DE112018003683T5 - Method, device and system for generating spatial sound fields - Google Patents

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DE112018003683T5
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Andreas Schwager
Michael ENENKL
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10General applications
    • H04R2499/13Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Abstract

Vorrichtung mit einer Schaltungstechnik, die dazu eingerichtet ist, räumliches Audio darzustellen, wobei eine Chassisverschiebung basierend auf Sensorinformationen über die Fahrzeugdynamik bestimmt wird. Durch interne Bewegungen der Chassis, wie beispielsweise Torsion, ist die Position der Lautsprecher nicht stabil. Die bereitgestellte Schaltungstechnik schätzt die Differenz der Lautsprecherposition aufgrund von Torsion und korrigiert die Weglänge durch Anpassen der Phase oder durch Bereitstellen einer Verzögerung.Device with a circuit technology that is set up to display spatial audio, wherein a chassis displacement is determined based on sensor information about the vehicle dynamics. Due to internal movements of the chassis, such as torsion, the position of the speakers is not stable. The circuitry provided estimates the difference in speaker position due to torsion and corrects the path length by adjusting the phase or by providing a delay.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Verfahren, Einrichtungen und Systeme zur Erzeugung räumlicher Klangfelder, insbesondere auf 3D-Audio im Inneren eines Kraftfahrzeugchassis.The present disclosure relates generally to methods, devices and systems for generating spatial sound fields, in particular to 3D audio in the interior of a motor vehicle chassis.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Räumliche Audiodarstellungstechniken zur Erzeugung von räumlichen Klangfeldern schaffen eine virtuelle akustische Umgebung (auch 3D-Audio oder 3D-Virtual-Audio genannt). Sie erzeugen „künstliche“ Wellenfronten, die durch eine große Anzahl von einzeln angesteuerten Lautsprechern synthetisiert werden. Beispiele sind die so genannten 5.1- oder 7.1-Systeme, die aus 5 oder 7 Lautsprechergehäusen und einem oder zwei zusätzlichen Subwoofern bestehen, die dazu konzipiert sind, den tieffrequenten Bereich des Schalls mit einer höheren Energie zu reproduzieren. In derartigen Systemen kommen mathematische Algorithmen zum Einsatz, um ein Klangfeld möglichst genau zu reproduzieren.Spatial audio representation techniques for the generation of spatial sound fields create a virtual acoustic environment (also called 3D audio or 3D virtual audio). They create "artificial" wave fronts, which are synthesized by a large number of individually controlled loudspeakers. Examples are the so-called 5.1 or 7.1 systems, which consist of 5 or 7 loudspeaker housings and one or two additional subwoofers, which are designed to reproduce the low-frequency range of the sound with a higher energy. Mathematical algorithms are used in such systems to reproduce a sound field as accurately as possible.

Das bekannteste System zur Erzeugung eines räumlichen Klangfeldes ist die sogenannte Wavefield-Synthese (WFS). Die Reproduktion eines Klangfeldes basiert hier auf dem Huygens-Prinzip und nähert sich diesem mit einer Reihe von Schallhauben an. Dieses Verfahren hat eine relativ hohe Rechenkomplexität. Ein Zielklangfeld wird als mindestens ein Zielmonopol modelliert, der an einer definierten Zielposition platziert ist.The best known system for generating a spatial sound field is the so-called Wavefield Synthesis (WFS). The reproduction of a sound field is based on the Huygens principle and approaches this with a series of acoustic hoods. This procedure has a relatively high computational complexity. A target sound field is modeled as at least one target monopoly placed at a defined target position.

Es bestehen 3D-Audiosysteme, die für den Einsatz im Kraftfahrzeug optimiert sind. Solche Systeme basieren in der Regel auf Techniken zur Unterdrückung von Übersprechen, um den an jedem Ohr des Hörers ankommenden Schall zu steuern. Der geringe Schallleistungsbedarf und die gut definierten Hörerpositionen sind vorteilhaft für die Optimierung derartiger In-Car-Systeme. Obwohl es 3D-Audiosysteme gibt, die für den Einsatz im Auto optimiert sind, ist es allgemein wünschenswert, die Techniken zur Erzeugung eines räumlichen Klangfeldes zu verbessern.There are 3D audio systems that are optimized for use in motor vehicles. Such systems are typically based on crosstalk suppression techniques to control the sound arriving at each ear of the listener. The low sound power requirement and the well-defined receiver positions are advantageous for the optimization of such in-car systems. Although there are 3D audio systems that are optimized for use in the car, it is generally desirable to improve the techniques for creating a spatial sound field.

KURZDARSTELLUNGSUMMARY

Gemäß einem ersten Aspekt bietet die Offenbarung eine Vorrichtung, die eine Schaltungstechnik umfasst, die dazu eingerichtet ist, Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.According to a first aspect, the disclosure offers a device that includes a circuit technology that is set up to display audio taking into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics.

Gemäß einem ersten Aspekt bietet die Offenbarung ein Verfahren, das die Audiodarstellung unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis umfasst.According to a first aspect, the disclosure offers a method which comprises the audio display taking into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics.

Gemäß einem ersten Aspekt bietet die Offenbarung ein Computerprogramm mit Anweisungen, die, wenn sie auf einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor dazu veranlassen, Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.According to a first aspect, the disclosure provides a computer program with instructions which, when executed on a processor, cause the processor to display audio taking into account a displacement of the vehicle chassis caused by the vehicle dynamics.

Weitere Aspekte sind in den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen aufgeführt.Further aspects are set out in the dependent claims, the description below and the drawings.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen werden beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert, in denen:

  • 1 einen Vorgang zum Bestimmen der Chassisverschiebung zeigt;
  • 2 einen Vorgang der 3D-Audiodarstellung basierend auf Lautsprecherpositionen zeigt, die die Chassisverschiebung berücksichtigen;
  • 3 ein schematisches Beispiel veranschaulicht, bei dem davon ausgegangen wird, dass eine Kraft F auf das linke Vorderrad nach unten wirkt und die Hinterräder fixiert sind;
  • 4 eine Ausführungsform veranschaulicht, wie eine Verlagerung eines Kfz-Karosserierahmens eine Verschiebung der Lautsprecherpositionen verursachen kann;
  • 5a ein zweispuriges Modell mit verdrehbarem Rahmen veranschaulicht;
  • 5b den Federweg beim zweispurigen Modell mit verdrehbarem Rahmen veranschaulicht;
  • 6 eine Ausführungsform eines Verfahrens veranschaulicht, bei dem die Audiodarstellung unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis erfolgt;
  • 7 eine Ausführungsform einer 3D-Audiodarstellung bietet, die auf einem digitalisierten Monopolsynthese-Algorithmus basiert;
  • 8 schematisch eine beispielhafte Lautsprecherverlagerung in einer 3D-Audioumgebung zeigt; und
  • 9 ein Blockdiagramm ist, das ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines Fahrzeugsteuersystems als Beispiel für ein mobiles Karosseriesteuersystem darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann.
Embodiments are exemplified with reference to the accompanying drawings, in which:
  • 1 shows a process for determining chassis displacement;
  • 2nd shows a process of 3D audio display based on speaker positions that take into account the chassis displacement;
  • 3rd illustrates a schematic example, assuming that a force F acts down on the left front wheel and the rear wheels are fixed;
  • 4th one embodiment illustrates how shifting an automobile body frame can cause speaker positions to shift;
  • 5a illustrates a two-track model with a rotatable frame;
  • 5b illustrates the travel of the two-track model with a rotating frame;
  • 6 illustrates an embodiment of a method in which the audio display takes into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics;
  • 7 provides an embodiment of a 3D audio representation based on a digitized monopole synthesis algorithm;
  • 8th schematically shows an exemplary speaker relocation in a 3D audio environment; and
  • 9 FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of the schematic structure of a vehicle control system as an example of a mobile body control system to which the technology according to an embodiment of the present disclosure can be applied.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Vor einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf 1 werden allgemeine Erläuterungen gegeben.Before describing the embodiments in detail with reference to FIG 1 general explanations are given.

Die Ausführungsformen beziehen sich auf eine Vorrichtung, die eine Schaltungstechnik umfasst, die dazu eingerichtet ist, Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen. Die Ausführungsformen betreffen insbesondere die Feststellung, dass bei einem in einem Kraftfahrzeug installierten 3D-Audio-Klangsystem die Position der Lautsprecher aufgrund der mangelnden Torsionssteifigkeit des Kraftfahrzeugs möglicherweise nicht stabil ist. Dies kann die Klangqualität beeinträchtigen. Die Vorrichtung nach den unten beschriebenen Ausführungsformen kann es ermöglichen, die Wiedergabe von 3D-Klang im Inneren eines Kfz-Chassis zu korrigieren, auch wenn die Lautsprecher aufgrund von Verzerrungen, wie zum Beispiel dem durch Fahrmanöver auf das Chassis ausgeübten Drehmoment, einzelnen Verlagerungen ausgesetzt sind.The embodiments relate to a device that comprises a circuit technology that is set up to display audio taking into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics. The embodiments relate in particular to the determination that, in the case of a 3D audio sound system installed in a motor vehicle, the position of the loudspeakers may not be stable due to the lack of torsional rigidity of the motor vehicle. This can affect the sound quality. The device according to the embodiments described below can make it possible to correct the reproduction of 3D sound inside a motor vehicle chassis, even if the loudspeakers are exposed to individual displacements due to distortions, such as, for example, the torque exerted on the chassis by driving maneuvers .

Ein Kfz-Chassis kann zum Beispiel aus einem inneren Fahrzeugrahmen bestehen, der bei seiner Konstruktion und Verwendung ein künstliches Objekt trägt, auch Schutz für einige inneren Teile bieten kann. Ein Beispiel für ein Chassis gemäß den Ausführungsformen kann das Unterteil eines Kraftfahrzeugs sein, das aus dem Rahmen besteht, auf den die Karosserie montiert ist. Der hier verwendete Begriff „Chassis“ umfasst auch das Konzept eines „fahrenden“ Chassis, bei dem das Fahrwerk wie Räder und Übersetzungssystem sowie der Fahrersitz mit einbezogen sind.For example, a motor vehicle chassis can consist of an inner vehicle frame that carries an artificial object in its construction and use, and can also provide protection for some inner parts. An example of a chassis according to the embodiments may be the lower part of a motor vehicle, which consists of the frame on which the body is mounted. The term "chassis" used here also encompasses the concept of a "moving" chassis, in which the chassis, such as wheels and transmission system, as well as the driver's seat are included.

Die Fahrzeugdynamik beim Bremsen, Kurvenfahren, Beschleunigen usw. kann zu Chassisverschiebungen führen. Der Begriff „Chassisverschiebung“, der in den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, bezieht sich auf alle internen Bewegungen des Chassis wie beispielsweise Torsion, Biegung und dergleichen. Die Torsionssteifigkeit der Karosserie wird durch die Autohersteller konzipiert, wobei sie Kompromisse zwischen folgenden Punkten erfüllen: Fahrerkomfort, fahrdynamische Eigenschaften, Erreichen eines minimalen Gewichts des Chassis, Herstellerkosten, Bereitstellung von ausreichend Platz für Fahrgäste und Gepäck, minimaler Luftwiderstand, attraktive Form usw. Alle diese Parameter beeinflussen die Steifigkeit der Kraftfahrzeuge. Chassisverschiebungen führen zu entsprechenden Verschiebungen der Karosserie und der Komponenten im Innenraum, wie zum Beispiel der Lautsprecher, die sich im Inneren des Kraftfahrzeugs befinden. Wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise in einer Linkskurve stark abbremst, erzeugt die Masse des Kraftfahrzeugs hohe Kräfte nach vorne rechts. Diese Kräfte führen zu einer Verschiebung und Torsion des Chassis. Das kurveninnere Hinterrad wird in die Luft gehoben, und die Vorderseite wird in den Kurven außen nach unten gedrückt. Lautsprecher, die fest mit dem Chassis verbunden sind (z. B. über die Fahrzeugkarosserie), bewegen sich in ihrer Position entsprechend der Verschiebung des Chassis.The vehicle dynamics when braking, cornering, accelerating etc. can lead to chassis shifts. The term "chassis displacement" used in the embodiments described below refers to all internal movements of the chassis, such as torsion, bending and the like. The torsional stiffness of the body is designed by the car manufacturers, while making compromises between the following points: driver comfort, driving dynamics, minimum weight of the chassis, manufacturing costs, provision of sufficient space for passengers and luggage, minimal air resistance, attractive shape, etc. All of these Parameters influence the rigidity of the motor vehicles. Chassis displacements lead to corresponding displacements of the body and of the components in the interior, such as the loudspeakers, which are located inside the motor vehicle. If the motor vehicle brakes heavily in a left-hand curve, for example, the mass of the motor vehicle generates high forces to the front right. These forces cause the chassis to shift and twist. The rear wheel on the inside of the curve is lifted into the air and the front is pressed downwards on the outside in the curves. Speakers that are firmly connected to the chassis (e.g. via the vehicle body) move in their position according to the displacement of the chassis.

Die Schaltungstechnik kann einen Prozessor, einen Speicher (RAM, ROM oder dergleichen), einen Massenspeicher, ein Eingabemittel (z. B. eine Schnittstelle zu einem Fahrzeugkommunikationsbus) und ein Ausgabemittel (eine Audioschnittstelle, Lautsprecher usw.) umfassen. Darüber hinaus kann sie Sensoren zur Erfassung der Fahrzeugdynamik oder zur Erfassung von Umweltparametern (z. B. Radar, Feuchtigkeit, Licht, Temperatur) usw. enthalten.The circuitry may comprise a processor, a memory (RAM, ROM or the like), a mass storage device, an input means (e.g. an interface to a vehicle communication bus) and an output means (an audio interface, loudspeakers, etc.). In addition, it can contain sensors for recording vehicle dynamics or for recording environmental parameters (e.g. radar, moisture, light, temperature) etc.

