und unveränderlich, wobei anhand dieser Abstände ax, ay, az eine Winkelausrichtung der Mikrofone M1 bis M5 und ein jeweiliger direkter Abstand a zwischen dem jeweiligen Mikrofon M1 bis M5 berechnet werden können.
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Das Mikrofon M3 befindet sich an einer Windschutzscheibe 4 des Fahrzeuges 1 und weist in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse x beispielsweise einen Abstand ax von 50 cm, in Bezug auf die Fahrzeugquerachse y einen Abstand ay von -100 cm und in Bezug auf die Fahrzeughochachse z einen Abstand az von -50 cm auf. Daraus ergibt sich zwischen dem Mikrofon M3 und der Schallerzeugungsvorrichtung 2 ein Gierwinkel α von 63,5° und ein Abstand a von 1,11 m.
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Mittels eines Algorithmus zur Erkennung einer Sirene, insbesondere eines Martinhornes, in einer Umgebung des Fahrzeuges 1 wird eine Richtungserkennung und Abstandserkennung in Bezug auf die Sirene als externe Schallquelle durchgeführt. Das heißt es werden mittels des Algorithmus eine Richtung, aus welcher die Sirene kommt, und ein Abstand eines Einsatzfahrzeuges, welches die Sirene ausgibt, ermittelt. Dabei werden die Richtung und der Abstand anhand erfasster Signale aller Mikrofone M1 bis M5 des Fahrzeuges 1 relativ zu dem Fahrzeugschwerpunkt SP ermittelt.
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In einer weiteren Tabelle ist ein Abstand ax, ay zwischen der Schallerzeugungsvorrichtung 2 und dem Fahrzeugschwerpunkt SP bezogen auf die Fahrzeuglängsachse x und die Fahrzeugquerachse y hinterlegt. Beispielsweise beträgt ein Abstand ax bezogen auf die Fahrzeuglängsachse x 2,50 m und ein Abstand ay bezogen auf die Fahrzeugquerachse y 1 m.
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Wird die Schallerzeugungsvorrichtung 2 nun betätigt, wird mittels des Algorithmus, sofern die Richtungskalibrierung des jeweiligen Mikrofones M1 bis M5 keine Abweichung aufweist, unter den oben angegebenen Abständen ax, ay ein direkter Abstand a zwischen der Schallerzeugungsvorrichtung 2 und dem Fahrzeugschwerpunkt SP von 2,69 m ermittelt. Ein Winkel β zwischen dem Fahrzeugschwerpunkt SP und der Schallerzeugungsvorrichtung 2 bezogen auf die Fahrzeuglängsachse x beträgt 22°.
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Im Fall, dass die Mikrofone M1 bis M5 nicht richtungskalibriert sind und eine Abweichung größer ist als ein vorgegebener Toleranzbereich, wobei mittels des Algorithmus beispielsweise ermittelt wird, dass ein direkter Abstand a zwischen der Schallerzeugungsvorrichtung 2 und dem Fahrzeugschwerpunkt SP 3 m und der Winkel β 10° beträgt, wird die Abweichung ermittelt. Daraufhin werden die Mikrofone M1 bis M5 rechnerisch richtungskalibriert, wobei die ermittelte Abweichung die Basis für die Richtungskalibrierung bildet.
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Mittels einer erneuten Ausgabe des Referenzgeräusches durch die Schallerzeugungsvorrichtung 2 wird dann die Richtungskalibrierung der Mikrofone M1 bis M5 überprüft. Dieser Vorgang kann solange wiederholt werden, bis die Abweichung der Richtungskalibrierung innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches liegt. Beispielsweise liegt die Toleranz in Bezug auf die Abweichung bei maximal 10 cm und 2°.
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Die Ausgabe des Referenzgeräusches zur Richtungskalibrierung kann alternativ oder zusätzlich mittels der Geräuscherzeugungsvorrichtung 3 erfolgen, wobei mittels dieser eine Laustärke und eine Tonfrequenz des Referenzgeräusches variiert werden kann. Somit kann eine Genauigkeit zur Richtungskalibrierung der Mikrofone M1 bis M5 erhöht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019218066 A1 [0002]
