DE102022205942A1

DE102022205942A1 - Verfahren zum Bestimmen von Positionen von Mikrofonen in einer Mikrofon-Anordnung für die Lokalisierung akustischer Signalquellen und Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion für eine Mikrofon-Anordnung des Fahrzeuges für die Lokalisierung akustischer Signalquellen

Info

Publication number: DE102022205942A1
Application number: DE102022205942.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Hertkorn
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-12-14

Abstract

Verfahren zum Bestimmen von Positionen von Mikrofonen (M1, M2, M3, M4) in einer Mikrofon-Anordnung (10) für die Lokalisierung akustischer Signalquellen, das Verfahren umfassend die Schritte: Berechnen eines Abstandes zwischen dem ersten Mikrofon (M1) und dem zweiten Mikrofon (M2) aus der Differenz zwischen der maximalen Stichproben-Verschiebung (τmax) und der minimalen Stichproben-Verschiebung (τmin) gemäß der Formelx2=12(τmax−τmin)cf(V6);für das erste Mikrofon (M1) Festlegen dessen Koordinaten als Ursprung des Koordinatensystems (V8); für das zweite Mikrofon (M2) Festlegen dessen erster Koordinate (x2) auf den Wert des Abstandes zwischen dem ersten Mikrofon (M1) und dem zweiten Mikrofon (M2) und dessen zweiter Koordinate (y2) auf den Wert null (V9).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Positionen von Mikrofonen in einer Mikrofon-Anordnung für die Lokalisierung akustischer Signalquellen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion für eine Mikrofon-Anordnung des Fahrzeuges für die Lokalisierung akustischer Signalquellen.
Folgende Definitionen, Beschreibungen und Ausführungen behalten ihre jeweilige Bedeutung für und finden Anwendung auf den gesamten offenbarten Erfindungsgegenstand.
Für die Lokalisierung von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs können Mikrofonsysteme eingesetzt werden, um externe Schallquellen zu lokalisieren, umfassend identifizieren orten, beispielsweise Notsignale von Einsatzfahrzeugen oder Sprache in Form von Sprachbefehlen beispielsweise eines Fahrers an ein Fahrzeug. Für die Ortung von Schallquellen mit Mikrofonen wird üblicherweise eine Mikrofon-Anordnung, auch Mikrofonarray oder akustische Kamera genannt, eingesetzt. Dabei werden die Mikrofone an bestimmten Koordinaten positioniert und anschließend wird eine auf beamforming basierte Methode eingesetzt, um für jeden möglichen Signal-Einfallswinkel den theoretischen Zeitunterschied und damit Phasenunterschied zu bestimmen und anschließend basierend darauf das Signal zu filtern.
Mikrofonarrays werden üblicherweise so gestaltet, dass die Mikrofone relativ zur Wellenlänge, die analysiert werden soll, dicht zusammenliegen, also dass der Abstand zwischen den Mikrofonen deutlich kleiner ist als die Wellenlänge des zu erfassenden Signals. Dadurch ist sichergestellt, dass keine Mehrdeutigkeiten in der Auswertung auftreten.
Mikrofonarrays werden beispielsweise eingesetzt zur Ortung von Geräuschquellen, beispielsweise zur Ortung von Einsatzfahrzeugen für autonome Fahrzeuge oder zur Ortung von Explosionen und Schüssen in einem militärischen Anwendungsgebiet.
Ferner sind Fahrzeug externe Mikrofone bekannt zur akustischen Signalwahrnehmung, beispielsweise Wahrnehmung von Sirenengeräuschen von Einsatzwagen. Stand der Technik ist beispielsweise in DE 10 2019 219 525 B3 , DE10 2019 213 695 B3 und DE 10 2019 206 331 A1 offenbart. Die Signale oder Geräusche können klassifiziert werden, beispielsweise in Unfallgeräusche, beispielsweise mittels künstlichen neuronalen Netzwerken, wie in DE 10 2018 200 878 B3 offenbart.
Außerdem sind Verfahren zur Ortung von Geräuschquellen bekannt, zum Beispiel Transformation der Leistungsphase mit gesteuerter Reaktion, auch steered-response power phase transform genannt, abgekürzt SRP-PHAT, siehe beispielsweise URL https://en.wikipedia.org/wiki/Steered-Response_Power_Phase_Transform. Klassische Algorithmen wie SRP PHAT benötigen die exakten Koordinaten aller Mikrofone in einem Array aus omnidirektionalen Mikrofonen. Moderne Algorithmen wie SALSA, einem Algorithmus zur Ortung akustischer Signale mittels künstlicher Intelligenz, leiten die Ortung der Objekte aus Trainingsdaten ab, wofür jedoch eine große Anzahl an Trainingsdaten nötig ist. SALSA bedeutet Spatial Cue-Augmented Log-Spectrogram Features, siehe https://github.com/thomeou/SALSA. Die exakten Koordinaten der Mikrofone sind notwendig, um Algorithmen für eine Ortung von Geräuschquellen anzuwenden.
Traditionell werden die Koordinaten der Mikrofone des Mikrofonarrays mit einem Maßband ausgemessen. Das ist zum einen ungenau, und zum anderen ist der akustisch effektive Abstand zwischen den Mikrofonen nicht unbedingt gleich dem geometrischen Abstand. Die Mikrofone haben nicht zwingend „Sichtkontakt“, d.h. der Schall muss eventuell an der Fahrzeugkontur entlang von einem Mikrofon zum anderen gelangen, was nicht auf einer geraden Linie erfolgen muss. Daher ist eine Messung mit einem Maßband grundsätzlich akustisch ungenau.
Alternativ könnte man für jedes Fahrzeug, das mit Mikrofonen ausgestattet wurde, mittels Referenzmesstechnik, beispielsweise GPS-basiert, eine Referenzrichtung des Zielsignals erfassen und anschließend die Koordinaten der Mikrofone iterativ optimieren, um mit einem bestehenden Richtungserkennungsalgorithmus das beste Ergebnis zu erhalten. Der Prozess ist jedoch sehr aufwendig, da viele Messdaten erfasst werden müssten, was insbesondere bei einer großen Anzahl von Fahrzeugen mit verschiedenen Mikrofonsetups noch aufwendiger wird.
Aufgabe der Erfindung war es, wie effektive Koordinaten von Mikrofonen eines Mikrofonarrays bestimmt, festgestellt und/oder kalibriert werden können zur akustischen Ortung von Geräuschen.
Die Gegenstände der unabhängigen oder nebengeordneten Ansprüche lösen jeweils diese Aufgabe. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, Definitionen, Zeichnungen und der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Nach einem Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zum Bestimmen von Positionen von Mikrofonen in einer Mikrofon-Anordnung für die Lokalisierung akustischer Signalquellen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