Die Schaltungstechnik kann dazu eingerichtet sein, 3D-Audio unter Berücksichtigung der Kfz-Chassisverschiebung darzustellen. Die Vorrichtung kann sich beispielsweise auf die Wiedergabe von 3D-Klang innerhalb eines flexiblen Kfz-Chassis beziehen, z. B. innerhalb eines Chassis eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise berücksichtigt ein 3D-Audio-Klangcontroller nach einer Ausführungsform somit die Chassisverschiebungen bei der Klangwiedergabe. Der 3D-Audio-Klangcontroller kann den einzelnen Signalen des Lautsprechers Verzögerungen oder Phasendrehungen hinzufügen (für Näheres siehe 6 und entsprechende Beschreibung), um trotz der Bewegungen des Chassis eine korrekte 3D-Audioqualität wiederzugeben. Durch Hinzufügen der Verzögerungen zur Klangausgabe für jeden Lautsprecher einzeln könnte die gleiche Klangqualität von den Fahrgästen wahrgenommen werden, da keine Verformung des Kfz-Chassis auftritt. Das heißt, gemäß einigen Ausführungsformen werden bei einer Positionsänderung der Lautsprecher die den einzelnen Lautsprechern zugeführten Signale vorverzerrt, um das Verhältnis der Phasen aller Audiosignale innerhalb des Bereichs, in dem die 3D-Audioeffekte wirken sollen, aufrechtzuerhalten. Dies ermöglicht es, negative Auswirkungen auf den 3D-Klang, die durch Verlagerungen der Lautsprecher verursacht werden, zu eliminieren. Dadurch bleibt die Klangqualität auch dann erhalten, wenn das Kraftfahrzeug in einer Weise manövriert wird, bei der das Chassis verformt werden könnte.The circuit technology can be set up to display 3D audio taking into account the motor vehicle chassis shift. The device can relate, for example, to the reproduction of 3D sound within a flexible vehicle chassis, e.g. B. within a chassis of a motor vehicle. For example, a 3D audio sound controller according to one embodiment thus takes into account the chassis shifts in the sound reproduction. The 3D audio sound controller can add delays or phase shifts to the individual signals from the speaker (see for details 6 and corresponding description) in order to reproduce a correct 3D audio quality despite the movements of the chassis. By adding the delays to sound output for each speaker individually, the same sound quality could be perceived by the passengers because there is no deformation of the car chassis. That is, according to some embodiments, when the speakers change position, the signals applied to the individual speakers are pre-distorted to maintain the ratio of the phases of all audio signals within the area in which the 3D audio effects are intended to operate. This makes it possible to eliminate negative effects on the 3D sound caused by the speaker being displaced. As a result, the sound quality is maintained even if the motor vehicle is maneuvered in a manner in which the chassis could be deformed.

Die Schaltungstechnik kann beispielsweise zur Verwendung von Wavefield-Synthese und/oder Monopolsynthesetechniken zur Erzeugung von 3D-Klangquellen eingerichtet sein.The circuit technology can be set up, for example, to use wavefield synthesis and / or monopole synthesis techniques to generate 3D sound sources.

Die Schaltungstechnik ist zur Geräuschunterdrückung unter Berücksichtigung der Verschiebung des Kfz-Chassis eingerichtet. Geräuschunterdrückung kann beispielsweise durch die Erkennung von Umgebungsgeräuschen und durch Wiedergabe von 3D-Klang innerhalb eines flexiblen Kfz-Chassis erreicht werden, wobei der 3D-Klang einen Antischall darstellt, der die erkannten Umgebungsgeräusche auslöschen soll.The circuit technology is set up for noise suppression, taking into account the displacement of the vehicle chassis. Noise suppression can be achieved, for example, by the detection of ambient noise and by the reproduction of 3D sound within a flexible motor vehicle chassis, the 3D sound representing an anti-noise which is intended to cancel out the detected ambient noise.

Darüber hinaus kann die Berücksichtigung von Chassisverschiebungen auch bei der Audiowiedergabe mit Cross-Channel-Kompensation verwendet werden, die die Auslöschung zur Erzeugung von Stereo/HRTF-Effekten verwendet. Dabei wären selbst kleine Auswechslungen der Lautsprecher ein Problem.In addition, the consideration of chassis shifts can also be used for audio playback with cross-channel compensation, which uses the cancellation to create stereo / HRTF effects. Even small changes in the speakers would be a problem.

Bei Fahrzeugen auf Rennstrecken können dem Fahrer über das 3D-Audio-Klangsystem sportliche Fahrzeuggeräusche (Motorlauf, Zünd- und Auspuffgeräusche, Turborad, Fehlzündung, Radgeräusche beim Driften oder Rutschen usw.) vermittelt werden. Ein solcher In-Car-Sound könnte ein häufig gewähltes Merkmal beispielsweise für ein Elektroauto sein, wenn der Fahrer den Klang eines Verbrennungsmotors genießen möchte. Nach außen ist das Kraftfahrzeug geräuschlos. Bei der Anwendung „Rennstrecke“ sind die Kräfte auf das Kfz-Chassis maximal, und das 3D-Audio sollte mit voller Leistung arbeiten.For vehicles on race tracks, the 3D audio sound system can convey to the driver sporty vehicle noises (engine running, ignition and exhaust noises, turbo wheel, misfire, wheel noises when drifting or sliding, etc.). Such an in-car sound could be a frequently chosen feature, for example for an electric car, when the driver wants to enjoy the sound of an internal combustion engine. The motor vehicle is silent to the outside. When using the "racetrack" application, the forces on the vehicle chassis are maximum, and the 3D audio should work at full power.

Die Schaltungstechnik kann so eingerichtet sein, dass die Chassisverschiebung basierend auf Informationen über die Fahrzeugdynamik bestimmt wird. Die Informationen über die Fahrzeugdynamik können zum Beispiel durch in ein Fahrzeug integrierte Sensoren erhalten werden. Beispielsweise verfügt ein Fahrzeug über integrierte Sensoren, die permanent Informationen über die Fahrzeugdynamik liefern und aufzeichnen können, wie zum Beispiel Gier-, Nick- und Rollrate, Radgeschwindigkeiten, die von Radschlupfsensoren erhalten werden, und Informationen, die von Lenkradwinkelsensoren, Drosselklappen- und Bremssensoren erhalten werden, die jedes Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs erkennen. Auch Bremskräfte und Beschleunigungen lassen sich durch ein modernes Kraftfahrzeug messen.The circuit technology can be set up in such a way that the chassis displacement is determined based on information about the vehicle dynamics. The information about the vehicle dynamics can be obtained, for example, by sensors integrated in a vehicle. For example, a vehicle has built-in sensors that can continuously provide and record information about vehicle dynamics, such as yaw, pitch, and roll rate, wheel speeds obtained from wheel slip sensors, and information obtained from steering wheel angle sensors, throttle and brake sensors that recognize every driving maneuver of the motor vehicle. Braking forces and accelerations can also be measured by a modern motor vehicle.

Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Schaltungstechnik so eingerichtet, dass die Lautsprecherpositionen oder Korrekturen der Lautsprecherpositionen basierend auf Informationen über die Fahrzeugdynamik berechnet werden. Die Schaltungstechnik ist zum Beispiel dazu eingerichtet, eine Chassisverschiebung zu ermitteln und anhand der ermittelten Chassisverschiebung Lautsprecherpositionen oder Korrekturen von Lautsprecherpositionen zu berechnen. Die Lautsprecherpositionen können sich beispielsweise auf eine Anordnung von Lautsprechern beziehen, die innerhalb eines Fahrzeugs verteilt sind.According to some embodiments, the circuit technology is set up such that the speaker positions or corrections to the speaker positions are calculated based on information about the vehicle dynamics. The circuit technology is set up, for example, to determine a chassis shift and to use the determined chassis shift to calculate speaker positions or corrections of speaker positions. The speaker positions can relate, for example, to an arrangement of speakers that are distributed within a vehicle.

Beispielsweise kann die Schaltungstechnik dazu eingerichtet sein, die Chassisverschiebung durch Berechnen einer Torsion des Chassis zu bestimmen.For example, the circuit technology can be set up to determine the chassis displacement by calculating a torsion of the chassis.

Die Berechnung der Torsion eines Chassis kann zum Beispiel die Berechnung eines Torsionswinkels umfassen. Eine Torsion des Chassis kann dazu führen, dass sich die relative Position der vorderen Lautsprecher gegenüber der Position der hinteren Lautsprecher verändert. Gemäß den nachfolgend ausführlich beschriebenen Ausführungsformen werden die durch derartige Chassisverschiebungen verursachten Lautsprecherverlagerungen bestimmt und berücksichtigt, um 3D-Audio korrekt wiederzugeben.The calculation of the torsion of a chassis can include, for example, the calculation of a torsion angle. Torsion of the chassis can cause the relative position of the front speakers to change relative to the position of the rear speakers. According to the embodiments described in detail below, the speaker displacements caused by such chassis displacements are determined and taken into account in order to correctly reproduce 3D audio.

Die Schaltungstechnik kann dazu eingerichtet sein, die Torsion des Chassis basierend auf einer vordefinierten Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu berechnen. Verfahren zur Bestimmung der Torsionssteifigkeit in Kfz-Chassis sind bekannt und umfassen analytische Verfahren, Simulationsverfahren oder experimentelle Verfahren. Beispielsweise weist ein typischer kleiner Familienwagen eine Torsionssteifigkeit von 6,7 kN/° auf, während ein Sportwagen mit Mittelmotor eine typische Torsionssteifigkeit von 65 kN/° aufweist. Eine vordefinierte Torsionssteifigkeit einer Fahrzeugkarosserie kann zum Beispiel als Parameter im Bereich von 5 kN/° bis 100 kN/° oder dergleichen ausgedrückt werden.The circuit technology can be set up to calculate the torsion of the chassis based on a predefined torsional rigidity of the vehicle body. Methods for determining the torsional stiffness in motor vehicle chassis are known and include analytical methods, simulation methods or experimental methods. For example, a typical small family car has a torsional stiffness of 6.7 kN / °, while a mid-engine sports car has a typical torsional stiffness of 65 kN / °. A predefined torsional rigidity of a vehicle body can be expressed, for example, as a parameter in the range from 5 kN / ° to 100 kN / ° or the like.

Die Schaltungstechnik kann dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere Kräfte auf die Reifen eines Fahrzeugs zu ermitteln und aus den ermittelten Kräften auf die Reifen eine Chassistorsion zu ermitteln. Die Kräfte auf die Reifen eines Fahrzeugs können zum Beispiel mithilfe von Beschleunigungssensoren ermittelt werden, die an den Reifen positioniert sind.The circuit technology can be set up to determine one or more forces on the tires of a vehicle and to determine a chassis distortion from the forces determined on the tires. For example, the forces on the tires of a vehicle can be determined using acceleration sensors that are positioned on the tires.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltungstechnik dazu eingerichtet sein, eine Fahrzeugquerbeschleunigung zu bestimmen und eine Chassistorsion basierend auf der bestimmten Fahrzeugquerbeschleunigung zu bestimmen. Eine Fahrzeugquerbeschleunigung kann zum Beispiel mithilfe eines Beschleunigungssensors bestimmt werden, der sich an einer beliebigen Stelle im oder am Fahrzeug befindet.Alternatively or additionally, the circuit technology can be set up to determine a vehicle lateral acceleration and to determine a chassis distortion based on the determined vehicle lateral acceleration. A vehicle lateral acceleration can be determined, for example, with the aid of an acceleration sensor that is located anywhere in or on the vehicle.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltungstechnik dazu eingerichtet sein, die Resonanzanregungen des Federungssystems zur Vorhersage von Chassisverschiebungen zu bestimmen.As an alternative or in addition, the circuit technology can be set up to determine the resonance excitations of the suspension system for predicting chassis displacements.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltungstechnik dazu eingerichtet sein, direkte Messungen von Bewegungen des Chassis zu erhalten. Alternatively or additionally, the circuit technology can be set up to obtain direct measurements of movements of the chassis.

Alternativ oder zusätzlich kann die Schaltungstechnik dazu eingerichtet sein, Chassisverschiebungen basierend auf Kalibrierung zu bestimmen.Alternatively or additionally, the circuit technology can be set up to determine chassis displacements based on calibration.

Die Ausführungsformen beziehen sich auch auf ein Verfahren, bei dem die Audiodarstellung unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis erfolgt. Das Verfahren kann jeden der Prozesse und/oder Vorgänge umfassen, die oben oder in der detaillierten Beschreibung der nachstehenden Ausführungsformen beschrieben sind.The embodiments also relate to a method in which the audio display takes into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics. The method may include any of the processes and / or procedures described above or in the detailed description of the embodiments below.

Die Ausführungsformen beziehen sich auch auf ein Computerprogramm mit Anweisungen, die bei der Ausführung auf einem Prozessor den Prozessor dazu veranlassen, Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Chassisverschiebung darzustellen. Das Computerprogramm kann jeden der Prozesse und/oder Vorgänge implementieren, die oben oder in der detaillierten Beschreibung der nachstehenden Ausführungsformen beschrieben sind.The embodiments also relate to a computer program with instructions which, when executed on a processor, cause the processor to display audio taking into account a chassis shift caused by the vehicle dynamics. The computer program may implement any of the processes and / or procedures described above or in the detailed description of the embodiments below.

Bestimmen der Chassisverschiebung basierend auf der Fahrzeugdynamik.Determine chassis displacement based on vehicle dynamics.

1 zeigt einen Prozess zur Bestimmung der Chassisverschiebung. Ein Kraftfahrzeug 101 verfügt über integrierte Sensoren, die permanent Informationen 102 über die Fahrzeugdynamik liefern und aufzeichnen, wie zum Beispiel Gier-, Nick- und Rollrate, Radgeschwindigkeiten, die von Radschlupfsensoren erhalten werden, und Informationen, die von Lenkradwinkelsensoren, Drosselklappen- und Bremssensoren erhalten werden, die jedes Fahrmanöver des Kraftfahrzeugs erfassen. Auch Bremskräfte und Beschleunigungen lassen sich durch ein modernes Kraftfahrzeug messen. Bei 103 werden die von den Sensoren erhaltenen Informationen 102 über die Fahrzeugdynamik zum Bestimmen der Chassisverschiebungen verwendet. Die Vorhersage der Chassisverschiebungen ergibt (korrigierte) Lautsprecherpositionen 104. 1 shows a process for determining the chassis displacement. A motor vehicle 101 has built-in sensors that keep information permanently 102 provide and record about vehicle dynamics such as yaw, pitch, and roll rate, wheel speeds obtained from wheel slip sensors, and information obtained from steering wheel angle sensors, throttle and brake sensors that detect each maneuver of the motor vehicle. Braking forces and accelerations can also be measured by a modern motor vehicle. At 103 are the information received from the sensors 102 used to determine the chassis displacements via the vehicle dynamics. The prediction of the chassis displacements results in (corrected) speaker positions 104 .

