EP0940792A2 - Method to detect vehicles - Google Patents

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EP0940792A2
EP0940792A2 EP99103249A EP99103249A EP0940792A2 EP 0940792 A2 EP0940792 A2 EP 0940792A2 EP 99103249 A EP99103249 A EP 99103249A EP 99103249 A EP99103249 A EP 99103249A EP 0940792 A2 EP0940792 A2 EP 0940792A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
wake
confidence
detection
vehicle noise
Prior art date
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Granted
Application number
EP99103249A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0940792A3 (en
EP0940792B1 (en
Inventor
Günther HERMSTRÜWER
Ursula Hölscher
Rainer Knötsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinmetall Electronics GmbH
Original Assignee
STN Atlas Elektronik GmbH
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Publication date
Application filed by STN Atlas Elektronik GmbH filed Critical STN Atlas Elektronik GmbH
Publication of EP0940792A2 publication Critical patent/EP0940792A2/en
Publication of EP0940792A3 publication Critical patent/EP0940792A3/en
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting itself a surveillance area approaching vehicles in the Preamble of claim 1 defined genus.
  • Such a method is preferably used in wake-up devices used to serve autonomous surveillance systems of terrain areas on and / or to secure Terrain areas against the intrusion of objects, here Vehicles to activate (wake up) only when is reasonably certain that such objects in the Surveillance area appear and / or that the appearing objects also around the surveillance-specific Objects and not others.
  • the wake-up must be included false alarm rate is as low as possible in time, that the object is still within the radius of action of the Systems is located.
  • a geophone and a microphone are used as sensors and their Output signals preprocessed in accordance with signaling technology.
  • Signal peaks or impulses continuously for specified time segments detected, and in the equally pre-processed Output signals of the geophone become signal peaks or -impulses eliminated at those points in same time pieces of the microphone output signal signal peaks or pulses occur.
  • time pieces of the geophone output signal becomes a predetermined maximum number of the largest signal peaks or -Pulses extracted and by means of the extracted signal peaks or pulses the likelihood of pedestrian detection rated.
  • This process involves eliminating signatures in the geophone output signal, which is also in the microphone output signal occur, such sound events, e.g. removed air blasts, imposed in the detection of air in the medium Generate sound impulses, which in turn hit the ground couple and a similar signature in the geophone output signal evoke like the steps of the pedestrian.
  • the Detection reliability is increased in that the Detection result no longer with a yes / no decision displayed, but in terms of its probability is evaluated so that the surgeon based on the Degree of probability or measure of confidence of the detection again the reliability of the detection result can include your own calculation.
  • the invention has for its object a method for Detection of vehicles of the type mentioned above with high Detection probability and low false alarm rate create that without interpretation or evaluation by one Surgeon gets along, so it is fully autonomous, and only one relative requires simple signal processing so that it is in unattended wakeup devices that are a bulk item represent, can be used.
  • the task is in a procedure in the preamble of Claim 1 specified genus according to the invention by the Features in the characterizing part of claim 1 solved.
  • the inventive method has the advantage that Independence of the alarm levels makes each alarm level easy regarding the required time and frequency range, the Realize method and scope for signal processing leaves.
  • the exploitation of different physical characteristics in the sensor signals for detection in the different Wakeup levels lead to a significant improvement in Detection method regarding its reliability Vehicle detection and robustness to interference and to a high level of functional reliability one with such a Process operated alarm device.
  • the one in the individual Wake-up signals can be processed by a single or removed from multiple sensors.
  • the exchange The sensors are easy, so that the process is easy can be adapted to the peculiarities of the area of application.
  • the Linking the slave wake-up signals generated in each wake-up level to the actual detection or wake-up signal, the so-called Master wake-up signal, is based on simple heuristic Rules that are easily changed and reflect the specifics of the Field of application can be adapted and beyond are easy to implement. According to the requirements regarding the false alarm rate and the Detection probability based on the justifiable Effort can freely choose the number of wake-up levels available and different alarm levels can be combined differently. A wake-up device operating according to the method can thus be used easily on the requirements in one specific area of application both technically and in terms of price be tailored.
  • Linking the slave wake-up signals to the master wake-up signal can e.g. by cascading the wake-up levels take place so that each slave wake-up signal of a wake-up stage subsequent alarm level activated and in that order last alarm stage generates the master alarm signal.