• Auswählen eines der Mikrofone als erstes Mikrofon und Auswählen eines weiteren der Mikrofone als zweites Mikrofon;
• Beschallen der Mikrofon-Anordnung mit einem Kalibiersignal aus unterschiedlichen Positionen relativ zu der Mikrofon-Anordnung zu unterschiedlichen Zeitpunkten;
• Abtasten eines ersten Ausgangssignals des ersten Mikrofons und eines zweiten Ausgangssignals des zweiten Mikrofons mit einer Abtastfrequenz und Erhalten von jeweiligen Stichproben der Ausgangssignale;
• Bestimmen einer maximalen Stichproben-Verschiebung und einer minimalen Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal;
• Bestimmen eines ersten Zeitpunktes während der Beschallung, zu dem die maximale oder minimale Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal erreicht ist;
• Berechnen eines Abstandes zwischen dem ersten Mikrofon und dem zweiten Mikrofon aus der Differenz zwischen der maximalen Stichproben-Verschiebung und der minimalen Stichproben-Verschiebung gemäß der Formel $x_{2} = \frac{1}{2} (τ_{m a x} - τ_{m i n}) \frac{c}{ƒ},$
• Festlegen eines kartesischen Koordinatensystems, wobei eine Richtung einer ersten Koordinatenachse als Richtung der Kalibriersignal-Quelle zu dem ersten Zeitpunkt bezogen auf das erste Mikrofon festgelegt wird und eine zweite Koordinatenachse in einer Ebene liegt, die von dem ersten, dem zweiten und einem weiteren der Mikrofone aufgespannt wird;
• für das erste Mikrofon Festlegen dessen Koordinaten als Ursprung des Koordinatensystems;
• für das zweite Mikrofon Festlegen dessen erster Koordinate auf den Wert des Abstandes zwischen dem ersten Mikrofon und dem zweiten Mikrofon und dessen zweiter Koordinate auf den Wert null.

Die Mikrofone können beispielsweise MEMS-Mikrofone sein. Die Erfindung ist prinzipiell mit Akustiksensoren durchführbar. Ein Mikrofon ist ein spezieller Akustiksensor. Die Mikrofon-Anordnung ist beispielsweise ein Mikrofonarray umfassend vier Mikrofone. Die Mikrofon-Anordnung ist beispielsweise an eine Außenhaut eines Fahrzeuges anordbar. Beispielsweise sind an einer vorderen und einer hinteren Stoßstange eines Fahrzeuges jeweils zwei Mikrofone angeordnet oder in diese jeweils integriert. Die Mikrofon-Anordnung ortet beispielsweise Sirenengeräusche von Einsatzfahrzeugen.
Die Kalibiersignal-Quelle ist beispielsweise ein Lautsprecher. Das Kalibriersignal ist beispielsweise ein von dem Lautsprecher abgespielte Signal aus wiederholt abgespielten, impulshaften Lauten, beispielsweise Tick- oder Klack-Laute. Das Kalibriersignal kann auch ein Chirp-Signal sein, das heißt ein Sinus-Ton, der seine Frequenz laufend erhöht. Das Kalibiersignal kann auch ein Rausch-Signal sein, beispielsweise weißes Rauschen oder andersfarbiges Rauschen. Das Kalibriersignal kann auch ein sehr tieffrequenter Sinus-Ton sein, sodass die Wellenlänge größer als doppelt so groß wie die Abmessungen des Mikrofonarrays ist.
Während der Beschallung kann die Kalibriersignal-Quelle um die Mikrofon-Anordnung bewegt werden, beispielsweise im Kreis oder auf einem Halbkreis. Bei einer Bewegung auf einem Halbkreis können zu Beginn der Beschallung die Kalibriersignal-Quelle, das erste und das zweite Mikrofon auf einer Geraden liegen. Am Ende der Beschallung kann wieder eine Gerade aus den beiden Mikrofonen und der Kalibriersignal-Quelle entstehen. Dies entspricht einer Drehung der Kalibriersignal-Quelle um 180° um das Mikrofonarray. Alternativ kann das Kalibriersignal an bestimmten, einzelnen Positionen um die Mikrofon-Anordnung und nicht dauerhaft abgespielt werden. Diese einzelnen Positionen werden vorteilhafterweise so gewählt, dass die akustische Verzögerung des Kalibriersignals zwischen zwei der Mikrofone maximiert wird.
Um kontinuierliche Signale auf digitaler Hardware verarbeiten zu können, müssen die Signale diskretisiert werden. Dies entspricht dem Abtasten der Ausgangssignale der Mikrofone. Die Abtastfrequenz beträgt beispielsweise 48 kHz. Das heißt pro Sekunde werden von dem Ausgangssignal 48000 Stichproben, auch samples genannt, ausgewertet. Die einheitslose Stichproben-Verschiebung wird auch sample shift genannt. Beispielsweise ist das erste Ausgangssignal um 20 samples bezüglich des zweiten Ausgangssignals verzögert. Alternativ zur maximalen und/oder minimalen Stichprobenverschiebung kann auch ein Stichprobenquantil bestimmt werden, beispielsweise 95% Perzentil.
Die erste Koordinatenachse ist beispielsweise die x-Achse. Die erste Koordinate ist dann die x-Koordinate. Die zweite Koordinatenachse ist beispielsweise die y-Achse. Die zweite Koordinate ist dann die y-Koordinate. Die Koordinaten des ersten Mikrofons lauten dann beispielsweise (0,0). Die Koordinaten des zweiten Mikrofons lauten dann beispielsweise (x₂,0).
Umfasst die Mikrofonanordnung ein viertes Mikrofon, welches nicht in der von dem ersten, zweiten und dritten Mikrofon aufgespannten Ebene liegt, kann nach einem Aspekt analog eine dritte Koordinatenachse und eine dritte Koordinate eingeführt werden mittels des vierten Mikrofons, beispielsweise die z-Achse und die z-Koordinate.
Bei sehr großen Mikrofon-Anordnungen, bei denen nicht alle Mikrofone gleichzeitig beschallt werden können, kann nach einem Aspekt eine Sub-Anordnung kalibriert/eingemessen werden und die Koordinaten bestimmt werden. Wird dann die nächste Sub-Anordnung kalibriert, wird ein bereits eingemessenes Mikrofon als erstes Mikrofon herangezogen, um weitere Mikrofone zu kalibrieren. Ein Automatismus kann zu kalibrierende Mikrofone anhand von Signalpegeln selbst definieren.
Nach einem Aspekt werden die Ausgangssignale vorgefiltert, beispielsweise mittels Bandpassfilter, Wiener Filter oder einer Kombination aus mehreren Filtern. Die Vorfilterung erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit von dem verwendeten Kalibriersignal. Liegt das Kalibriersignal beispielsweise im Frequenzbereich von 200 Hz bis 300 Hz, wird ein Bandpassfilter eingesetzt, der nur Frequenzen im Bereich von 200 Hz bis 300 Hz durchlässt.
Nach einem Aspekt werden die Ausgangssignale in der weiteren Signalverarbeitung von Ausreißern bereinigt durch outlier-Erkennung, beispielsweise DBSCAN.
Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren bereit zum Bestimmen einer Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion für eine Mikrofon-Anordnung des Fahrzeuges für die Lokalisierung akustischer Signalquellen. Das Verfahren umfasst die Schritte:

• Bestimmen der Positionen von Mikrofonen der Mikrofon-Anordnung gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren;
• Beschallen der Mikrofon-Anordnung mit wenigstens einer Geräuschquelle aus unterschiedlichen Positionen relativ zu der Mikrofon-Anordnung und Erhalten von Ausgangssignalen der Mikrofone;
• Lokalisieren der Geräuschquelle durch Auswerten der Ausgangssignale mittels eines Richtungserkennungsalgorithmus und Erhalten von Geräuscheinfallswinkeln bezogen auf die jeweiligen Positionen der Mikrofone zu jeweiligen Zeitpunkten der Beschallung;
• Bestimmen einer Fahrzeug spezifischen Dämpfung für jedes der Mikrofone in Abhängigkeit der Geräuscheinfallswinkel unter der Annahme, dass das Mikrofon, dessen Ausgangssignal relativ zu den anderen Ausgangssignalen maximal ist, keiner Dämpfung durch das Fahrzeug ausgesetzt ist.

Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personen- oder Lastkraftwagen oder ein Personentransportsystem, wie etwa ein Shuttle oder Robotertaxi. Das Fahrzeug umfasst beispielsweise eine technische Ausrüstung für einen selbstfahrenden, das heißt fahrerlosen oder vollautomatisierten, autonomen Fahrbetrieb. Die Mikrofone sind dabei Umfelderfassungssensoren.
Die Fahrzeug bezogene Übertragungsfunktion wird auch car related transfer function genannt und beschreibt die Dämpfung durch das Fahrzeug auf bestimmte Sensorpositionen in Abhängigkeit des Schalleinfallswinkels.
Nach einem Aspekt werden mit Hilfe der Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion Trainingsdaten für das Training eines Maschinenlernmodells, beispielsweise eines künstlichen neuronalen Netzwerks, erzeugt, beispielsweise mit einer Akustiksimulation, die auf Basis der Koordinaten der Mikrofone die zeitliche Verzögerung zwischen den Sensoren korrekt abbildet und über die Fahrzeug bezogene Übertragungsfunktion die Lautstärke anpasst und für sämtliche Einfallswinkel verschiedene Ziel- und Störsignale erzeugt und damit das Maschinenlernmodell trainiert.
Als Richtungserkennungsalgorithmus kann beispielsweise Steered-Response Power Phase Transform, abgekürzt SRP-PHAT, eingesetzt werden. Der Richtungserkennungsalgorithmus kann ein künstliches neuronales Netzwerk umfassen oder ein künstliches neuronales Netzwerk in Kombination mit einer akustischen Vorverarbeitung, beispielsweise SALSA Algorithmus, Mel-Spektrogrammen, Mel-frequency cepstral coefficients, leaf-audio oder VGGish. Das künstliche neuronale Netzwerk kann beispielsweise mindestens eine Schicht, üblicherweise mehrere Faltungsschichten, keine oder mindestens eine rekurrente Schicht, beispielsweise LSTM und/oder GRU, und mindestens eine Fully-Connected Schicht umfassen mit optionalem Dropout, BatchNormalization, oder Attention-Schichten.
Nach einem Aspekt umfasst das Verfahren zum Bestimmen der Positionen der Mikrofone die weiteren Schritte:

• Auswählen des weiteren Mikrofons als drittes Mikrofon, für das gilt, dass zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem die maximale oder minimale Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und einem dritten Ausgangssignal des dritten Mikrofons erreicht ist, der Betrag der Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem zweiten Ausgangssignal minimal ist;
• für das dritte Mikrofon Berechnen dessen erster Koordinate aus der Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt gemäß der Formel $x_{3} = \frac{Δ_{t_{1}}^{13}}{ƒ} c$
und dessen zweiter Koordinate aus der Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal zu dem zweiten Zeitpunkt und der Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt gemäß der Formel $y_{3} = \sqrt ({(\frac{Δ_{t_{2}}^{13}}{ƒ} c)}^{2} - {(\frac{Δ_{t_{1}}^{13}}{ƒ} c)}^{2}) .$