D-Audiodarstellung unter Berücksichtigung der ChassisverschiebungD audio display taking into account the chassis displacement

2 zeigt einen Prozess der 3D-Audiodarstellung basierend auf Lautsprecherpositionen, die die Chassisverschiebung berücksichtigen. Ein 3D-Audiodarstellungsvorgang 201 erhält Audiodaten von einer Audioquelle 202. Ferner erhält der 3D-Audiodarstellungsvorgang 201 (korrigierte) Lautsprecherpositionen 203, die durch Vorhersagen von Chassisverschiebungen (wie in 1 beschrieben) erhalten wurden. Der 3D-Audiodarstellungsvorgang 201 stellt die Audiodaten von einer Audioquelle 202 unter Berücksichtigung der (korrigierten) Lautsprecherpositionen 203 dar. So kann der 3D-Audiodarstellungsvorgang 201 korrektes 3D-Audio auf einer Lautsprecheranordnung 204 wiedergeben, auf die sich die (korrigierten) Lautsprecherpositionen 203 beziehen. 2nd shows a process of 3D audio representation based on speaker positions that take the chassis displacement into account. A 3D audio rendering process 201 receives audio data from an audio source 202 . Furthermore, the 3D audio display process 201 receives (corrected) speaker positions 203 , which is predicted by chassis displacement (as in 1 described) were obtained. The 3D audio rendering process 201 provides the audio data from an audio source 202 taking into account the (corrected) speaker positions 203 Thus, the 3D audio rendering process 201 can correctly display 3D audio on a speaker assembly 204 reproduce the (corrected) speaker positions 203 Respectively.

Torsion durch Bremsen in einer KurveTorsion from braking in a curve

Bei einem harten Bremsen in der Kurve sind die Kräfte auf die Reifen ungleichmäßig verteilt. Dabei können Kräfte bis zu einem Äquivalent von 10 t Masse an nur einem Reifen auftreten.When braking hard in the curve, the forces are distributed unevenly across the tires. Forces of up to 10 t equivalent can occur on just one tire.

Die auf die Reifen wirkenden Kräfte können durch Sensoren im Federungssystem, wie zum Beispiel durch Linearpotentiometer oder Drehpotentiometer, gemessen werden. Mithilfe des nachfolgend beschriebenen Modells kann die Chassisverschiebung basierend auf den durch die Sensoren im Federungssystem ermittelten Kräften berechnet werden.The forces acting on the tires can be measured by sensors in the suspension system, such as linear potentiometers or rotary potentiometers. Using the model described below, the chassis displacement can be calculated based on the forces determined by the sensors in the suspension system.

3 veranschaulicht ein schematisches Beispiel unter der Annahme, dass eine Kraft F auf das linke Vorderrad nach unten wirkt und die Hinterräder fixiert sind. In diesem Fall erhält man für ein Fahrzeug der Breite w ein Torsionsmoment von M = 1 2 w F .

Figure DE112018003683T5_0001
3rd illustrates a schematic example assuming that a force F acts on the left front wheel downwards and the rear wheels are fixed. In this case, a torsional moment of is obtained for a vehicle of width w M = 1 2nd w F .
Figure DE112018003683T5_0001

Die Torsion ist mit der aufgebrachten Länge l, der Torsionssteifigkeit cT und dem Torsionswinkel Δφ verbunden durch M = c T Δ φ .

Figure DE112018003683T5_0002
The torsion is with the length applied l , the torsional stiffness c T and the torsion angle Δφ connected through M = c T Δ φ .
Figure DE112018003683T5_0002

Durch Identifizieren der halben Fahrzeugbreite w/2 mit der Länge l, Kombinieren der beiden erstgenannten Gleichungen und Auflösen nach dem Torsionswinkel Δφ ergibt sich Δ φ = 1 2 w c T F .

Figure DE112018003683T5_0003
By identifying half the vehicle width f / 2 with the length l , Combining the first two equations and solving for the torsion angle Δφ surrendered Δ φ = 1 2nd w c T F .
Figure DE112018003683T5_0003

Berücksichtigt man, dass sich zwei Front- und zwei Hecklautsprecher an den Seiten des Fahrzeugs befinden, so ergibt sich aus dem mit dem obigen Modell ermittelten Torsionswinkel Δφ, dass die Lautsprecherpaare eine relative Verlagerung wie in 4 dargestellt aufweisen. Die relative Verlagerung der Position kann wie folgt berechnet werden: Δ z = w 2 sin Δ φ w 2 Δ φ Δ y = w 2 ( 1 cos Δ φ ) w 2 Δ φ 2

Figure DE112018003683T5_0004
If one takes into account that there are two front and two rear speakers on the sides of the vehicle, the torsion angle determined with the above model results Δφ that the speaker pairs have a relative displacement as in 4th have shown. The relative displacement of the position can be calculated as follows: Δ e.g. = w 2nd sin Δ φ w 2nd Δ φ Δ y = w 2nd ( 1 - cos Δ φ ) w 2nd Δ φ 2nd
Figure DE112018003683T5_0004

Geht man beispielsweise von einer Torsionssteifigkeit von cT = 10 kNm/°, einer Fahrzeugbreite von w = 2 m und einer auf die Reifen wirkenden Kraft F = 50 kN entsprechend einem Gewicht von etwa 5 t aus, so ergibt sich nach dem oben beschriebenen Modell ein Torsionswinkel von Δφ = 5° ≈ 0,09, der einer Verlagerung der Lautsprecherposition von Δz ≈ 9 cm und Δy ≈ 1 cm entspricht.Assuming, for example, a torsional rigidity of c T = 10 kNm / °, a vehicle width of w = 2 m and a force acting on the tires F = 50 kN corresponding to a weight of approx. 5 t, the torsion angle according to the model described above is Δφ = 5 ° ≈ 0.09, which corresponds to a displacement of the speaker position of Δz ≈ 9 cm and Δy ≈ 1 cm.

Audiowellenlängen bei 10 kHz - wahrscheinlich einer der höchsten hörbaren Frequenzen - haben eine Wellenlänge von 3,5 cm, weit unterhalb der oben ermittelten Verlagerung von 9 cm. Dies zeigt, dass sich Änderungen des Lautsprecherabstands in dieser Größenordnung tatsächlich auf die 3D-Audiowiedergabe auswirken.Audio wavelengths at 10 kHz - probably one of the highest audible frequencies - have a wavelength of 3.5 cm, far below the 9 cm displacement determined above. This shows that changes in speaker spacing of this magnitude actually affect 3D audio playback.

Torsion durch Querbeschleunigung in einer KurveTorsion due to lateral acceleration in a curve

Die folgende Ausführungsform betrifft Querbeschleunigungen, die aus dem Fahren in einer Kurve resultieren und ebenfalls die relativen Lautsprecherpositionen maßgeblich beeinflussen.The following embodiment relates to lateral accelerations that result from driving in a curve and also have a significant influence on the relative speaker positions.

5a veranschaulicht ein zweispuriges Modell mit verdrehbarem Rahmen, das in B. Heißing, M. Ersoy: Chassis Handbook: Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives. 2010. Springer Science & Business Media. S. 76-79 offenbart wurde. 5a illustrates a two-track model with a rotating frame, which is described in B. Heißing, M. Ersoy: Chassis Handbook: Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives. 2010. Springer Science & Business Media. Pp. 76-79.

Ein Fahrzeug, das in eine Kurve mit einem Radius r fährt, besitzt eine Querbeschleunigung ay , die sich durch die Fahrzeuggeschwindigkeit v ausdrücken lässt durch a y = v 2 r .

Figure DE112018003683T5_0005
A vehicle traveling in a curve with a radius r has a lateral acceleration a y , which is determined by the vehicle speed v expresses through a y = v 2nd r .
Figure DE112018003683T5_0005

Daher erfährt ein Fahrzeug der Masse m eine Zentrifugalkraft von F c = m a y .

Figure DE112018003683T5_0006
Therefore, a vehicle of mass m experiences a centrifugal force of F c = m a y .
Figure DE112018003683T5_0006

Bei den meisten Fahrzeugen haben die Rollachse der Federung und der Massenschwerpunkt des Fahrzeugs einen Höhenabstand h, wodurch die Zentrifugalkraft Fc eine Torsion bewirkt. Stellt g die Erdbeschleunigung und φ den Rollwinkel dar, ist das gesamte Rollmoment einer einzelnen Fahrzeugachse gegeben durch M φ = F c h  cos  φ + m g h  sin  φ .

Figure DE112018003683T5_0007
In most vehicles, the roll axis of the suspension and the center of gravity of the vehicle are at a height distance H , causing the centrifugal force F c causes a torsion. Poses G gravitational acceleration and φ represents the roll angle, the total roll moment of a single vehicle axle is given by M φ = F c H cos φ + m G H sin φ .
Figure DE112018003683T5_0007

Der zweite Term ist auf die Verlagerung des Massenschwerpunktes durch Rotation zurückzuführen. Zur Vereinfachung wird eine Taylor-Approximation erster Ordnung angewendet, was M φ F c h = m a y h

Figure DE112018003683T5_0008
ergibt. Um dem Rollmoment entgegenzuwirken, sind Fahrzeuge mit einer Federung ausgestattet. Gemäß dem Modell werden für eine Achse zwei Federn angenommen, wobei eine Feder die Federsteifigkeit cs und den Federweg fs aufweist. Jede Feder ist im Abstand ss zueinander angeordnet. Wir approximieren den Federweg linear durch f s s s 2 φ .
Figure DE112018003683T5_0009
The second term is due to the shift in the center of gravity by rotation. To simplify things, a first order Taylor approximation is used, which M φ F c H = m a y H
Figure DE112018003683T5_0008
results. To counteract the rolling moment, vehicles are equipped with a suspension. According to the model, two springs are assumed for an axis, one spring being the spring stiffness c s and the travel f s having. Every feather is in the distance s s arranged to each other. We approximate the travel linearly f s s s 2nd φ .
Figure DE112018003683T5_0009

Zusammengefasst wird das Rollmoment durch die Federung ausgeglichen durch M φ m a y h = 2 s s c s f s 2 c s s s 2 2 φ .

Figure DE112018003683T5_0010
In summary, the rolling moment is balanced by the suspension M φ m a y H = 2nd s s c s f s 2nd c s s s 2nd 2nd φ .
Figure DE112018003683T5_0010

Als Modell für einen Fahrzeugrahmen werden zwei durch eine Torsionsfeder mit Steifigkeit ct verbundene Achsen betrachtet. Dies ergibt: m 1 a y h 1 c s s s 2 2 φ 1 ( φ 2 φ 1 ) c t

Figure DE112018003683T5_0011
m 2 a y h 2 c s s s 2 2 φ 2 + ( φ 2 φ 1 ) c t
Figure DE112018003683T5_0012
unter der Annahme identischer Federungsparameter für beide Achsen. Der Torsionswinkel zwischen den beiden Achsen ist definiert als Δφ = (φ2 - φ1), und die erste Gleichung wird von der zweiten Gleichung subtrahiert, was a y ( m 2 h 2 m 1 h 1 ) = c s s s 2 2 Δ φ + 2 Δ φ c t
Figure DE112018003683T5_0013
ergibt. Dies kann nun nach dem Torsionswinkel aufgelöst und vereinfacht werden zu: Δ φ = 2 a y ( m 2 h 2 m 1 h 1 ) c s s s 2 + 4 c t
Figure DE112018003683T5_0014
As a model for a vehicle frame, two are provided by a torsion spring with rigidity c t considered connected axes. This results in: m 1 a y H 1 c s s s 2nd 2nd φ 1 - ( φ 2nd - φ 1 ) c t
Figure DE112018003683T5_0011
m 2nd a y H 2nd c s s s 2nd 2nd φ 2nd + ( φ 2nd - φ 1 ) c t
Figure DE112018003683T5_0012
assuming identical suspension parameters for both axles. The torsion angle between the two axes is defined as Δφ = (φ 2 - φ 1 ), and the first equation is subtracted from the second equation a y ( m 2nd H 2nd - m 1 H 1 ) = c s s s 2nd 2nd Δ φ + 2nd Δ φ c t
Figure DE112018003683T5_0013
results. This can now be resolved according to the torsion angle and simplified to: Δ φ = 2nd a y ( m 2nd H 2nd - m 1 H 1 ) c s s s 2nd + 4th c t
Figure DE112018003683T5_0014

Ausgehend von einem Federweg von etwa der Fahrzeugbreite ss = 2 m, einer Federsteifigkeit von cs = 20 000 N/m, einer Gesamtmasse von = 1500 kg und einer Querbeschleunigung von a y = 10 m s 2 ,

Figure DE112018003683T5_0015
und weiter ausgehend von m 2 h 2 m 1 h 1 m ( h 2 h 1 ) = 800 k g m ,
Figure DE112018003683T5_0016
erhält man einen Torsionswinkel von Δφ ≈ 0,667° ≈ 0,012, der zu einer relativen Lautsprecherverlagerung von Δy ≈ 0,1 mm und Δz ≈ 12 mm führt.Assuming a spring travel of approximately the vehicle width s s = 2 m, a spring stiffness of c s = 20,000 N / m, a total mass of = 1,500 kg and a lateral acceleration of a y = 10th m s 2nd ,
Figure DE112018003683T5_0015
and further starting from m 2nd H 2nd - m 1 H 1 m ( H 2nd - H 1 ) = 800 k G m ,
Figure DE112018003683T5_0016
one obtains a torsion angle of Δφ ≈ 0.667 ° ≈ 0.012, which leads to a relative loudspeaker displacement of Δy ≈ 0.1 mm and Δz ≈ 12 mm leads.