  • the individual wake-up stages can also be operated in parallel be switched on at the same time, and their Slave wake-up signals are linked, the link weighted according to the confidence measures of the individual slave wake-up signals he follows. This has the advantage of being less Signal / interference ratios long detection ranges possible and the false alarm rate is kept low. In addition an early wake is possible.
  • the method according to the invention is based on a Drawing shown device for performing the Process described in more detail below.
  • the shows Drawing a block diagram of a according to the invention Process working, responsive to vehicle noise Alarm device.
  • the one shown in the drawing in the block diagram Wake-up device is used to activate or wake up autonomously Area monitoring systems for the Penetration of or being run over by vehicles of all kinds, the autonomous system being a reconnaissance system for capturing of troop movements or a control system, e.g. a Mine system, to destroy all or selected vehicles can be.
  • the autonomous system being a reconnaissance system for capturing of troop movements or a control system, e.g. a Mine system, to destroy all or selected vehicles can be.
  • That deployed together with the autonomous system in the field Wake-up device has an acoustic antenna 10 which three 120 ° offset from each other in a star shape Has antenna arms 11, 12 and 13. On each antenna arm 11 to 13 are three microphones 14 at a constant distance arranged from each other. At the star point of the three antenna arms 11 to 13 there is another microphone 14.
  • the slave wake-up signals the alarm levels 15 to 17 become functional connecting linking unit 18, which in turn the master wake-up signal is generated.
  • the connection of the slave wake-up signals can be done in done in different ways.
  • Alarm level 15 is used to activate alarm level 16 and that Slave wake-up signal of wake-up level 16 to activate the wake-up level 17 used.
  • the slave wake-up signal of the last wake-up stage 17 is the master wake-up signal.
  • the order of Activation of alarm levels 15 to 17 can be swapped become.
  • the wake-up level with the lowest energy consumption (here alarm 15) first switched on and the subsequent stages with qualitative higher quality signal processing and thus much larger Energy consumption only switched on when in each case previous wake-up stage another preliminary decision in Direction towards the probability of vehicle detection has been hit.
  • the wake-up stages 15 through 17 can also be connected in parallel, d. H. the slave wake-up signals the simultaneously active wake-up levels 15 to 17 are in the link unit 18 under weighting their Confidence linked together according to predetermined rules and the master wake-up signal is derived from the confidence-weighted Link generated.
  • the wake-up stage 15 is with a single microphone 14 acoustic antenna 10 connected, the wake-up stage 16 at least to those on an antenna arm 11, 12, 13 arranged microphones 14 connected in Embodiment to all three antenna arms 11 to 13, and the wake-up stage 17 with all the microphones 14 is the acoustic one Antenna 10 connected.
  • alarm clock level 15 is divided into two Signal processing channels 21, 22 two time-dependent Level signals generated by both Signal processing channels 21, 22 the amplified Filtered, rectified and microphone output signal is integrated, with the first signal processing channel 21 a broadband tuned to the vehicle noise Filtering in a bandpass filter 23 with a bandwidth that the Frequency range of vehicle noise with a good usage / interference ratio (Signal Noise Ratio SNR) corresponds (in following briefly frequency range of vehicle noise called), and integration after rectification with a large time constant occurs in block 24 while that amplified microphone output signal in the second Signal processing channel 22 is filtered broadband (Bandpass 25 with a wide bandwidth, typically in the of predictive events in the surveillance area, e.g.
  • Second Noise Ratio SNR Signal Noise Ratio SNR
  • the two level signals are an analysis and Evaluation unit 27 supplied.
  • the second Level signal from the signal processing channel 22 Signal peaks (peaks) analyzed and the confidence of the Peak detection rated.
  • the first level signal from the Signal processing channel 21 becomes both the background level as well as the proportions of vehicle noise estimated and the Confidence of vehicle noise detection assessed.
  • the Behavior of the estimation filter used for the estimation is thereby in terms of how they work, how to set them Functional parameters and their decision thresholds through the Confidence of peak detection and vehicle noise detection influenced. From the analysis and evaluation unit 27 finally, with sufficient confidence in vehicle detection the slave wake-up signal is output to the logic unit 18.
  • the two signal processing channels 21, 22 can alternatively also each separately on a microphone 14 of the acoustic Antenna 10 may be connected.