Durch die derartige Auswahl des dritten Mikrofons kann angenommen werden, dass der Vektor, der von dem ersten zu dem zweiten Mikrofon zeigt, nicht linear abhängig zu dem Vektor, der von dem ersten zu dem dritten Mikrofon zeigt, ist.
Nach einem Aspekt wird zur Bestimmung der Stichproben-Verschiebungen zwischen einem Ausgangssignal eines der Mikrofone und einem anderen Ausgangssignal eines anderen der Mikrofone ein Differenz-Phasenspektrogramm als Differenz des Phasenspektrogramms des einen Mikrofons und des Phasenspektrogramms des anderen Mikrofons bestimmt. Aus dem Differenz-Phasenspektrogramm wird wenigstens eine Frequenzlinie extrahiert. Die Phasendifferenzen auf dieser Frequenzlinie werden mittels der Abtastfrequenz in die Stichproben-Verschiebungen umgerechnet. Für den Fall, dass aus dem Differenz-Phasenspektrogramm mehrere Frequenzlinien extrahiert werden, wird ein Median bestimmt.
Beispielsweise wird das erste und das zweite Mikrofon mit einem Pulssignal beschallt. Für das erste und zweite Ausgangssignal wird jeweils eine Fourier-Transformation durchgeführt, um die Ausgangssignale in der Frequenz-Domaine vorliegen zu haben. Die Fourier Transformation wird beispielsweise mittels des fast fourier transform Algorithmus erhalten.
Für jedes Fourier transformierte Ausgangssignal wird ein Phasenspektrogramm erhalten mittels short term Fourier transform Algorithmus. Bei einem Pulssignal von beispielsweise 2 Sekunden Dauer wird dabei beispielsweise ein überlappendes Fenstersegment, auch overlapping windowed segment genannt, von 1 Sekunde gewählt. Zur Extraktion der Phase wird arctan2(imag, real) berechnet, wobei imag der Imaginärteil und real der Realteil der komplexen Zahlen im Spektrogramm sind.
Von den so erhaltenen Phasenspektrogrammen wird die Differenz gebildet und das Differenz-Phasenspektrogramm erhalten.
Aufgrund auftretender Messfehler und/oder Artefakte ist es vorteilhaft, mehrere Frequenzlinien aus dem Differenz-Phasenspektrogramm zu extrahieren, beispielsweise mittels Bandpassfilter die Frequenzen im Bereich von 200 Hz bis 300 Hz. Durch Medianbildung werden vorteilhafterweise Ausreißer und/oder Mehrdeutigkeiten entfernt. Das Maximum des Medians ergibt die maximale Stichproben-Verschiebung. Das Minimum des Medians ergibt die minimale Stichproben-Verschiebung.
Eine Alternative und von der Erfindung umfasste Möglichkeit zur Bestimmung des Differenz-Phasenspektrogramms ist die Berechnung der Kreuzkorrelation zwischen den beiden Ausgangssignalen. Beispielsweise ist die diskrete Kreuzkorrelation für die Signale x und y mit Folge [m] und Verschiebung [n] definiert als $R_{x y} [n] = \sum_{m = - \infty}^{m = + \infty} x [m] y [m + n],$
mit endlicher Mittelung $R_{x y} [n] = \frac{1}{N} \sum_{m = 0}^{N - n - 1} x [m] y [m + n]$
für n >_ 0. Die Folge [m] sind die Zeitschritte. Die Kreuzkorrelation ist maximal, wenn die Stichproben-Verschiebung relativ nahe an der time difference of arrival zwischen den Signalen ist: $\underset{n}{argmax} R_{x y} [n] .$
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Bestimmung der Stichproben-Verschiebungen mittels Differenz-Phasenspektrogramm genauer ist als mittels Kreuzkorrelation.
Die Signale x und y können mittels Fouriertransformation in den Frequenzbereich überführt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt damit auch die Berechnung der Kreuzkorrelation im Frequenzbereich.
Nach einem Aspekt wird während einer dauerhaften Beschallung die Kalibriersignal-Quelle um die Mikrofon-Anordnung herumbewegt, beispielsweise auf einem Kreis. Der erste Zeitpunkt der Beschallung ist dann beispielsweise der Zeitpunkt, auf dem die Kalibriersignal-Quelle und das erste und das zweite Mikrofon auf einer Gerade liegen, nämlich die Durchmessergerade des zugrunde liegenden Kreises der Kreisbewegung. Allgemein nimmt die Kalibriersignal-Quelle zu jedem Zeitpunkt der Beschallung eine bestimmte Position relativ zu der Mikrofon-Anordnung ein.
Nach einem Aspekt umfasst das Kalibriersignal wiederholte Pulssignale. Eine Abspielfrequenz des Kalibriesignals wird derart eingestellt, dass ein zweites Pulssignal das erste Mikrofon erreicht, nachdem ein erstes Pulssignal das von der Kalibriersignal-Quelle am weitesten entfernte Mikrofon erreicht hat zuzüglich einer Pufferzeit, die der Laufzeit des Kalibriersignals über alle Mikrofone der Mikrofon-Anordnung entspricht.
Nach einem Aspekt erfolgt während einer Auswertung der Ausgangssignale eine Rückmeldung, ob die bisherigen Abtastungen ausreichend sind zum Bestimmen der Stichproben-Verschiebung oder ob weitere Abtastungen erforderlich sind, wobei im letzteren Fall die Rückmeldung Angaben zu Positionen umfasst, von denen aus eine Beschallung noch erforderlich ist.
Die Rückmeldung kann beispielsweise während der Aufnahme an eine Person, die beispielsweise die Kalibriersignal-Quelle um die Mikrofon-Anordnung herumbewegt, erfolgen. Damit kann der Person signalisiert werden, ob die Messung bereits ausreichend ist oder noch weitere Daten benötigt werden. Es können auch Hinweise erfolgen, unter welchen Winkeln weitere Daten erforderlich sind, damit die Kalibriersignal-Quelle, beispielsweise ein Lautsprecher, an diese Positionen gebracht werden kann. Dies ermöglicht eine online Auswertung.
Die Erfindung sieht auch vor, dass die aufgezeichneten Ausgangssignale gespeichert werden zur späteren Auswertung.
Nach einem Aspekt wird das Verfahren wiederholt ausgeführt. In Wiederholungen wird jeweils ein anderes der Mikrofone als erstes Mikrofon ausgewählt.
Damit kann nach der Berechnung der Koordinaten ein Fehler bestimmt werden, indem dasselbe Verfahren öfters angewendet wird und jedes Mal ein anderes Mikrofon als erstes Mikrofon gewählt wird. Die resultierenden Mikrofonkoordinaten können so gemittelt werden und ein Fehler, beispielsweise Standardabweichung, berechnet werden. Ist diese gering, so kann dem Nutzer, der die Kalibrierung durchführt, zurückgemeldet werden, dass die Kalibrierung eine ausreichende Güte erreicht hat und abgeschlossen werden kann. Insbesondere, wenn die Phasendifferenz zwischen zwei Mikrofonen bei keinem Zeitpunkt korrekt extrahiert werden konnte, beispielsweise ist sie sehr instabil über die Zeit, kann der Nutzer darüber aufgeklärt werden und aufgefordert werden, dass er für diese Mikrofonkombination einen geeigneten Beschallungsort aufsuchen muss.
Nach einem Aspekt werden bei einer End-of-Line Prüfung der an einem Fahrzeug angeordneten Mikrofon-Anordnung die Positionen der Mikrofone bestimmt und mit Referenzpositionen verglichen. Für den Fall, dass die bestimmten Positionen im Wesentlichen mit den Referenzpositionen übereinstimmen, wird die Prüfung ordnungsgemäß beendet. Andernfalls wird die Prüfung als nicht ordnungsgemäß beendet.
Damit kann ein mit einer Mikrofon-Anordnung ausgerüstetes Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Verfahren an einem End-of-Line Prüfstand auf korrekt installierte Mikrofone überprüft. Beispielsweise werden Lautsprecher oder andere Geräuschquellen an bestimmten Positionen um das Fahrzeug platziert oder ein Prüfingenieur/Werker läuft mit einer Geräuschquelle um das Fahrzeug, um dasselbe Verfahren zum Einlernen der Sensorpositionen durchzuführen. Anschließend werden die bestimmten Sensorpositionen mit denen eines Referenzfahrzeugs/mit Referenzpositionen verglichen und bei Überschreitung einer Grenze wird die Prüfung mit „nicht in Ordnung“ beendet, ansonsten wird die Prüfung mit „in Ordnung“ beendet und das Fahrzeug kann freigegeben werden. Typische Fehler, die durch diese Prüfung gefunden werden könnten, sind beispielsweise:

• falsche Konfiguration des A2B-Bus (softwareseitige Vertauschung von Sensoren);
• falsche Reihenfolge beim Anschluss der Sensoren (hardwareseitig falsch verlegte Kabelstränge);
• falsche Einbaupositionen der Sensoren (Loch an falscher Stelle gebohrt, PDC und Akustiksensor vertauscht);
• Tausch eines anderen Bauteils, beispielsweise bei Upgrade auf eine neue Version eines Lidars oder face-lifting der Stoßstange, welches sich im Schallpfad zwischen zwei Sensoren befindet, welches zu einer anderen Verzögerung des Signals zwischen den Sensoren führt wegen längerem Schallpfad.

Für den Fall, dass das Fahrzeug ein hohes Maß an Konfigurierbarkeit aufweist, beispielsweise verfügt das Fahrzeug über verschiedene Längen und/oder Höhen, wie es bei vielen Fahrzeugmodellen üblich ist, beispielswiese bei Transportern, kann kein generell gültiges Richtungserkennungsmodell, welches für alle Fahrzeuge funktioniert, hinterlegt werden. In diesen Fällen kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine End-of-Line Nachkalibrierung der Sensorpositionen durchgeführt werden. Nach einem Aspekt wird dabei für das individuelle Fahrzeug eine Neuberechnung der Parameter des Richtungserkennungsmodells durchgeführt. Dies geschieht nach einem Aspekt entweder über die Anpassung der Sensorkoordinaten, beispielsweise im Falle von Modellen, die auf beamforming basieren, oder es werden auf Basis der eingemessenen Daten automatisiert Simulationsdaten für ein Neutraining eines Modells eingeleitet, welches auf künstlichen neuronalen Netzen basiert. Das Training kann in einem backend, beispielsweise einer Cloud, durchgeführt werden und die neuen Parameter und Gewichte des künstlichen neuronalen Netzwerks per Update, beispielsweise mittels software over the air, auf ein Steuergerät im Fahrzeug geladen werden. Alternativ kann das neue Training direkt auf dem Fahrzeug durchgeführt werden, wenn entsprechende Hardware vorhanden ist. Das Training muss nur einmalig durchgeführt werden, beispielsweise während eines nächsten Ladevorgangs bei Elektrofahrzeugen.
Nach einem Aspekt umfasst das Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion, dass die Lautstärken der Ausgangssignale jeweils über die Fahrzeug bezogene Übertragungsfunktion angepasst werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen verdeutlicht. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel einer Mikrofon-Anordnung in einem Koordinatensystem,
2 ein Ausführungsbeispiel zur Berechnung der Koordinaten des dritten Mikrofons,
3 ein Ausführungsbeispiel eines Kalibriersignals,
4 ein Ausführungsbeispiel eines Differenz-Phasenspektrogramms,
5 ein Ausführungsbeispiel eines zeitlichen Verlaufs einer Stichproben-Verschiebung,
6 ein Ausführungsbeispiel eines zeitlichen Verlaufs eines ersten Ausgangssignals eines ersten Mikrofons und eines zweiten Ausgangssignals eines zweiten Mikrofons,
7 zeitlicher Verlauf der Kreuzrelation der in 5 gezeigten Signal,
8 Zusammenschau der 5 und 6,
9 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Bestimmen von Positionen von Mikrofonen in einer Mikrofon-Anordnung für die Lokalisierung akustischer Signalquellen und
10 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Bestimmen einer Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion für eine Mikrofon-Anordnung des Fahrzeuges für die Lokalisierung akustischer Signalquellen.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. Übersichtshalber werden in den einzelnen Figuren nur die jeweils relevanten Bezugsteile hervorgehoben.
1 zeigt eine Mikrofon-Anordnung 10 von beispielsweise 4 Mikrofonen M1-M4. Bei größeren Mikrofon-Anordnungen, bei denen nicht alle Mikrofone gleichzeitig beschallt werden können, wird eine erste Mikron-Subanordnung erfindungsgemäß kalibriert oder eingestellt. Wird dann eine zweite Mikrofon-Subanordnung der Mikrofon-Anordnung kalibriert oder eingestellt, wird ein bereits eingemessenes Mikron, beispielsweise eines der ersten Mikrofon-Subanordnung, als erstes Mikrofon gewählt.
Das Koordinatensystem XY ist ein kartesisches Koordinatensystem. Die erste Koordinatenachse x ist die x-Achse oder Abszisse. Die erste Koordinate x ist die x-Koordinate. Die zweite Koordinatenachse y ist die y-Achse oder Ordinate. Die zweite Koordinate y ist die y-Koordinate.
Das erste Mikrofon M1 und das Koordinatensystem XY werden derart gewählt, dass das erste Mikrofon M1 in dem Ursprung des Koordinatensystems XY liegt.