5b veranschaulicht den Federweg im zweispurigen Modell mit verdrehbarem Rahmen, wobei beispielhafte Kräfte F1 auf die Vorderachse und F2 auf die Hinterachse wirken (d. h. von dem zuvor beschriebenen Rollmoment). Die Federwege fs1 und fs2 beruhen zum Beispiel auf einer unterschiedlichen Massenverteilung auf der Fahrzeugachse. 5b illustrates the travel in the two-track model with a rotatable frame, using exemplary forces F 1 on the front axle and F 2 act on the rear axle (ie from the previously described rolling moment). The spring travel f s1 and f s2 are based, for example, on a different mass distribution on the vehicle axle.

6 veranschaulicht die Ausführungsform eines Verfahrens, bei dem die Audiodarstellung unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis erfolgt. Bei 601 wird eine Querbeschleunigung ay empfangen. Bei 602 wird der Torsionswinkel Δφ basierend auf der Querbeschleunigung ay und basierend auf Fahrzeugparametern (wie z. B. m2 , h2 , m1 , h1 , ct , cs , ss ) berechnet. Bei 603 wird die Lautsprecherverlagerung Δy, Δz aus dem Torsionswinkel Δφ und den stationären Lautsprecherpositionen berechnet. 6 illustrates the embodiment of a method in which the audio display takes into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics. At 601 becomes a lateral acceleration a y receive. At 602 becomes the torsion angle Δφ based on the lateral acceleration a y and based on vehicle parameters (such as m 2 , h 2 , m 1 , h 1 , c t , c s , s s ) calculated. At 603 becomes the speaker shift Δy , Δz from the torsion angle Δφ and the stationary speaker positions.

Bei 604 schließlich wird die 3D-Audiodarstellungseinrichtung mit korrigierten Lautsprecherpositionen eingerichtet.At 604 finally, the 3D audio display device is set up with corrected speaker positions.

Direkte Messung der Bewegungen des Kfz-ChassisDirect measurement of the movements of the vehicle chassis

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Bewegungen des Kfz-Chassis direkt gemessen, z. B. durch Dehnungsmessstreifen, die sich an den Stellen befinden, an denen die Verformung signifikant ist. Auch Sensoren in der Chassisfederung, der Federanordnung der Federung usw. können zur Abschätzung von Chassisbewegungen hilfreich sein.According to a further embodiment, the movements of the motor vehicle chassis are measured directly, e.g. B. by strain gauges, which are located at the points where the deformation is significant. Sensors in the chassis suspension, the spring arrangement of the suspension, etc. can also be helpful for estimating chassis movements.

Vorhersage von Chassisverschiebungen basierend auf KalibrierungChassis displacement prediction based on calibration

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden Chassisverschiebungen durch Kalibrierung und Messungen ermittelt. Um die unterschiedlichen Lautsprecherpositionen zu kompensieren, werden separate Kalibrierungen der Lautsprecherpositionen durchgeführt, d. h. die Lautsprecherpositionen werden gemessen, wenn keine Kraft auf das System einwirkt. Anschließend wird die Messung unter Einwirkung äußerer Kräfte wiederholt und die Abhängigkeit zwischen Chassisverschiebung und äußeren Kräften in einer Datenbank aufgezeichnet. Diese Kalibrierung kann für eine vorbestimmte Anzahl von Stützpunkten durchgeführt werden.According to a further embodiment, chassis displacements are determined by calibration and measurements. In order to compensate for the different speaker positions, separate calibrations of the speaker positions are carried out, i. H. the speaker positions are measured when there is no force on the system. The measurement is then repeated under the influence of external forces and the dependency between chassis displacement and external forces is recorded in a database. This calibration can be carried out for a predetermined number of support points.

Nach dieser Kalibrierungsphase werden während des Betriebs eines Fahrzeugs die Chassisverschiebungen durch Bestimmen der aktuellen äußeren Kräfte, die auf das Fahrzeug wirken, und durch Abfragen der Datenbank ermittelt, um die den aktuellen äußeren Kräften entsprechende Chassisverschiebung zu erhalten. Wenn die aktuellen äußeren Kräfte nicht mit einem der Stützpunkte übereinstimmen, für die die Kalibrierung durchgeführt wurde, können die tatsächlichen Lautsprecherpositionen durch lineare Interpolation ermittelt werden. Dieses Verfahren kann durch die Verwendung von mehr Stützpunkten dazwischen verfeinert werden.After this calibration phase, the chassis displacements are determined during operation of a vehicle by determining the current external forces acting on the vehicle and by querying the database in order to obtain the chassis displacements corresponding to the current external forces. If the current external forces do not match one of the reference points for which the calibration was carried out, the actual speaker positions can be determined by linear interpolation. This procedure can be refined by using more bases in between.

System zur digitalisierten Monopolsynthese im Falle von ganzzahligen VerzögerungenSystem for digitized monopole synthesis in the case of integer delays

7 bietet eine Ausführungsform einer 3D-Audiodarstellung, die auf einem digitalisierten Monopolsynthese-Algorithmus basiert. Der theoretische Hintergrund dieser Technik ist in der Patentanmeldung US 2016/0037282 A1 näher beschrieben, die hiermit durch Verweis mit einbezogen wird. 7 provides an embodiment of a 3D audio representation based on a digitized monopole synthesis algorithm. The theoretical background of this technique is in the patent application US 2016/0037282 A1 described in more detail, which is hereby incorporated by reference.

Die Technik, die in den Ausführungsformen von US 2016/0037282 A1 implementiert ist, ähnelt konzeptionell der Wavefield-Synthese, die mit einer begrenzten Anzahl von Schallhauben ein definiertes Klangfeld erzeugt. Die grundlegende Basis des Generierungsprinzips der Ausführungsformen ist jedoch speziell, da die Synthese nicht versucht, das Klangfeld exakt zu modellieren, sondern auf einem Ansatz der kleinsten Quadrate beruht.The technique used in the embodiments of US 2016/0037282 A1 is conceptually similar to Wavefield synthesis, which creates a defined sound field with a limited number of acoustic hoods. However, the basic basis of the generation principle of the embodiments is special, since the synthesis does not attempt to model the sound field exactly, but is based on a least squares approach.

Ein Zielklangfeld wird als mindestens ein Zielmonopol modelliert, der an einer definierten Zielposition platziert ist. In einer Ausführungsform wird das Zielklangfeld als ein einzelner Zielmonopol modelliert. In anderen Ausführungsformen wird das Zielklangfeld als mehrere Zielmonopole modelliert, die an jeweils definierten Zielpositionen platziert sind. Zum Beispiel kann jeder Zielmonopol eine Geräuschunterdrückungsquelle darstellen, die aus einem Satz mehrerer Geräuschunterdrückungsquellen besteht, die an einer bestimmten Stelle innerhalb eines Raums positioniert sind. Die Position eines Zielmonopols kann sich bewegen. Beispielsweise kann sich ein Zielmonopol an die Bewegung einer zu dämpfenden Schallquelle anpassen. Werden mehrere Zielmonopole zur Darstellung eines Zielklangfeldes verwendet, so können die im Folgenden beschriebenen Verfahren zur Synthese des Klangs eines Zielmonopols anhand eines Satzes definierter Synthesemonopole für jeden Zielmonopol unabhängig voneinander angewendet werden, und die Beiträge der für jeden Zielmonopol erhaltenen Synthesemonopole können zur Rekonstruktion des Zielklangfeldes summiert werden.A target sound field is modeled as at least one target monopoly placed at a defined target position. In one embodiment, the target sound field is modeled as a single target monopoly. In other embodiments, the target sound field is modeled as a plurality of target monopolies that are placed at defined target positions. For example, each target monopoly can represent a noise cancellation source that consists of a set of multiple noise cancellation sources positioned at a particular location within a room. The position of a target monopoly can move. For example, a target monopoly can adapt to the movement of a sound source to be damped. If several target monopolies are used to represent a target sound field, the methods described below for synthesizing the sound of a target monopole can be used independently of one another for each target monopole using a set of defined synthesis monopolies, and the contributions of the synthesis monopolies obtained for each target monopole can be summed up to reconstruct the target sound field will.

Ein Quellensignal x(n) wird durch z-n p markierten Verzögerungseinheiten und Verstärkungseinheiten ap zugeführt, wobei p = 1,..., N der Index des jeweiligen Synthesemonopols ist, der zur Synthese des Zielmonopolsignals verwendet wird. Die Verzögerungs- und Verstärkungseinheiten gemäß dieser Ausführungsform können die Gleichung (117) der Referenz US 2016/0037282 A1 anwenden, um die resultierenden Signale yp(n) = sp(n) zu berechnen, die zur Synthese des Zielmonopolsignals verwendet werden. Die resultierenden Signale sp(n) werden leistungsverstärkt und dem Lautsprecher Sp zugeführt.A source signal x (n) is represented by z -n p marked delay units and amplification units a p supplied, where p = 1, ..., N is the index of the respective synthesis monopoly, which is used for the synthesis of the target monopole signal. The delay and gain units according to this embodiment can use equation (117) of the reference US 2016/0037282 A1 apply to calculate the resulting signals y p (n) = s p (n) used to synthesize the target monopole signal will. The resulting signals s p (n) are amplified and fed to the loudspeaker S p .

In dieser Ausführungsform erfolgt die Synthese also in Form von verzögerten und verstärkten Komponenten des Quellensignals x.In this embodiment, the synthesis takes place in the form of delayed and amplified components of the source signal x.

Gemäß dieser Ausführungsform entspricht die Verzögerung np für einen mit p indizierten Synthesemonopol der Laufzeit des Schalls für den euklidischen Abstand r = Rp0 = |rp - ro| zwischen dem Zielmonopol ro und dem Generator rp.According to this embodiment, the delay n p for a synthesis monopoly indicated with p corresponds to the propagation time of the sound for the Euclidean distance r = R p0 = | r p - r o | between the target monopoly r o and the generator r p .

Ferner ist der Verstärkungsfaktor a p = ρ c R p 0

Figure DE112018003683T5_0017
nach dieser Ausführungsform umgekehrt proportional zum Abstand r = Rp0.Furthermore, the gain factor a p = ρ c R p 0
Figure DE112018003683T5_0017
according to this embodiment inversely proportional to the distance r = R p0 .

In alternativen Ausführungsformen des Systems kann der modifizierte Verstärkungsfaktor nach Gleichung (118) der Referenz US 2016/0037282 A1 verwendet werden.In alternative embodiments of the system, the modified gain can be according to equation (118) of the reference US 2016/0037282 A1 be used.

In weiteren alternativen Ausführungsformen des Systems kann ein Mapping-Faktor, wie in 9 beschrieben, zur Modifikation der Verstärkung verwendet werden.In further alternative embodiments of the system, a mapping factor, as in 9 described, can be used to modify the gain.

8 zeigt schematisch eine beispielhafte Lautsprecherverlagerung in einem 3D-Audiosystem. Ein Benutzer des 3D-Audiosystems befindet sich in 801. Drei Lautsprecher SP1, SP2 und SP3 erzeugen eine virtuelle Klangquelle 802 (z. B. eine Monopolquelle). Aufgrund der Chassisverschiebung ist die Position des Lautsprechers SP2 nach SP2' (gestrichelte Linien) verschoben. Die Laufzeiten des Schalls von den jeweiligen Lautsprecherpositionen und dem Benutzer 801 zur virtuellen Klangquelle 802 sind Δt0 , Δt1 , Δt2 , Δt'2 , und Δt3 . Betrachtet man ein 3D-Darstellungssystem, das die Amplitude und die Phasenbeziehung zwischen dem realen Lautsprecher SP2 und einer virtuellen Quelle 802 verwendet, ist leicht ersichtlich, dass die Chassisverschiebung ein Ungleichgewicht der Verzögerungen im System erzeugt. In 8 würde die verschobene Position des realen Lautsprechers (SP2') den Eindruck einer nach rechts verschobenen virtuellen Quelle erwecken. Durch Ändern der Verzögerung von Δt2 auf Δt'2 und Korrigieren der Amplitude kann die virtuelle Position der virtuellen Quelle 802 trotz der Verlagerung des Lautsprechers SP2 aufgrund der Chassisverschiebung beibehalten werden. 8th shows schematically an exemplary loudspeaker shift in a 3D audio system. A user of the 3D audio system is in 801 . Three speakers SP1 , SP2 and SP3 create a virtual sound source 802 (e.g. a source of monopoly). Due to the chassis shift, the position of the speaker is SP2 to SP2 ' (dashed lines) shifted. The transit times of the sound from the respective speaker positions and the user 801 to the virtual sound source 802 are Δt 0 , Δt 1 , Δt 2 , Δt ' 2 , and Δt 3 . Consider a 3D imaging system that shows the amplitude and phase relationship between the real speaker SP2 and a virtual source 802 used, it is readily apparent that the chassis shift creates an imbalance in the delays in the system. In 8th the real speaker’s shifted position ( SP2 ' ) give the impression of a virtual source shifted to the right. By changing the delay from Δt 2 on Δt ' 2 and correcting the amplitude can correct the virtual position of the virtual source 802 despite the relocation of the speaker SP2 due to the chassis shift.

AnwendungsbeispieleExamples of use

Die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, insbesondere eine 3D-Audiodarstellungseinrichtung wie oben beschrieben, ist auf verschiedene Produkte anwendbar. Beispielsweise kann die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung als eine Einrichtung implementiert werden, die in einem Fahrkörper enthalten ist, der eine beliebige Art von Kraftfahrzeugen, Elektrofahrzeugen, Hybrid-Elektrofahrzeugen, Motorrädern, Fahrrädern, Fahrzeugen für persönliche Mobilität, Flugzeugen, Zügen, Hubschraubern, Drohnen, Schiffen, Robotern, Baumaschinen, landwirtschaftlichen Maschinen (z. B. Traktoren) und dergleichen ist.The technology according to an embodiment of the present disclosure, in particular a 3D audio display device as described above, is applicable to various products. For example, the technology according to an embodiment of the present disclosure can be implemented as a device contained in a vehicle body that can be any type of automobile, electric vehicle, hybrid electric vehicle, motorcycle, bicycle, personal mobility vehicle, aircraft, train, helicopter , Drones, ships, robots, construction machinery, agricultural machinery (e.g. tractors) and the like.