  • the second wake-up stage 16 has three parallel ones Signal processing channels 31, 32, 33, which in a Analysis and evaluation unit 34 are brought together.
  • everyone Signal processing channel 31 or 32 or 33 is to the Microphones 14 of an antenna arm 12 or 13 or 14 of the acoustic antenna 10 connected.
  • the amplified output signals of the microphones 14 are the amplified output signals of the microphones 14 by means of a Adder 35 added and by means of a band pass 38 or 39 or 40 in the frequency range of vehicle noise filtered.
  • the analysis and evaluation unit 34 the Spectra of the digitized sum signals formed and therein narrowband signal components, so-called lines, are detected and the Confidence of line detection determined. With sufficient The analysis and evaluation unit 34 generates confidence Slave wake-up signal.
  • a suitable method for education normalized spectra and extraction of lines is in the DE 30 35 757 C2 described.
  • a procedure for determining the DE 195 42 871 C2 shows the measure of confidence.
  • the second alarm stage 16 can one or two of the parallel signal processing channels 31 to 33 are omitted, so that the effort for Signal processing reduced.
  • each adder 35 or 36 or 37 is replaced by a so-called beamformer, in which the microphone output signals appropriately out of phase and can then be added together.
  • the output signals filtered in this way are digitized and fed to a so-called beamformer 42 which by appropriate time delay and addition of time-delayed, digitized signals receiving directions greatest sensitivity, so-called preformed beams.
  • beamformer 42 which by appropriate time delay and addition of time-delayed, digitized signals receiving directions greatest sensitivity, so-called preformed beams.
  • the Analysis and evaluation unit 43 becomes the maximum of Reception level determined in the various preformed beams, and by the direction of the preformed beam with the maximum Receiving level is the direction of incidence of vehicle noise and thus the bearing angle to the vehicle.
  • the Analysis and evaluation unit 43 now becomes one Direction tracking carried out and their confidence assessed.
  • the three analysis and evaluation units 27, 34 and 43 output slave wake-up signals are in the Linking unit 18 in the manner described above linked together, and at the output of the link unit 18 is the so-called.
  • Master wake-up signal which is used for Activation of an autonomous surveillance or Control system can be used.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

The method involves signal processing the output of at least one sensor of motor vehicle noise and analyzing it for characteristics specific to motor vehicles. A detection signal is output if such characteristics are detected. The analysis is conducted in several mutually independent stages (15, 16, 17) according to qualitatively different characteristics. A slave alarm signal is generated in each stage after extracting such a characteristic with sufficient confidence. The slave signals are combined to form a master alarm signal representing the detection or alarm signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren von sich einem Überwachungsbereich nähernden Fahrzeugen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention relates to a method for detecting itself a surveillance area approaching vehicles in the Preamble of claim 1 defined genus.

Ein solches Verfahren wird vorzugsweise in Weckvorrichtungen eingesetzt, die dazu dienen, autonome Systeme zur Überwachung von Geländebereichen auf und/oder zur Sicherung von Geländebereichen gegen das Eindringen von Objekten, hier Fahrzeugen, erst dann zu aktivieren (wecken), wenn einigermaßen sicher feststeht, daß solche Objekte im Überwachungsbereich auftauchen und/oder daß es sich bei den auftauchenden Objekten auch um die überwachungsspezifischen Objekte und nicht um andere handelt. Dabei muß das Wecken mit möglichst geringer Falschalarmrate so rechtzeitig erfolgen, daß das Objekt sich noch innerhalb des Aktionsradius des Systems befindet.Such a method is preferably used in wake-up devices used to serve autonomous surveillance systems of terrain areas on and / or to secure Terrain areas against the intrusion of objects, here Vehicles to activate (wake up) only when is reasonably certain that such objects in the Surveillance area appear and / or that the appearing objects also around the surveillance-specific Objects and not others. The wake-up must be included false alarm rate is as low as possible in time, that the object is still within the radius of action of the Systems is located.