Ein zweites Mikrofon M2 der Mikrofon-Anordnung 10 wird derart gewählt, dass es zu einem ersten Zeitpunkt t1 auf der ersten Koordinatenachse x liegt mit x-Koordinate $x_{2} = \frac{1}{2} (τ_{m a x} - τ_{m i n}) \frac{c}{ƒ} .$
Dabei ist τ_max - τ_min die Differenz aus der maximalen Stichproben-Verschiebung τ_max und der minimalen Stichproben-Verschiebung τ_min. c ist die Schallgeschwindigkeit im jeweiligen Medium. f ist die Abtastfrequenz.
Für ein drittes Mikrofon M3 der Mikrofon-Anordnung 10 wird ein zweite Zeitpunkt t2 betrachtet, zu dem die maximale oder minimale Stichproben-Verschiebung τ_max,τ_min zwischen einem ersten Ausgangssignal Out1 des ersten Mikrofons M1 und einem dritten Ausgangssignal des dritten Mikrofons M3 erreicht ist, der Betrag der Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal Out1 und dem zweiten Ausgangssignal Out2 des zweiten Mikrofons M2 minimal ist. Die erste Koordinate x des dritten Mikrofons M3 wird dann aus der Stichproben-Verschiebung $Δ_{t_{1}}^{13}$
zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und dem dritten Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt t1 gemäß der Formel $x_{3} = \frac{Δ_{t_{1}}^{13}}{ƒ} c$
berechnet. Die zweite Koordinate y des dritten Mikrofons M3 wird dann aus der Stichproben-Verschiebung $Δ_{t_{2}}^{13}$
zwischen dem ersten Ausgangssignal Out1 und dem dritten Ausgangssignal zu dem zweiten Zeitpunkt t2 und der Stichproben-Verschiebung $Δ_{t_{1}}^{13}$
zwischen dem ersten Ausgangssignal Out1 und dem dritten Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt t1 gemäß der Formel $y_{3} = \sqrt ({(\frac{Δ_{t_{2}}^{13}}{ƒ} c)}^{2} - {(\frac{Δ_{t_{1}}^{13}}{ƒ} c)}^{2})$
berechnet.
2 zeigt die Herleitung der Berechnung der zweiten Koordinate y des dritten Mikrofons M3 aus dem Satz des Pythagoras. Dargestellt sind die Positionen einer Kalibriersignal-Quelle 20 zu den Zeitpunkten t1 und t2. Die Kalibriersignal-Quelle 20 ist beispielsweise ein Lautsprecher, der während der Beschallung auf einem Halbkreis um die Mikrofon-Anordnung 10 herumbewegt wird.
Die Mikrofone M1-M3 liegen in einer Ebene. Für das vierte Mikrofon M4 und weitere Mikrofone kann eine weitere Koordinatenachse, beispielsweise die z-Achse, eingeführt werden. Die Koordinaten des vierten Mikrofons M4 können analog zu den Koordinaten des dritten Mikrofons berechnet werden.
3 zeigt ein beispielhaftes Kalibriersignal In, beispielsweise ein Signal eines Lautsprechers, mit dem die Mikrofon-Anordnung 10 beschallt wird.
4 zeigt ein Differenz-Phasenspektrogramm für das erste Ausgangssignal Out 1 des ersten Mikrofons M1 und das zweite Ausgangssignal Out2 des zweiten Mikrofons M2. Dabei wird zur Bestimmung der Stichproben-Verschiebungen zwischen dem ersten Ausgangssignal Out1 dem zweiten Ausgangssignal Out2 das Differenz-Phasenspektrogramm als Differenz des Phasenspektrogramms des ersten Mikrofons M1 und des Phasenspektrogramms des zweiten Mikrofons M2 bestimmt wird. Wenn keine Messfehler und/oder Artefakte auftreten würden, würde das Differenz-Phasenspektrogramm glatte Frequenzlinien zeigen. Aufgrund von Messfehlern und/oder Artefakten werden mehrere Frequenzlinien betrachtet, beispielsweise mittels Bandpass-Filterung auf die Frequenzen zwischen 200 Hz und 300 Hz. Für jede dieser Frequenzlinien werden die Phasendifferenzen mittels der Abtastfrequenz f in die Stichproben-Verschiebungen umgerechnet. Zur Entfernung von Ausreißern wird der Median gebildet.
Als Ergebnis wird der in 5 dargestellt zeitliche Verlauf der Stichproben-Verschiebung erhalten. Der zeitliche Verlauf berücksichtigt, dass während der Beschallung die Kalibriersignal-Quelle 20 relativ zu der Mikrofon-Anordnung 10 bewegt wird und die einzelnen Mikrofone dabei das Kalibriersignal aus unterschiedlichen Winkeln erhalten. Das Maximum des Medians ergibt die maximale Stichproben-Verschiebung τ_max. Das Minimum des Medians ergibt die minimale Stichproben-Verschiebung τ_min.
6 und 7 zeigen eine alternative Berechnung der Stichproben-Verschiebung mittels Kreuzkorrelation R. 6 zeigt das erste Ausgangssignal Out1 und das zweite Ausgangssignal Out2 als Reaktion auf eine Beschallung mit dem in 3 gezeigtem Kalibriersignal In. Das zweite Ausgangssignal Out2 ist zeitlich verzögert relativ zu dem ersten Ausgangssignal Out1. Für das erste Out1 und zweite Ausgangssignal Out2 wird die Kreuzkorrelation R bestimmt, beispielsweise in einem überlappenden Zeitfenster von 1 Sekunde. Die diskrete Kreuzkorrelation R für die Signale Out1 und Out2 mit Folge [m] und Verschiebung [n] definiert als $R_{O u t 1,2} [n] = \sum_{m = - \infty}^{m = + \infty} O u t 1 [m] O u t 2 [m + n],$