9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für den schematischen Aufbau eines Fahrzeugsteuersystems 7000 als Beispiel für ein mobiles Karosseriesteuersystem darstellt, auf das die Technologie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angewendet werden kann. Das Fahrzeugsteuersystem 7000 umfasst eine Vielzahl von elektronischen Steuereinheiten, die über ein Kommunikationsnetzwerk 7010 miteinander verbunden sind. In dem in 9 dargestellten Beispiel umfasst das Fahrzeugsteuersystem 7000 eine Antriebssystemsteuereinheit 7100, eine Karosseriesystemsteuereinheit 7200, eine Batteriesteuereinheit 7300, eine Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400, eine Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 7500 und eine integrierte Steuereinheit 7600. Das Kommunikationsnetzwerk 7010, das eine Vielzahl von Steuereinheiten miteinander verbindet, kann zum Beispiel ein fahrzeugmontiertes Kommunikationsnetzwerk sein, das einem beliebigen Standard wie Controller Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN), Local Area Network (LAN), FlexRay (eingetragene Marke) oder dergleichen entspricht. 9 FIG. 12 is a block diagram showing an example of the schematic structure of a vehicle control system 7000 4 as an example of a mobile body control system to which the technology according to an embodiment of the present disclosure can be applied. The vehicle control system 7000 includes a variety of electronic control units that operate over a communications network 7010 are interconnected. In the in 9 The example shown includes the vehicle control system 7000 a propulsion system control unit 7100 , a body system control unit 7200 , a battery control unit 7300 , a vehicle exterior information acquisition unit 7400 , a vehicle interior information acquisition unit 7500 and an integrated control unit 7600 . The communication network 7010 , which connects a plurality of control units with each other, can be, for example, a vehicle-mounted communication network that conforms to any standard such as Controller Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN), Local Area Network (LAN), FlexRay (registered trademark) or the like corresponds.

Jede der Steuereinheiten umfasst: einen Mikrocomputer, der die Rechenverarbeitung nach verschiedenen Arten von Programmen durchführt; einen Speicherteil, der die durch den Mikrocomputer ausgeführten Programme, die für verschiedene Arten von Vorgängen verwendeten Parameter oder dergleichen speichert, und eine Treiberschaltung, die verschiedene Arten von Steuerzieleinrichtungen ansteuert. Jede der Steuereinheiten umfasst ferner: eine Netzwerkschnittstelle (I/F) zur Durchführung der Kommunikation mit anderen Steuereinheiten über das Kommunikationsnetzwerk 7010; und eine Kommunikationsschnittstelle zur Durchführung der Kommunikation mit einer Einrichtung, einem Sensor oder dergleichen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs über Drahtkommunikation oder Funkkommunikation. Die in 9 veranschaulichte Funktionseinrichtung der integrierten Steuereinheit 7600 umfasst einen Mikrocomputer 7610, eine Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620, eine spezielle Kommunikationsschnittstelle 7630, einen Positionierungsteil 7640, einen Bakenempfangsteil 7650, eine fahrzeuginterne Geräteschnittstelle 7660, einen Klang-/Bildausgabeteil 7670, eine fahrzeugmontierte Netzwerkschnittstelle 7680 und einen Speicherteil 7690. Die anderen Steuereinheiten enthalten ebenfalls einen Mikrocomputer, eine Kommunikationsschnittstelle, einen Speicherteil und dergleichen.Each of the control units includes: a microcomputer that performs arithmetic processing according to various types of programs; a memory section that stores the programs executed by the microcomputer, the parameters or the like used for various types of operations, and a driver circuit that drives various types of control target devices. Each of the control units further comprises: a network interface ( I / F ) to carry out communication with other control units via the communication network 7010 ; and a communication interface for performing communication with a device, a sensor, or the like inside and outside the vehicle via wire communication or radio communication. In the 9 illustrated functional device of the integrated control unit 7600 includes a microcomputer 7610 , a universal communication interface 7620 , a special communication interface 7630 , a positioning part 7640 , a beacon receiving section 7650 , an in-vehicle device interface 7660 , a sound / image output part 7670 , a vehicle-mounted Network interface 7680 and a storage part 7690 . The other control units also include a microcomputer, a communication interface, a storage part and the like.

Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 steuert den Betrieb von Einrichtungen, die mit dem Antriebssystem des Fahrzeugs in Verbindung stehen, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Zum Beispiel fungiert die Antriebssystemsteuereinheit 7100 als Steuervorrichtung für eine Antriebskrafterzeugungseinrichtung zur Erzeugung der Antriebskraft des Fahrzeugs, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor, einen Antriebsmotor oder dergleichen, einen Antriebskraftübertragungsmechanismus zur Übertragung der Antriebskraft auf die Räder, einen Lenkmechanismus zur Einstellung des Lenkwinkels des Fahrzeugs, eine Bremseinrichtung zur Erzeugung der Bremskraft des Fahrzeugs und dergleichen. Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 kann eine Funktion als Steuervorrichtung eines Antiblockiersystems (ABS), einer elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) oder dergleichen aufweisen.The drive system control unit 7100 controls the operation of devices related to the vehicle's propulsion system according to various types of programs. For example, the propulsion system control unit functions 7100 as a control device for a driving force generating device for generating the driving force of the vehicle, such as an internal combustion engine, a driving motor or the like, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, a steering mechanism for adjusting the steering angle of the vehicle, a braking device for generating the braking force of the vehicle and the same. The drive system control unit 7100 may have a function as a control device of an anti-lock braking system (ABS), an electronic stability control (ESC) or the like.

Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 ist mit einem Fahrzeugzustandserfassungsteil 7110 verbunden. Der Fahrzeugzustandserfassungsteil 7110 beispielsweise umfasst mindestens einen Kreiselsensor, der die Winkelgeschwindigkeit der axialen Drehbewegung einer Fahrzeugkarosserie erfasst, einen Beschleunigungssensor, der die Quer- (ay im Betrieb 601 von 6) und Vorwärtsbeschleunigung des Fahrzeugs erfasst, und Sensoren zum Erfassen des Betätigungsbetrags eines Gaspedals, des Betätigungsbetrags eines Bremspedals, des Lenkwinkels eines Lenkrads, der Motordrehzahl oder der Drehgeschwindigkeit von Rädern und dergleichen. In der vorliegenden Anwendung kann die Querbeschleunigung zum Beispiel zur Berechnung (im Betrieb 602 von 6) des Torsionswinkels für die Klangkorrektur verwendet werden. Die Antriebssystemsteuereinheit 7100 führt eine Rechenverarbeitung unter Verwendung eines Eingangssignals vom Fahrzeugzustandserfassungsteil 7110 durch und steuert den Verbrennungsmotor, den Antriebsmotor, eine elektrische Servolenkung, die Bremseinrichtung und dergleichen.The drive system control unit 7100 is with a vehicle condition detection part 7110 connected. The vehicle condition detection part 7110 For example, at least one gyro sensor that detects the angular velocity of the axial rotational movement of a vehicle body includes an acceleration sensor that detects the transverse ( a y operational 601 from 6 ) and forward acceleration of the vehicle, and sensors for detecting the operation amount of an accelerator pedal, the operation amount of a brake pedal, the steering angle of a steering wheel, the engine speed or the rotational speed of wheels and the like. In the present application, the lateral acceleration can be used, for example, for calculation (in operation 602 from 6 ) of the torsion angle can be used for sound correction. The drive system control unit 7100 performs arithmetic processing using an input signal from the vehicle condition detection part 7110 through and controls the internal combustion engine, the drive motor, an electric power steering, the braking device and the like.

Die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 steuert den Betrieb der verschiedenen Arten von Einrichtungen, die der Fahrzeugkarosserie zur Verfügung gestellt werden, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 fungiert beispielsweise als Steuervorrichtung für ein Keyless-Entry-System, ein Smart-Key-System, eine elektrische Fensterhebervorrichtung oder verschiedene Arten von Lampen wie Scheinwerfer, Rückfahrscheinwerfer, Bremslicht, Fahrtrichtungsanzeiger, Nebelscheinwerfer oder dergleichen. In diesem Fall können Funkwellen, die von einer mobilen Vorrichtung als Alternative zu einem Schlüssel übertragen werden, oder Signale verschiedener Arten von Schaltern in die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 eingegeben werden. Die Karosseriesystemsteuereinheit 7200 empfängt diese Eingangsfunkwellen oder -signale und steuert eine Türverriegelung, die elektrische Fensterhebervorrichtung, die Lampen oder dergleichen des Fahrzeugs.The body system control unit 7200 controls the operation of the various types of devices provided to the vehicle body in accordance with various types of programs. The body system control unit 7200 functions, for example, as a control device for a keyless entry system, a smart key system, an electric window lift device or various types of lamps such as headlights, reversing lights, brake lights, direction indicators, fog lights or the like. In this case, radio waves transmitted from a mobile device as an alternative to a key or signals of various types of switches can be input to the body system control unit 7200 can be entered. The body system control unit 7200 receives these input radio waves or signals and controls a door lock, the power window device, the lamps or the like of the vehicle.

Die Batteriesteuereinheit 7300 steuert eine Sekundärbatterie 7310, die als Stromquelle für den Antriebsmotor dient, gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Beispielsweise wird die Batteriesteuereinheit 7300 von einer Batterievorrichtung, die die Sekundärbatterie 7310 enthält, mit Informationen über eine Batterietemperatur, eine Batterieausgangsspannung, eine in der Batterie verbleibende Ladungsmenge oder dergleichen versorgt. Die Batteriesteuereinheit 7300 führt anhand dieser Signale eine Rechenverarbeitung durch und führt eine Steuerung zur Regelung der Temperatur der Sekundärbatterie 7310 durch oder steuert eine der Batterievorrichtung zugeordnete Kühlvorrichtung oder dergleichen.The battery control unit 7300 controls a secondary battery 7310 that serves as the power source for the drive motor, according to various types of programs. For example, the battery control unit 7300 from a battery device that holds the secondary battery 7310 contains, supplied with information about a battery temperature, a battery output voltage, an amount of charge remaining in the battery, or the like. The battery control unit 7300 performs arithmetic processing on the basis of these signals and controls the temperature of the secondary battery 7310 by or controls a cooling device or the like associated with the battery device.

Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 erfasst Informationen über die Außenseite des Fahrzeugs einschließlich des Fahrzeugsteuersystems 7000. Zum Beispiel ist die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 mit mindestens einem von einem Bildaufnahmeteil 7410 und einem Fahrzeugaußeninformationserfassungsteil 7420 verbunden. Der Bildaufnahmeteil 7410 umfasst mindestens eines von einer Time-of-Flight(ToF)-Kamera, einer Stereokamera, einer Monokularkamera, einer Infrarotkamera und anderen Kameras. Der Fahrzeugaußeninformationserfassungsteil 7420 umfasst beispielsweise mindestens eines von einem Umgebungssensor zur Erfassung der aktuellen atmosphärischen Bedingungen oder Wetterbedingungen und einem peripheren Informationserfassungssensor zur Erfassung eines anderen Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Fußgängers oder dergleichen an der Peripherie des Fahrzeugs, das das Fahrzeugsteuersystem 7000 enthält.The vehicle exterior information acquisition unit 7400 collects information about the outside of the vehicle including the vehicle control system 7000 . For example, the vehicle exterior information acquisition unit 7400 with at least one of an image recording part 7410 and a vehicle exterior information acquisition part 7420 connected. The imaging part 7410 includes at least one of a time-of-flight (ToF) camera, a stereo camera, a monocular camera, an infrared camera, and other cameras. The vehicle exterior information acquisition part 7420 includes, for example, at least one of an environmental sensor for sensing current atmospheric or weather conditions and a peripheral information sensing sensor for sensing another vehicle, an obstacle, a pedestrian, or the like on the periphery of the vehicle that the vehicle control system 7000 contains.

Der Umgebungssensor kann beispielsweise mindestens eines von einem Regentropfensensor, der Regen erkennt, einem Nebelsensor, der einen Nebel erkennt, einem Sonnenscheinsensor, der einen Grad an Sonnenschein erkennt, und einem Schneesensor, der einen Schneefall erkennt, sein. Der periphere Informationserfassungssensor kann mindestens eines von einem Ultraschallsensor, einer Radarvorrichtung und einer LIDAR-Vorrichtung (Light-Detection-and-Ranging-Vorrichtung oder Laser-Imaging-Detection-and-Ranging-Vorrichtung) sein. Der Bildaufnahmeteil 7410 und der Fahrzeugaußeninformationserfassungsteil 7420 können jeweils als unabhängiger Sensor oder unabhängige Einrichtung oder als Einrichtung, in der eine Vielzahl von Sensoren oder Einrichtungen integriert sind, bereitgestellt sein.The environment sensor can be, for example, at least one of a raindrop sensor that detects rain, a fog sensor that detects a fog, a sunshine sensor that detects a degree of sunshine, and a snow sensor that detects a snowfall. The peripheral information acquisition sensor can be at least one of an ultrasonic sensor, a radar device and a LIDAR device (light detection and ranging device or laser imaging detection and ranging device). The imaging part 7410 and the vehicle exterior information acquisition part 7420 can each be used as an independent sensor or device or as Device in which a plurality of sensors or devices are integrated can be provided.

Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 lässt den Bildaufnahmeteil 7410 ein Bild der Außenseite des Fahrzeugs erfassen und empfängt die erfassten Bilddaten. Darüber hinaus empfängt die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 Erfassungsinformationen vom Fahrzeugaußeninformationserfassungsteil 7420, der mit der Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 verbunden ist. Falls der Fahrzeugaußeninformationserfassungsteil 7420 ein Ultraschallsensor, eine Radarvorrichtung oder eine LIDAR-Vorrichtung ist, sendet die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 eine Ultraschallwelle, eine elektromagnetische Welle oder dergleichen aus und empfängt Informationen einer empfangenen reflektierten Welle. Basierend auf den empfangenen Informationen, kann die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 die Verarbeitung der Erfassung eines Objekts wie beispielsweise eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Zeichens auf einer Fahrbahnoberfläche oder dergleichen oder die Verarbeitung der Erfassung eines Abstands dazu durchführen. Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 kann basierend auf den empfangenen Informationen eine Umwelterkennungsverarbeitung zur Erkennung von Regen, Nebel, Fahrbahnbeschaffenheit oder dergleichen durchführen. Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 kann anhand der empfangenen Informationen einen Abstand zu einem Objekt außerhalb des Fahrzeugs berechnen. The vehicle exterior information acquisition unit 7400 leaves the image recording part 7410 capture an image of the outside of the vehicle and receive the captured image data. In addition, the vehicle exterior information acquisition unit receives 7400 Detection information from the vehicle exterior information acquisition part 7420 that with the vehicle exterior information acquisition unit 7400 connected is. If the vehicle exterior information acquisition part 7420 is an ultrasonic sensor, a radar device or a LIDAR device, sends the vehicle exterior information acquisition unit 7400 an ultrasonic wave, an electromagnetic wave, or the like, and receives information of a received reflected wave. Based on the received information, the vehicle exterior information acquisition unit can 7400 perform the processing of the detection of an object such as a human, a vehicle, an obstacle, a sign, a sign on a road surface or the like or the processing of the detection of a distance thereto. The vehicle exterior information acquisition unit 7400 can perform environmental detection processing to detect rain, fog, road surface condition or the like based on the received information. The vehicle exterior information acquisition unit 7400 can calculate a distance to an object outside the vehicle based on the information received.

Darüber hinaus kann die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 anhand der empfangenen Bilddaten eine Bilderkennungsverarbeitung zur Erkennung eines Menschen, eines Fahrzeugs, eines Hindernisses, eines Schildes, eines Zeichens auf einer Fahrbahnoberfläche oder dergleichen oder eine Verarbeitung zur Erfassung einer Entfernung dazu durchführen. Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 kann die empfangenen Bilddaten einer Verarbeitung wie Verzerrungskorrektur, Ausrichtung oder dergleichen unterziehen und die durch eine Vielzahl verschiedener Bildaufnahmeteile 7410 aufgenommenen Bilddaten kombinieren, um ein Bild aus der Vogelperspektive oder ein Panoramabild zu erzeugen. Die Fahrzeugaußeninformationserfassungseinheit 7400 kann eine Blickpunktkonvertierungsverarbeitung unter Verwendung der aufgenommenen Bilddaten, die durch den die verschiedenen Bildaufnahmeabschnitte enthaltenden die Bildaufnahmeteil 7410, aufgenommen wurden.In addition, the vehicle exterior information acquisition unit 7400 on the basis of the received image data, perform image recognition processing for recognizing a person, a vehicle, an obstacle, a sign, a sign on a road surface or the like, or processing for detecting a distance from it. The vehicle exterior information acquisition unit 7400 may subject the received image data to processing such as distortion correction, alignment, or the like, and by a variety of different image pickup parts 7410 Combine captured image data to create a bird's-eye view or panoramic image. The vehicle exterior information acquisition unit 7400 can perform a point-of-view conversion processing using the captured image data by the image pickup portion containing the various image pickup sections 7410 , were recorded.

Die Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 7500 erfasst Informationen über das Innere des Fahrzeugs. Die Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 7500 ist beispielsweise mit einem Fahrerzustandserfassungsteil 7510 verbunden, der den Zustand eines Fahrers erfasst. Der Fahrerzustandserfassungsteil 7510 kann eine Kamera, die den Fahrer aufnimmt, einen Biosensor, der biologische Informationen des Fahrers erfasst, ein Mikrofon, das im Fahrzeuginnenraum Geräusche aufnimmt, oder dergleichen umfassen. Der Biosensor ist zum Beispiel in einer Sitzfläche, im Lenkrad oder dergleichen angeordnet und erfasst biologische Informationen eines Insassen, der auf einem Sitz sitzt, oder des Fahrers, der das Lenkrad hält. Basierend auf den vom Fahrerzustandserfassungsteil 7510 eingegebenen Erfassungsinformationen kann die Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 7500 einen Ermüdungsgrad des Fahrers oder einen Konzentrationsgrad des Fahrers berechnen oder feststellen, ob der Fahrer schläft. Die Fahrzeuginneninformationserfassungseinheit 7500 kann ein durch die Schallerfassung gewonnenes Audiosignal einer Verarbeitung wie beispielsweise einer Geräuschunterdrückung oder dergleichen unterziehen.The vehicle interior information acquisition unit 7500 captures information about the interior of the vehicle. The vehicle interior information acquisition unit 7500 is, for example, with a driver condition detection part 7510 connected, which detects the state of a driver. The driver condition detection part 7510 For example, a camera that captures the driver, a biosensor that captures biological information of the driver, a microphone that captures noise inside the vehicle, or the like. The biosensor is arranged, for example, in a seat, in the steering wheel or the like and detects biological information of an occupant who is sitting on a seat or the driver who is holding the steering wheel. Based on that from the driver's condition detection part 7510 entered vehicle information, the vehicle interior information acquisition unit 7500 calculate a degree of driver fatigue or a degree of concentration of the driver or determine whether the driver is sleeping. The vehicle interior information acquisition unit 7500 may subject an audio signal obtained by sound detection to processing such as noise cancellation or the like.

Die integrierte Steuereinheit 7600 steuert den allgemeinen Betrieb innerhalb des Fahrzeugsteuersystems 7000 gemäß verschiedenen Arten von Programmen. Die integrierte Steuereinheit 7600 ist mit einem Eingabeteil 7800 verbunden. Der Eingabeteil 7800 ist durch eine Vorrichtung implementiert, die eine Eingabebedienung durch einen Insassen ermöglicht, wie zum Beispiel ein Touchpanel, eine Taste, ein Mikrofon, ein Schalter, ein Hebel oder dergleichen. Die integrierte Steuereinheit 7600 kann mit Daten versorgt werden, die durch Spracherkennung der Spracheingabe über das Mikrofon erhalten werden. Der Eingabeteil 7800 kann zum Beispiel eine Fernbedienung mit Infrarotstrahlen oder anderen Funkwellen oder eine externe Anschlusseinrichtung wie ein Mobiltelefon, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA) oder dergleichen sein, das die Bedienung des Fahrzeugsteuersystems 7000 unterstützt. Der Eingabeteil 7800 kann zum Beispiel eine Kamera sein. In diesem Fall kann ein Insasse Informationen durch Gesten eingeben. Alternativ können Daten eingegeben werden, die durch Erfassen der Bewegung einer tragbaren Einrichtung, die ein Insasse am Körper trägt, gewonnen werden. Ferner kann der Eingabeteil 7800 zum Beispiel eine Eingabesteuerschaltung oder dergleichen umfassen, die basierend auf der Eingabe von Informationen durch einen Insassen oder dergleichen ein Eingangssignal unter Verwendung des oben beschriebenen Eingabeteils 7800 erzeugt und das erzeugte Eingangssignal an die integrierte Steuereinheit 7600 ausgibt. Ein Insasse oder dergleichen gibt durch Bedienen des Eingabeteils 7800 verschiedene Arten von Daten ein oder gibt eine Anweisung zur Verarbeitung von Vorgängen an das Fahrzeugsteuersystem 7000.The integrated control unit 7600 controls general operation within the vehicle control system 7000 according to different types of programs. The integrated control unit 7600 is with an input part 7800 connected. The input part 7800 is implemented by a device that enables input operation by an occupant, such as a touch panel, a button, a microphone, a switch, a lever or the like. The integrated control unit 7600 can be supplied with data obtained by voice recognition of the voice input via the microphone. The input part 7800 can be, for example, a remote control with infrared rays or other radio waves or an external connection device such as a mobile phone, a personal digital assistant (PDA) or the like, which controls the operation of the vehicle control system 7000 supported. The input part 7800 can be a camera, for example. In this case, an occupant can enter information through gestures. Alternatively, data can be entered that is obtained by sensing the movement of a portable device that an occupant is wearing on the body. Furthermore, the input part 7800 for example, include an input control circuit or the like that, based on the input of information by an occupant or the like, inputs an input signal using the input part described above 7800 generated and the generated input signal to the integrated control unit 7600 issues. An occupant or the like gives by operating the input part 7800 enter various types of data or give instructions to the vehicle control system for processing operations 7000 .

Der Speicherteil 7690 kann einen Nur-Lese-Speicher (ROM), der verschiedene Arten von Programmen speichert, die durch den Mikrocomputer ausgeführt werden, und einen Direktzugriffsspeicher (RAM), der verschiedene Arten von Parametern, Betriebsergebnissen, Sensorwerten oder dergleichen speichert, umfassen. Darüber hinaus kann der Speicherteil 7690 durch eine magnetische Speichervorrichtung wie beispielsweise ein Festplattenlaufwerk (HDD) oder dergleichen, eine Halbleiterspeichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, eine magneto-optische Speichervorrichtung oder dergleichen implementiert sein. The memory part 7690 may include read only memory (ROM) that stores various types of programs executed by the microcomputer and random access memory (RAM) that stores various types of parameters, operating results, sensor values, or the like. In addition, the memory section 7690 may be implemented by a magnetic storage device such as a hard disk drive (HDD) or the like, a semiconductor storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device or the like.

Die Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620 ist eine weithin verwendete Kommunikationsschnittstelle, die die Kommunikation mit verschiedenen in einer externen Umgebung 7750 vorhandenen Vorrichtungen vermittelt. Die Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620 kann ein zellulares Kommunikationsprotokoll wie beispielsweise Global System for Mobile Communications (GSM (eingetragene Marke)), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX (eingetragene Marke)), Long Term Evolution (LTE (eingetragene Marke)), LTE-advanced (LTE-A) oder dergleichen oder ein anderes drahtloses Kommunikationsprotokoll wie Wireless-LAN (auch als Wireless Fidelity (Wi-Fi (eingetragene Marke) bezeichnet), Bluetooth (eingetragene Marke) oder dergleichen implementieren. Die Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620 kann beispielsweise über eine Basisstation oder einen Zugangspunkt eine Verbindung zu einer Vorrichtung (zum Beispiel einem Anwendungs- oder Steuerungsserver) in einem externen Netzwerk (zum Beispiel dem Internet, einem Cloud-Netz oder einem firmenspezifischen Netzwerk) herstellen. Darüber hinaus kann die Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620 zum Beispiel über eine Peer-to-Peer(P2P)-Technologie eine Verbindung zu einem in der Nähe des Fahrzeugs vorhandenen Endgerät (zum Beispiel einem Endgerät des Fahrers, eines Fußgängers oder eines Geschäfts oder einem Machine Type Communication(MTC)-Endgerät) herstellen.The universal communication interface 7620 is a widely used communication interface that communicates with different in an external environment 7750 existing devices mediated. The universal communication interface 7620 can use a cellular communication protocol such as Global System for Mobile Communications (GSM (registered trademark)), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX (registered trademark)), Long Term Evolution (LTE (registered trademark)), LTE-advanced (LTE-A ) or the like or implement another wireless communication protocol such as wireless LAN (also known as wireless fidelity (Wi-Fi (registered trademark)), Bluetooth (registered trademark) or the like.) The universal communication interface 7620 can, for example, establish a connection to a device (for example an application or control server) in an external network (for example the Internet, a cloud network or a company-specific network) via a base station or an access point. In addition, the universal communication interface 7620 for example, via peer-to-peer (P2P) technology to connect to a terminal near the vehicle (for example a driver's terminal, a pedestrian or a shop or a machine type communication (MTC) terminal) .

Die spezielle Kommunikationsschnittstelle 7630 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die ein für die Verwendung in Fahrzeugen entwickeltes Kommunikationsprotokoll unterstützt. Die spezielle Kommunikationsschnittstelle 7630 kann ein Standardprotokoll wie zum Beispiel Wireless Access in Vehicle Environment (WAVE), das eine Kombination aus Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.11p als untere Schicht und IEEE 1609 als höhere Schicht ist, Dedicated Short Range Communications (DSRC) oder ein zellulares Kommunikationsprotokoll implementieren. Die spezielle Kommunikationsschnittstelle 7630 führt typischerweise die V2X-Kommunikation als ein Konzept durch, das eines oder Mehreres von Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem Fahrzeug (Vehicle-to-Vehicle), Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einer Straße (Vehicle-to-Infrastructure), Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem Haus (Vehicle-to-Home) und Kommunikation zwischen einem Fahrzeug und einem Fußgänger (Vehicle-to-Pedestrian) umfasst.The special communication interface 7630 is a communication interface that supports a communication protocol developed for use in vehicles. The special communication interface 7630 can use a standard protocol such as Wireless Access in Vehicle Environment (WAVE), which is a combination of the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) 802.11p as the lower layer and IEEE 1609 as a higher layer, implement Dedicated Short Range Communications (DSRC) or a cellular communication protocol. The special communication interface 7630 typically performs V2X communication as a concept involving one or more of communication between a vehicle and a vehicle (vehicle-to-vehicle), communication between a vehicle and a road (vehicle-to-infrastructure), communication between a vehicle and includes a vehicle-to-home and communication between a vehicle and a pedestrian.

Der Positionierungsteil 7640 führt beispielsweise die Positionierung durch den Empfang eines Global Navigation Satellite System(GNSS)-Signals von einem GNSS-Satelliten (zum Beispiel ein GPS-Signal von einem Global Positioning System(GPS)-Satelliten) durch und erzeugt Positionsinformationen, die den Breiten- und Längengrad sowie die geografische Höhe des Fahrzeugs umfassen. Dabei kann der Positionierungsteil 7640 eine aktuelle Position durch Austausch von Signalen mit einem drahtlosen Zugangspunkt identifizieren oder die Positionsinformationen von einem Endgerät wie einem Mobiltelefon, einem persönlichen Handysystem (PHS) oder einem Smartphone mit Positionierungsfunktion erhalten.The positioning part 7640 performs positioning, for example, by receiving a Global Navigation Satellite System (GNSS) signal from a GNSS satellite (for example, a GPS signal from a Global Positioning System (GPS) satellite) and generating position information that matches latitude and longitude Longitude and the geographic height of the vehicle include. The positioning part 7640 identify a current position by exchanging signals with a wireless access point or receive the position information from a device such as a mobile phone, a personal cell phone system (PHS) or a smartphone with a positioning function.