mit endlicher Mittelung $R_{O u t 1,2} [n] = \frac{1}{N} \sum_{m = 0}^{N - n} O u t 1 [m] O u t 2 [m + n] f \ddot{u} r n \geq 0.$
Die Folge [m] sind die Zeitschritte. Die Kreuzkorrelation R ist maximal, wenn die Stichproben-Verschiebung relativ nahe an der time difference of arrival zwischen den Signalen ist: $\underset{n}{argmax} R_{O u t 1,2} [n] .$
7 zeigt den zeitlichen Verlauf von argmax R.
In 8 sind die zeitlichen Verläufe der Kreuzkorrelation R und der erfindungsgemäß bestimmten Stichproben-Verschiebung aus 5 zusammen dargestellt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Bestimmung der Stichproben-Verschiebungen mittels Differenz-Phasenspektrogramm genauer ist als mittels Kreuzkorrelation R.
9 zeigt beispielhaft die Schritte des Verfahrens zum Bestimmen der Positionen der Mikrofonen M1, M2, M3, M4 in der Mikrofon-Anordnung 10.
In einem Schritt V1 wird eines der Mikrofone M1 als erstes Mikrofon und ein weiteres der Mikrofone als zweites Mikrofon M2 ausgewählt.
In einem Schritt V2 wird die Mikrofon-Anordnung 10 mit dem Kalibiersignal In, beispielsweise dem in 3 gezeigtem Kalibriersignal In, aus unterschiedlichen Positionen relativ zu der Mikrofon-Anordnung 10 zu unterschiedlichen Zeitpunkten t1, t2 beschallt.
In einem Schritt V3 wird das erste Ausgangssignals Out1 und das zweite Ausgangssignal Out2 mit der Abtastfrequenz f abgetastet. Dabei werden jeweilige Stichproben der Ausgangssignale Out1 und Out2 erhalten.
In einem Schritt V4 wird die maximale Stichproben-Verschiebung τ_max und die minimale Stichproben-Verschiebung τ_min zwischen dem ersten Ausgangssignal Out1 und dem zweiten Ausgangssignal Out2 bestimmt, beispielsweise mittels eines Differenz-Phasenspektrogramms analog zu dem in 4 gezeigtem Differenz-Phasenspektrogramm.
In einem Schritt V5 wird der erste Zeitpunkt t1 der Beschallung als der Zeitpunkt bestimmt, zu dem die maximale oder minimale Stichproben-Verschiebung τ_max, τ_min zwischen dem ersten Ausgangssignal Out1 und dem zweiten Ausgangssignal Out2 erreicht ist.
In einem Schritt V6 wird der Abstand zwischen dem ersten Mikrofon M1 und dem zweiten Mikrofon M2 aus der Differenz zwischen der maximalen Stichproben-Verschiebung τ_max und der minimalen Stichproben-Verschiebung τ_min gemäß der Formel $x_{2} = \frac{1}{2} (τ_{m a x} - τ_{m i n}) \frac{c}{f}$
berechnet.
In einem Schritt V7 wird das kartesische Koordinatensystems XY festgelegt. Eine Richtung der ersten Koordinatenachse x wird als Richtung der Kalibriersignal-Quelle 20 zu dem ersten Zeitpunkt t1 bezogen auf das erste Mikrofon M1 festgelegt. Eine zweite Koordinatenachse y liegt in einer Ebene, die von dem ersten M1, dem zweiten M2 und einem weiteren der Mikrofone aufgespannt wird.
In einem Schritt V8 wird für das erste Mikrofon M1 dessen Koordinaten als Ursprung des Koordinatensystems XY festgelegt.
In einem Schritt V9 wird für das zweite Mikrofon M2 dessen erste Koordinate x2 auf den Wert des Abstandes zwischen dem ersten Mikrofon M1 und dem zweiten Mikrofon M2 und dessen zweite Koordinate y2 auf den Wert null festgelegt.
10 zeigt beispielhaft die Schritte des Verfahrens zum Bestimmen einer Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion für die Mikrofon-Anordnung 10 angeordnet an dem Fahrzeuges für die Lokalisierung akustischer Signalquellen.
In einem Schritt S1 werden die Positionen der Mikrofonen M1-M4 der Mikrofon-Anordnung 10 beispielsweise gemäß dem in 9 gezeigtem Verfahren bestimmt.
In einem Schritt S2 wird die Mikrofon-Anordnung 10 mit wenigstens einer Geräuschquelle 20 aus unterschiedlichen Positionen relativ zu der Mikrofon-Anordnung 10 beschallt. Dabei werden Ausgangssignale der Mikrofone M1-M4 erhalten.
In einem Schritt S3 wird die Geräuschquelle 20 lokalisiert durch Auswerten der Ausgangssignale mittels eines Richtungserkennungsalgorithmus. Dabei werden Geräuscheinfallswinkeln bezogen auf die jeweiligen Positionen der Mikrofone M1-M4 zu jeweiligen Zeitpunkten der Beschallung erhalten.
In einem Schritt S4 wird die Fahrzeug spezifische Dämpfung für jedes der Mikrofone in Abhängigkeit der Geräuscheinfallswinkel bestimmt unter der Annahme, dass das Mikrofon, dessen Ausgangssignal relativ zu den anderen Ausgangssignalen maximal ist, keiner Dämpfung durch das Fahrzeug ausgesetzt ist.
Bezugszeichen