Der Bakenempfangsteil 7650 empfängt zum Beispiel eine Funkwelle oder eine elektromagnetische Welle, die von einer an einer Straße oder dergleichen installierten Funkstation ausgesendet wird, und erhält dadurch Informationen über die aktuelle Position, Staus, eine gesperrte Straße, eine benötigte Zeit oder dergleichen. Dabei kann die Funktion des Bakenempfangsteils 7650 in der oben beschriebenen speziellen Kommunikationsschnittstelle 7630 enthalten sein.The beacon reception section 7650 receives, for example, a radio wave or an electromagnetic wave emitted from a radio station installed on a road or the like, and thereby obtains information about the current position, traffic jams, a blocked road, a required time or the like. The function of the beacon receiver can 7650 in the special communication interface described above 7630 be included.

Das fahrzeuginterne Geräteschnittstelle 7660 ist eine Kommunikationsschnittstelle, die die Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 7610 und verschiedenen fahrzeuginternen Einrichtungen 7760 vermittelt. Die fahrzeuginterne Geräteschnittstelle 7660 kann eine drahtlose Verbindung über ein drahtloses Kommunikationsprotokoll wie Wireless LAN, Bluetooth (eingetragene Marke), Near Field Communication (NFC) oder Wireless Universal Serial Bus (WUSB) herstellen. Darüber hinaus kann die fahrzeuginterne Geräteschnittstelle 7660 über ein nicht in den Figuren dargestelltes Anschlussendgerät (und ggf. ein Kabel) eine kabelgebundene Verbindung über Universal Serial Bus (USB), High-Definition Multimedia Interface (HDMI (eingetragene Marke)), Mobile High-Definition Link (MHL) oder dergleichen herstellen. Die fahrzeuginternen Einrichtungen 7760 können zum Beispiel mindestens eines von einem Mobilgerät und einem tragbaren Gerät, das ein Insasse besitzt, und einer Informationsvorrichtung umfassen, die in das Fahrzeug mitgeführt oder an diesem befestigt wird. Die fahrzeuginternen Einrichtungen 7760 können auch ein Navigationsgerät umfassen, das einen Weg zu einem beliebigen Ziel sucht. Die fahrzeuginterne Geräteschnittstelle 7660 tauscht mit diesen fahrzeuginternen Einrichtungen 7760 Steuersignale oder Datensignale aus.The in-vehicle device interface 7660 is a communication interface that connects the microcomputer 7610 and various in-vehicle facilities 7760 mediated. The in-vehicle device interface 7660 can establish a wireless connection using a wireless communication protocol such as Wireless LAN, Bluetooth (registered trademark), Near Field Communication (NFC) or Wireless Universal Serial Bus (WUSB). In addition, the in-vehicle device interface 7660 Establish a wired connection via universal serial bus (USB), high-definition multimedia interface (HDMI (registered trademark)), mobile high-definition link (MHL) or the like via a connection terminal (and possibly a cable) not shown in the figures . The in-vehicle facilities 7760 For example, may include at least one of a mobile device and a portable device that has an occupant and an information device that is carried in or attached to the vehicle. The in-vehicle facilities 7760 can also include a navigation device that searches for a route to any destination. The in-vehicle device interface 7660 exchange with these in-vehicle facilities 7760 Control signals or data signals.

Die fahrzeugmontierte Netzwerkschnittstelle 7680 ist eine Schnittstelle, die die Kommunikation zwischen dem Mikrocomputer 7610 und dem Kommunikationsnetzwerk 7010 vermittelt. Die fahrzeugmontierte Netzwerkschnittstelle 7680 sendet und empfängt Signale oder dergleichen gemäß einem vorbestimmten Protokoll, das durch das Kommunikationsnetzwerk 7010 unterstützt wird.The vehicle-mounted network interface 7680 is an interface that enables communication between the microcomputer 7610 and the communication network 7010 mediated. The vehicle-mounted network interface 7680 transmits and receives signals or the like according to a predetermined protocol that is transmitted through the communication network 7010 is supported.

Der Mikrocomputer 7610 der integrierten Steuereinheit 7600 steuert das Fahrzeugsteuersystem 7000 gemäß verschiedenen Arten von Programmen anhand von Informationen, die über mindestens eines von der Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620, der speziellen Kommunikationsschnittstelle 7630, dem Positionierungsteil 7640, dem Bakenempfangsteil 7650, der fahrzeuginternen Geräteschnittstelle 7660 und der fahrzeugmontierten Netzwerkschnittstelle 7680 erhalten werden. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 7610 anhand der erhaltenen Informationen über das Innere und Äußere des Fahrzeugs einen Steuersollwert für die Antriebskrafterzeugungseinrichtung, den Lenkmechanismus oder die Bremseinrichtung berechnen und einen Steuerbefehl an die Antriebssystemsteuereinheit 7100 ausgeben. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 7610 eine kooperative Steuerung durchführen, die dazu dient, Funktionen eines Advanced Driver Assistance System (ADAS) zu implementieren, dessen Funktionen Kollisionsvermeidung oder Aufpralldämpfung für das Fahrzeug, Folgefahren basierend auf einem Folgeabstand, Beibehaltung der Fahrzeuggeschwindigkeit, Warnung vor Kollision des Fahrzeugs, Warnung vor Spurabweichung des Fahrzeugs oder dergleichen umfassen. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 7610 eine für automatisches Fahren bestimmte kooperative Steuerung durchführen, die das Fahrzeug autonom fahren lässt, ohne von der Bedienung des Fahrers oder dergleichen abhängig zu sein, indem sie die Antriebskrafterzeugungseinrichtung, den Lenkmechanismus, die Bremseinrichtung oder dergleichen basierend auf den erhaltenen Informationen über die Umgebung des Fahrzeugs steuert.The microcomputer 7610 the integrated control unit 7600 controls the vehicle control system 7000 according to different types of programs based on information that is available through at least one of the universal communication interface 7620 , the special communication interface 7630 , the positioning part 7640 , the beacon receiving section 7650 , the in-vehicle device interface 7660 and the vehicle-mounted network interface 7680 be preserved. For example, the microcomputer 7610 calculate a control target value for the driving force generating device, the steering mechanism or the braking device and a control command to the drive system control unit based on the information obtained about the interior and exterior of the vehicle 7100 output. For example, the microcomputer 7610 carry out a cooperative control that serves to implement functions of an Advanced Driver Assistance System (ADAS), the functions of which prevent collision or crash absorption for the vehicle, follow-up driving based on a following distance, maintaining the vehicle speed, warning of collision of the vehicle, warning of lane deviation of the vehicle Vehicle or the like. In addition, the microcomputer 7610 perform cooperative control intended for automatic driving that makes the vehicle drive autonomously without being dependent on the driver's operation or the like by using the driving force generating device, the steering mechanism, the braking device or the like based on the information obtained about the surroundings of the vehicle controls.

Insbesondere kann der Mikrocomputer 7610 der integrierten Steuereinheit 7600 das Fahrzeugsteuersystem 7000 gemäß verschiedenen Arten von Programmen anhand von Informationen steuern, die über mindestens eines von der Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620, der speziellen Kommunikationsschnittstelle 7630, dem Positionierungsteil 7640, dem Bakenempfangsteil 7650, der fahrzeuginternen Geräteschnittstelle 7660 und der fahrzeugmontierten Netzwerkschnittstelle 7680 erhalten werden. Beispielsweise kann der Mikrocomputer 7610 adaptive Algorithmen zur Erzeugung von künstlichem Klang, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben, implementieren. Ebenso kann der Mikrocomputer 7610 die Kommunikation zwischen Fahrzeug und aktiver Geräuschkontrollvorrichtung steuern, wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben.In particular, the microcomputer 7610 the integrated control unit 7600 the vehicle control system 7000 control according to various types of programs based on information available through at least one of the universal communication interface 7620 , the special communication interface 7630 , the positioning part 7640 , the beacon receiving section 7650 , the in-vehicle device interface 7660 and the vehicle-mounted network interface 7680 be preserved. For example, the microcomputer 7610 implement adaptive algorithms for generating artificial sound as described in the above embodiment. The microcomputer can also 7610 control communication between the vehicle and active noise control device as described in the above-described embodiments.

Der Mikrocomputer 7610 kann dreidimensionale Abstandsinformationen zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt, wie zum Beispiel einem umgebenden Aufbau, einer Person oder dergleichen, und lokale Karteninformationen einschließlich Informationen über die Umgebung der aktuellen Position des Fahrzeugs anhand von Informationen erzeugen, die über mindestens eines von der Universal-Kommunikationsschnittstelle 7620, der speziellen Kommunikationsschnittstelle 7630, dem Positionierungsteil 7640, dem Bakenempfangsteil 7650, der fahrzeuginternen Geräteschnittstelle 7660 und der fahrzeugmontierten Netzwerkschnittstelle 7680 erhalten werden. Diese Informationen können als Eingabe für eine adaptive Klangerzeugung, wie in den obigen Ausführungsformen beschrieben, verwendet werden. Darüber hinaus kann der Mikrocomputer 7610 anhand der erhaltenen Informationen Gefahren wie Kollision des Fahrzeugs, Annäherung eines Fußgängers oder dergleichen, Einfahrt in eine gesperrte Straße oder dergleichen vorhersagen und ein Warnsignal erzeugen. Das Warnsignal kann zum Beispiel ein Signal zur Erzeugung eines Warntons oder zum Aufleuchten einer Warnlampe sein.The microcomputer 7610 may generate three-dimensional distance information between the vehicle and an object, such as a surrounding structure, a person or the like, and local map information including information about the surroundings of the current position of the vehicle based on information about at least one of the universal communication interface 7620 , the special communication interface 7630 , the positioning part 7640 , the beacon receiving section 7650 , the in-vehicle device interface 7660 and the vehicle-mounted network interface 7680 be preserved. This information can be used as input for adaptive sound generation as described in the above embodiments. In addition, the microcomputer 7610 Predict dangers such as collision of the vehicle, approach of a pedestrian or the like, entry into a blocked road or the like on the basis of the information obtained and generate a warning signal. The warning signal can be, for example, a signal for generating a warning tone or for lighting up a warning lamp.

Der Klang-/Bildausgabeteil 7670 überträgt ein Ausgangssignal aus mindestens einem von einem Klang und einem Bild an eine Ausgabeeinrichtung, die in der Lage ist, einem Fahrzeuginsassen oder der Außenseite des Fahrzeugs visuell oder akustisch Informationen mitzuteilen. Insbesondere kann der Klang-/Bildausgabeteil 7670 zur Erzeugung von künstlichem Klang, wie in der obigen Ausführungsform beschrieben, verwendet werden. Im Beispiel von 9 sind als Ausgabeeinrichtung ein Audio-Lautsprecher 7710, ein Anzeigeteil 7720 und ein Armaturenbrett 7730 dargestellt. Der Anzeigeteil 7720 kann beispielsweise mindestens eines von einem Bord-Display oder einem Head-up-Display umfassen. Der Anzeigeteil 7720 kann eine Augmented Reality(AR)-Anzeigefunktion aufweisen. Die Ausgabeeinrichtung kann eine andere als diese Einrichtungen sein, und kann eine andere Einrichtung wie beispielsweise ein Kopfhörer, eine am Körper tragbare Einrichtung wie beispielsweise eine durch einen Insassen getragene brillenartige Anzeige oder dergleichen, ein Projektor, eine Lampe oder dergleichen sein. Falls die Ausgabeeinrichtung eine Anzeigeeinrichtung ist, zeigt die Anzeigeeinrichtung visuell Ergebnisse an, die durch verschiedene Arten der Verarbeitung durch den Mikrocomputer 7610 erhalten wurden, oder Informationen in verschiedenen Formen wie Text, ein Bild, eine Tabelle, ein Diagramm oder dergleichen, die von einer anderen Steuereinheit empfangen wurden. Außerdem, falls die Ausgabeeinrichtung eine Audioausgabeeinrichtung ist, wandelt die Audioausgabeeinrichtung ein Audiosignal, das aus reproduzierten Audiodaten oder Klangdaten oder dergleichen besteht, in ein analoges Signal um und gibt das analoge Signal hörbar aus. Zusammen mit den erfassten Parametern des Zustandserfassungsteils 7110 kann der Mikrocomputer 7610 Klangkorrekturparameter zur Anpassung des Monopolsynthesesystems für Fahrzeugrahmentransformationen berechnen (wie in 7 und 8 beschrieben).The sound / image output part 7670 transmits an output signal from at least one of a sound and an image to an output device that is capable of visually or acoustically communicating information to a vehicle occupant or to the outside of the vehicle. In particular, the sound / image output part 7670 to produce artificial sound as described in the above embodiment. In the example of 9 are an audio speaker as an output device 7710 , a display part 7720 and a dashboard 7730 shown. The display part 7720 can include, for example, at least one of an on-board display or a head-up display. The display part 7720 may have an augmented reality (AR) display function. The output device may be other than these devices, and may be another device such as a headphone, a wearable device such as an eyeglass-type display or the like worn by an occupant, a projector, a lamp or the like. If the output device is a display device, the display device visually displays results resulting from various types of processing by the microcomputer 7610 were obtained, or information in various forms such as text, an image, a table, a diagram or the like, provided by a other control unit were received. In addition, if the output device is an audio output device, the audio output device converts an audio signal consisting of reproduced audio data or sound data or the like into an analog signal and audibly outputs the analog signal. Together with the recorded parameters of the condition detection part 7110 can the microcomputer 7610 Calculate sound correction parameters for adapting the monopoly synthesis system for vehicle frame transformations (as in 7 and 8th described).