M1-M4: Mikrofone
In: Kalibriersignal
Out1: erstes Ausgangssignal
Out2: zweites Ausgangssignal
10: Mikrofon-Anordnung
20: Kalibriersignal-Quelle, Geräuschquelle
t1: erster Zeitpunkt
t2: zweiter Zeitpunkt
f: Abtastfrequenz
c: Schallgeschwindigkeit
τmax: maximalen Stichproben-Verschiebung
τmin: minimale Stichproben-Verschiebung
: Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt
: Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal und dem dritten Ausgangssignal zu dem zweiten Zeitpunkt
R: Kreuzrelation
XY: Koordinatensystem
x: erste Koordinatenachse, erste Koordinate
y: zweite Koordinatenachse, zweite Koordinate
x2: erste Koordinate zweites Mikrofon
y2: zweite Koordinate zweites Mikrofon
x3: erste Koordinate drittes Mikrofon
y3: zweite Koordinate drittes Mikrofon
V1-V9: Verfahrensschritte
S1-S4: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102019219525 B3 [0006]
DE 102019213695 B3 [0006]
DE 102019206331 A1 [0006]
DE 102018200878 B3 [0006]

Claims

Verfahren zum Bestimmen von Positionen von Mikrofonen (M1, M2, M3, M4) in einer Mikrofon-Anordnung (10) für die Lokalisierung akustischer Signalquellen, das Verfahren umfassend die Schritte: • Auswählen eines der Mikrofone (M1) als erstes Mikrofon und Auswählen eines weiteren der Mikrofone als zweites Mikrofon (M2) (V1); • Beschallen der Mikrofon-Anordnung (10) mit einem Kalibiersignal (In) aus unterschiedlichen Positionen relativ zu der Mikrofon-Anordnung (10) zu unterschiedlichen Zeitpunkten (t1, t2) (V2); • Abtasten eines ersten Ausgangssignals (Out1) des ersten Mikrofons (M1) und eines zweiten Ausgangssignals (Out2) des zweiten Mikrofons (M2) mit einer Abtastfrequenz (f) und Erhalten von jeweiligen Stichproben der Ausgangssignale (Out1, Out2) (V3); • Bestimmen einer maximalen Stichproben-Verschiebung (τ_max) und einer minimalen Stichproben-Verschiebung (τ_min) zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und dem zweiten Ausgangssignal (Out2) (V4); • Bestimmen eines ersten Zeitpunktes (t1) während der Beschallung, zu dem die maximale oder minimale Stichproben-Verschiebung (τ_max,τ_min) zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und dem zweiten Ausgangssignal (Out2) erreicht ist (V5); • Berechnen eines Abstandes zwischen dem ersten Mikrofon (M1) und dem zweiten Mikrofon (M2) aus der Differenz zwischen der maximalen Stichproben-Verschiebung (τ_max) und der minimalen Stichproben-Verschiebung (τ_min) gemäß der Formel $x_{2} = \frac{1}{2} (τ_{m a x} - τ_{m i n}) \frac{c}{f} (V6);$
• Festlegen eines kartesischen Koordinatensystems (XY), wobei eine Richtung einer ersten Koordinatenachse (x) als Richtung der Kalibriersignal-Quelle (20) zu dem ersten Zeitpunkt (t1) bezogen auf das erste Mikrofon (M1) festgelegt wird und eine zweite Koordinatenachse (y) in einer Ebene liegt, die von dem ersten (M1), dem zweiten (M2) und einem weiteren der Mikrofone (M3) aufgespannt wird (V7); • für das erste Mikrofon (M1) Festlegen dessen Koordinaten als Ursprung des Koordinatensystems (XY) (V8); • für das zweite Mikrofon (M2) Festlegen dessen erster Koordinate (x2) auf den Wert des Abstandes zwischen dem ersten Mikrofon (M1) und dem zweiten Mikrofon (M2) und dessen zweiter Koordinate (y2) auf den Wert null (V9).
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die Schritte: • Auswählen des weiteren Mikrofons als drittes Mikrofon (M3), für das gilt, dass zu einem zweiten Zeitpunkt (t2), zu dem die maximale oder minimale Stichproben-Verschiebung (τ_max,τ_min) zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und einem dritten Ausgangssignal des dritten Mikrofons (M3) erreicht ist, der Betrag der Stichproben-Verschiebung zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und dem zweiten Ausgangssignal (Out2) minimal ist; • für das dritte Mikrofon(M3) Berechnen dessen erster Koordinate (x3) aus der Stichproben-Verschiebung $(Δ_{t_{1}}^{13})$
zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und dem dritten Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt (t1) gemäß der Formel $x_{3} = \frac{Δ_{t_{1}}^{13}}{f} C$
und dessen zweiter Koordinate (y3) aus der Stichproben-Verschiebung $(Δ_{t_{2}}^{13})$
zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und dem dritten Ausgangssignal zu dem zweiten Zeitpunkt (t2) und der Stichproben-Verschiebung $(Δ_{t_{1}}^{13})$
zwischen dem ersten Ausgangssignal (Out1) und dem dritten Ausgangssignal zu dem ersten Zeitpunkt (t1) gemäß der Formel $y_{3} = \sqrt ({(\frac{Δ_{t_{2}}^{13}}{f} C)}^{2} - {(\frac{Δ_{t_{1}}^{13}}{f} C)}^{2}) .$
Verfahren nach einem der voran gehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung der Stichproben-Verschiebungen zwischen einem Ausgangssignal eines der Mikrofone und einem anderen Ausgangssignal eines anderen der Mikrofone ein Differenz-Phasenspektrogramm als Differenz des Phasenspektrogramms des einen Mikrofons und des Phasenspektrogramms des anderen Mikrofons bestimmt wird, aus dem Differenz-Phasenspektrogramm wenigstens eine Frequenzlinie extrahiert wird und die Phasendifferenzen auf dieser Frequenzlinie mittels der Abtastfrequenz (f) in die Stichproben-Verschiebungen umgerechnet werden, wobei für den Fall, dass aus dem Differenz-Phasenspektrogramm mehrere Frequenzlinien extrahiert werden, ein Median bestimmt wird.
Verfahren nach einem der voran gehenden Ansprüche, wobei während einer dauerhaften Beschallung die Kalibriersignal-Quelle (20) um die Mikrofon-Anordnung (10) herum bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kalibriersignal (In) wiederholte Pulssignale umfasst und eine Abspielfrequenz des Kalibriesignals (In) derart eingestellt wird, dass ein zweites Pulssignal das erste Mikrofon (M1) erreicht, nachdem ein erstes Pulssignal das von der Kalibriersignal-Quelle (20) am weitesten entfernte Mikrofon erreicht hat zuzüglich einer Pufferzeit, die der Laufzeit des Kalibriersignals (In) über alle Mikrofone der Mikrofon-Anordnung (10) entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während einer Auswertung der Ausgangssignale eine Rückmeldung erfolgt, ob die bisherigen Abtastungen ausreichend sind zum Bestimmen der Stichproben-Verschiebung oder ob weitere Abtastungen erforderlich sind, wobei im letzteren Fall die Rückmeldung Angaben zu Positionen umfasst, von denen aus eine Beschallung noch erforderlich ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren wiederholt ausgeführt wird und in Wiederholungen jeweils ein anderes der Mikrofone als erstes Mikrofon (M1) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei • bei einer End-of-Line Prüfung der an einem Fahrzeug angeordneten Mikrofon-Anordnung (10) die Positionen der Mikrofone (M1, M2, M3, M4) bestimmt werden; • mit Referenzpositionen verglichen werden; • für den Fall, dass die bestimmten Positionen im Wesentlichen mit den Referenzpositionen übereinstimmen, die Prüfung ordnungsgemäß beendet wird; • andernfalls die Prüfung als nicht ordnungsgemäß beendet wird.
Verfahren zum Bestimmen einer Fahrzeug bezogenen Übertragungsfunktion für eine Mikrofon-Anordnung (10) des Fahrzeuges für die Lokalisierung akustischer Signalquellen, das Verfahren umfassend die Schritte: • Bestimmen der Positionen von Mikrofonen (M1, M2, M3, M4) der Mikrofon-Anordnung (10) gemäß dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche (S1); • Beschallen der Mikrofon-Anordnung (10) mit wenigstens einer Geräuschquelle (20) aus unterschiedlichen Positionen relativ zu der Mikrofon-Anordnung (10) und Erhalten von Ausgangssignalen der Mikrofone (M1, M2, M3, M4) (S2); • Lokalisieren der Geräuschquelle (20) durch Auswerten der Ausgangssignale mittels eines Richtungserkennungsalgorithmus und Erhalten von Geräuscheinfallswinkeln bezogen auf die jeweiligen Positionen der Mikrofone (M1, M2, M3, M4) zu jeweiligen Zeitpunkten der Beschallung (S3); • Bestimmen einer Fahrzeug spezifischen Dämpfung für jedes der Mikrofone in Abhängigkeit der Geräuscheinfallswinkel unter der Annahme, dass das Mikrofon, dessen Ausgangssignal relativ zu den anderen Ausgangssignalen maximal ist, keiner Dämpfung durch das Fahrzeug ausgesetzt ist (S4).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Lautstärken der Ausgangssignale jeweils über die Fahrzeug bezogene Übertragungsfunktion angepasst werden.