Dabei können mindestens zwei Steuereinheiten, die über das Kommunikationsnetzwerk 7010 in dem in 9 dargestellten Beispiel miteinander verbunden sind, in eine einzelne Steuereinheit integriert werden. Alternativ kann jede einzelne Steuereinheit eine Vielzahl von Steuereinheiten enthalten. Ferner kann das Fahrzeugsteuersystem 7000 eine weitere Steuereinheit enthalten, die in den Figuren nicht dargestellt ist. Darüber hinaus kann ein Teil oder die Gesamtheit der Funktionen, die durch eines der Steuereinheiten in der obigen Beschreibung ausgeführt werden, einer anderen Steuereinheit zugewiesen werden. Das heißt, eine vorgegebene Rechenverarbeitung kann durch jede der Steuereinheiten durchgeführt werden, solange Informationen über das Kommunikationsnetzwerk 7010 gesendet und empfangen werden. Ebenso kann ein Sensor oder eine Einrichtung, die an eine der Steuereinheiten angeschlossen ist, an eine andere Steuereinheit angeschlossen werden, und eine Vielzahl von Steuereinheiten können über das Kommunikationsnetzwerk 7010 gegenseitig Erfassungsinformationen senden und empfangen.At least two control units can be connected via the communication network 7010 in the in 9 shown example are connected to each other, can be integrated into a single control unit. Alternatively, each individual control unit can contain a large number of control units. Furthermore, the vehicle control system 7000 contain a further control unit, which is not shown in the figures. In addition, some or all of the functions performed by one of the control units in the above description may be assigned to another control unit. That is, a predetermined computation processing can be carried out by each of the control units, as long as information about the communication network 7010 be sent and received. Likewise, a sensor or device connected to one of the control units can be connected to another control unit, and a plurality of control units can be connected via the communication network 7010 send and receive each other's acquisition information.

Dabei kann in einer der Steuereinheiten ein Computerprogramm oder dergleichen zur Implementierung der Funktionen der Informationsverarbeitungseinrichtung 100 nach der vorliegenden, mit Bezug auf 9 beschriebenen Ausführungsform implementiert werden. Zusätzlich kann auch ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium, das ein solches Computerprogramm speichert, vorgesehen werden. Das Aufzeichnungsmedium ist zum Beispiel eine Magnetplatte, eine optische Platte, eine magneto-optische Platte, ein Flash-Speicher oder dergleichen. Darüber hinaus kann das oben beschriebene Computerprogramm zum Beispiel ohne Verwendung des Aufzeichnungsmediums über ein Netzwerk verteilt werden.A computer program or the like for implementing the functions of the information processing device can be installed in one of the control units 100 according to the present, with reference to 9 described embodiment can be implemented. In addition, a computer-readable recording medium that stores such a computer program can also be provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory or the like. In addition, the computer program described above can be distributed over a network without using the recording medium, for example.

Es ist zu beachten, dass die Ausführungsformen Verfahren mit einer beispielhaften Reihenfolge der Verfahrensschritte beschreiben. Die konkrete Reihenfolge der Verfahrensschritte dient jedoch nur der Veranschaulichung und ist nicht als verbindlich zu verstehen.It should be noted that the embodiments describe methods with an exemplary sequence of the method steps. However, the specific order of the process steps is only for illustration and is not to be understood as binding.

Ferner ist zu beachten, dass die Aufteilung der Steuerung oder der Schaltungstechnik von 9 in Einheiten lediglich zur Veranschaulichung erfolgt und dass die vorliegende Offenbarung nicht auf eine bestimmte Funktionsaufteilung in bestimmten Einheiten begrenzt ist. Beispielsweise könnten mindestens Teile der Schaltungstechnik durch einen entsprechend programmierten Prozessor, ein Field Programmable Gate Array (FPGA), spezielle Schaltungen und dergleichen implementiert werden.It should also be noted that the division of the control or the circuitry from 9 is in units for illustration only and that the present disclosure is not limited to a particular division of functions in particular units. For example, at least parts of the circuit technology could be implemented by an appropriately programmed processor, a field programmable gate array (FPGA), special circuits and the like.

Alle in dieser Spezifikation beschriebenen und in den angehängten Ansprüchen beanspruchten Einheiten und Einrichtungen können, wenn nicht anders angegeben, als integrierte Schaltungslogik, beispielsweise auf einem Chip, implementiert werden, und die von diesen Einheiten und Einrichtungen bereitgestellten Funktionen können, wenn nicht anders angegeben, durch Software implementiert werden.All of the devices and devices described in this specification and claimed in the appended claims can, unless otherwise stated, be implemented as integrated circuit logic, for example on a chip, and the functions provided by these devices and devices can, unless otherwise stated, by Software to be implemented.

Insofern die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Offenbarung mindestens teilweise mittels softwaregesteuerter Datenverarbeitungsvorrichtungen implementiert werden, versteht sich, dass ein Computerprogramm, das eine solche Softwaresteuerung ermöglicht, und ein Übertragungs-, Speicher- oder anderes Medium, durch das ein solches Computerprogramm bereitgestellt wird, als Aspekte dieser Offenbarung anzusehen sind.Insofar as the above-described embodiments of the disclosure are implemented at least in part by means of software-controlled data processing devices, it is understood that a computer program which enables such software control and a transmission, storage or other medium by means of which such a computer program is provided as aspects thereof Revelation are to be seen.

Man beachte, dass die vorliegende Technologie auch wie unten beschrieben eingerichtet werden kann:

  • (1) Vorrichtung mit einer Schaltungstechnik, die dazu eingerichtet ist, Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.
  • (2) Vorrichtung von (1), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, 3D-Audio unter Berücksichtigung der Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.
  • (3) Vorrichtung eines beliebigen von (1) oder (2), wobei die Audiodarstellung die Bereitstellung von Geräuschunterdrückung unter Berücksichtigung der Verschiebung des Kfz-Chassis umfasst.
  • (4) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (3), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Chassisverschiebung basierend auf Informationen über die Fahrzeugdynamik zu bestimmen.
  • (5) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (4), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, Informationen über die Fahrzeugdynamik von in einem Fahrzeug integrierten Sensoren zu erhalten.
  • (6) Vorrichtung eines beliebigen von (5), wobei die Informationen über die Fahrzeugdynamik mindestens eines von Gierrate, Nickrate, Rollrate, Radgeschwindigkeiten, Lenkradwinkel, Drosselklappenkräfte, Bremskräfte umfassen und die Chassisverschiebung basierend auf diesen Parametern verarbeiten.
  • (7) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (6), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Chassisverschiebung durch Berechnen von Lautsprecherpositionen oder Korrekturen von Lautsprecherpositionen basierend auf Informationen über die Fahrzeugdynamik zu bestimmen.
  • (8) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (7), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Chassisverschiebung durch Berechnen einer Torsion des Chassis zu bestimmen.
  • (9) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (8), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Torsion des Chassis basierend auf einer vordefinierten Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu berechnen.
  • (10) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (9), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Kräfte auf die Reifen eines Fahrzeugs zu bestimmen und eine Chassistorsion basierend auf den bestimmten Kräften auf die Reifen zu bestimmen.
  • (11) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (10), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, eine Fahrzeugquerbeschleunigung zu bestimmen und eine Chassistorsion basierend auf der bestimmten Fahrzeugquerbeschleunigung zu bestimmen.
  • (12) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (11), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, Resonanzanregungen des Federungssystems zu bestimmen, um Chassisverschiebungen vorherzusagen.
  • (13) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (12), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, direkte Messungen von Bewegungen des Chassis zu erhalten.
  • (14) Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (13), wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, Chassisverschiebungen basierend auf Kalibrierung zu bestimmen.
  • (15) 3D-Audiosystem, umfassend die Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (14).
  • (16) Kraftfahrzeugsteuergerät, umfassend die Vorrichtung eines beliebigen von (1) bis (14).
  • (17) Verfahren, umfassend das Darstellen von Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis.
  • (18) Computerprogramm umfassend Anweisungen, die, wenn sie auf einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, Audio unter
Note that the present technology can also be set up as described below:
  • (1) Device with a circuit technology, which is set up to display audio taking into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics.
  • (2) device of ( 1 ), whereby the circuit technology is set up to display 3D audio taking into account the displacement of the vehicle chassis.
  • (3) device of any of ( 1 ) or ( 2nd ), the audio representation comprising the provision of noise suppression taking into account the displacement of the motor vehicle chassis.
  • (4) device of any of ( 1 ) to ( 3rd ), the circuitry being set up to determine the chassis displacement based on information about the vehicle dynamics.
  • (5) device of any of ( 1 ) to ( 4th ), the circuitry being set up to receive information about the vehicle dynamics from sensors integrated in a vehicle.
  • (6) device of any of ( 5 ), wherein the vehicle dynamics information includes at least one of yaw rate, pitch rate, roll rate, wheel speeds, steering wheel angle, throttle forces, braking forces, and process the chassis shift based on these parameters.
  • (7) device of any of ( 1 ) to ( 6 ), the circuitry being set up to determine the chassis displacement by calculating speaker positions or correcting speaker positions based on information about the vehicle dynamics.
  • (8) device of any of ( 1 ) to ( 7 ), the circuitry being set up to determine the chassis displacement by calculating a torsion of the chassis.
  • (9) device of any of ( 1 ) to ( 8th ), the circuitry being set up to calculate the torsion of the chassis based on a predefined torsional rigidity of the vehicle body.
  • (10) device of any of ( 1 ) to ( 9 ), wherein the circuit technology is set up to determine one or more forces on the tires of a vehicle and to determine a chassis distortion based on the determined forces on the tires.
  • (11) device of any of ( 1 ) to ( 10th ), the circuitry being set up to determine a vehicle lateral acceleration and to determine a chassis distortion based on the determined vehicle lateral acceleration.
  • (12) device of any of ( 1 ) to ( 11 ), the circuitry being set up to determine resonance excitations of the suspension system in order to predict chassis displacements.
  • (13) device of any of ( 1 ) to ( 12th ), the circuitry being set up to obtain direct measurements of movements of the chassis.
  • (14) device of any of ( 1 ) to ( 13 ), the circuitry being set up to determine chassis displacements based on calibration.
  • (15) 3D audio system comprising the device of any of ( 1 ) to ( 14 ).
  • (16) Motor vehicle control device comprising the device of any of ( 1 ) to ( 14 ).
  • (17) Method comprising displaying audio taking into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics.
  • (18) Computer program comprising instructions that, when executed on a processor, cause the processor to audio under

Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.Consider a shift in the vehicle chassis caused by vehicle dynamics.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2016/0037282 A1 [0057, 0058, 0060, 0064]US 2016/0037282 A1 [0057, 0058, 0060, 0064]

Claims (18)

Vorrichtung mit einer Schaltungstechnik, die dazu eingerichtet ist, Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.Device with a circuit technology, which is set up to display audio taking into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, 3D-Audio unter Berücksichtigung der Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.Device after Claim 1 , wherein the circuitry is set up to display 3D audio taking into account the displacement of the vehicle chassis. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Audiodarstellung die Bereitstellung von Geräuschunterdrückung unter Berücksichtigung der Verschiebung des Kfz-Chassis umfasst.Device after Claim 1 , wherein the audio display comprises the provision of noise suppression taking into account the displacement of the vehicle chassis. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Chassisverschiebung basierend auf Informationen über die Fahrzeugdynamik zu bestimmen.Device after Claim 1 , wherein the circuit technology is set up to determine the chassis displacement based on information about the vehicle dynamics. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Informationen über die Fahrzeugdynamik von in einem Fahrzeug integrierten Sensoren zu erhalten.Device after Claim 1 , wherein the circuit technology is set up to receive the information about the vehicle dynamics from sensors integrated in a vehicle. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Informationen über die Fahrzeugdynamik mindestens eines von Gierrate, Nickrate, Rollrate, Radgeschwindigkeiten, Lenkradwinkel, Drosselklappenkräfte, Bremskräfte umfassen und die Chassisverschiebung basierend auf diesen Parametern verarbeiten.Device after Claim 5 wherein the vehicle dynamics information includes at least one of yaw rate, pitch rate, roll rate, wheel speeds, steering wheel angle, throttle forces, braking forces, and process the chassis shift based on these parameters. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Chassisverschiebung durch Berechnen von Lautsprecherpositionen oder Korrekturen von Lautsprecherpositionen basierend auf Informationen über die Fahrzeugdynamik zu bestimmen.Device after Claim 1 , wherein the circuitry is set up to determine the chassis displacement by calculating speaker positions or correcting speaker positions based on information about the vehicle dynamics. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Chassisverschiebung durch Berechnen einer Torsion des Chassis zu bestimmen.Device after Claim 1 , wherein the circuitry is configured to determine the chassis displacement by calculating a torsion of the chassis. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Torsion des Chassis basierend auf einer vordefinierten Torsionssteifigkeit der Fahrzeugkarosserie zu berechnen.Device after Claim 8 , wherein the circuitry is set up to calculate the torsion of the chassis based on a predefined torsional rigidity of the vehicle body. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, eine oder mehrere Kräfte auf die Reifen eines Fahrzeugs zu bestimmen und eine Chassistorsion basierend auf den bestimmten Kräften auf die Reifen zu bestimmen.Device after Claim 1 , wherein the circuitry is configured to determine one or more forces on the tires of a vehicle and to determine a chassis distortion based on the determined forces on the tires. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, eine Fahrzeugquerbeschleunigung zu bestimmen und eine Chassistorsion basierend auf der bestimmten Fahrzeugquerbeschleunigung zu bestimmen.Device after Claim 1 , wherein the circuit technology is set up to determine a vehicle lateral acceleration and to determine a chassis distortion based on the determined vehicle lateral acceleration. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, Resonanzanregungen des Federungssystems zu bestimmen, um Chassisverschiebungen vorherzusagen.Device after Claim 1 , wherein the circuitry is set up to determine resonance excitations of the suspension system in order to predict chassis displacements. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, direkte Messungen von Bewegungen des Chassis zu erhalten.Device after Claim 1 , the circuitry being set up to obtain direct measurements of movements of the chassis. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungstechnik dazu eingerichtet ist, die Chassisverschiebungen basierend auf Kalibrierung zu bestimmen.Device after Claim 1 , wherein the circuitry is set up to determine the chassis displacements based on calibration. 3D-Audiosystem, umfassend die Vorrichtung nach Anspruch 1.3D audio system comprising the device according to Claim 1 . Kraftfahrzeugsteuergerät, umfassend die Vorrichtung nach Anspruch 1.Motor vehicle control device comprising the device according to Claim 1 . Verfahren, umfassend das Darstellen von Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis.A method comprising displaying audio taking into account a displacement of the motor vehicle chassis caused by the vehicle dynamics. Computerprogramm umfassend Anweisungen, die, wenn sie auf einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, Audio unter Berücksichtigung einer durch die Fahrzeugdynamik verursachten Verschiebung des Kfz-Chassis darzustellen.Computer program comprising instructions which, when executed on a processor, cause the processor to display audio taking into account a displacement of the vehicle chassis caused by the vehicle dynamics.
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