Bei einem bekannten Verfahren zur Detektion von Fußgängern, die einen Überwachungsort passieren (DE 195 42 871 C1) werden als Sensoren ein Geophon und ein Mikrofon verwendet und deren Ausgangssignale signaltechnisch geeignet vorverarbeitet. In den vorverarbeiteten Ausgangssignalen des Mikrofons werden fortlaufend für vorgegebene Zeitstücke Signalspitzen oder- impulse detektiert, und in den gleichermaßen vorverarbeiteten Ausgangssignalen des Geophons werden Signalspitzen oder -impulse an denjenigen Stellen eliminiert, an denen in gleichen Zeitstücken des Mikrofonausgangssignals Signalspitzen oder -impulse auftreten. In den durch diese Impulselimination bereinigten Zeitstücken des Geophonausgangssignals wird eine vorgegebene maximale Zahl der größten Signalspitzen oder -impulse extrahiert und mittels der extrahierten Signalspitzen oder -impulsen die Wahrscheinlichkeit einer Fußgängerdetektion bewertet.In a known method for the detection of pedestrians, that pass a surveillance site (DE 195 42 871 C1) a geophone and a microphone are used as sensors and their Output signals preprocessed in accordance with signaling technology. In the preprocessed microphone output signals Signal peaks or impulses continuously for specified time segments detected, and in the equally pre-processed Output signals of the geophone become signal peaks or -impulses eliminated at those points in same time pieces of the microphone output signal signal peaks or pulses occur. In the through this pulse elimination adjusted time pieces of the geophone output signal becomes a predetermined maximum number of the largest signal peaks or -Pulses extracted and by means of the extracted signal peaks or pulses the likelihood of pedestrian detection rated.

Bei diesem Verfahren werden durch Eliminieren von Signaturen im Geophonausgangssignal, die auch im Mikrofonausgangssignal auftreten, solche Schallereignisse, z.B. entfernte Luftknalle, bei der Detektion ausgeschossen, die im Medium Luft Schallimpulse erzeugen, die ihrerseits in den Erdboden einkoppeln und im Geophonausgangssignal eine ähnliche Signatur hervorrufen wie die Schritte des Fußgängers. Die Detektionssicherheit wird dadurch angehoben, daß das Detektionsergebnis nicht mehr mit einer ja/nein-Entscheidung angezeigt, sondern hinsichtlich seiner Warscheinlichkeit bewertet wird, so daß der Operateur aufgrund des Wahrscheinlichkeitsgrades oder Konfidenzmaßes der Detektion nochmals die Zuverlässigkeit des Detektionsergebnisses ins eigene Kalkül einbeziehen kann.This process involves eliminating signatures in the geophone output signal, which is also in the microphone output signal occur, such sound events, e.g. removed air blasts, imposed in the detection of air in the medium Generate sound impulses, which in turn hit the ground couple and a similar signature in the geophone output signal evoke like the steps of the pedestrian. The Detection reliability is increased in that the Detection result no longer with a yes / no decision displayed, but in terms of its probability is evaluated so that the surgeon based on the Degree of probability or measure of confidence of the detection again the reliability of the detection result can include your own calculation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Detektion von Fahrzeugen der eingangs genannten Art mit hoher Detektionswahrscheinlichkeit und geringer Falschalarmrate zu schaffen, das ohne Interpretation oder Bewertung durch einen Operateur auskommt, also vollautonom ist, und nur eine relativ einfache Signalverarbeitung erfordert, so daß es in unbeaufsichtigten Weckvorrichtungen, die einen Massenartikel darstellen, eingesetzt werden kann. The invention has for its object a method for Detection of vehicles of the type mentioned above with high Detection probability and low false alarm rate create that without interpretation or evaluation by one Surgeon gets along, so it is fully autonomous, and only one relative requires simple signal processing so that it is in unattended wakeup devices that are a bulk item represent, can be used.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelößt.The task is in a procedure in the preamble of Claim 1 specified genus according to the invention by the Features in the characterizing part of claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß durch die Unabhängigkeit der Weckstufen sich jede Weckstufe einfach bezüglich des benötigten Zeit- und Frequenzbereichs, der Methode und des Umfangs für die Signalverarbeitung realisieren läßt. Die Ausnutzung unterschiedlicher physikalicher Merkmale in den Sensorsignalen zur Detektion in den verschiedenen Weckstufen führt zu einer deutlichen Verbesserung des Detektionsverfahrens bezüglich seiner Zuverlässigkeit der Fahrzeugerkennung und Robustheit gegenüber Störungen und zu einer hohen Funktionssicherheit einer mit einem solchen Verfahren betriebenen Weckvorrichtung. Die in den einzelnen Weckstufen verarbeiteten Signale können von einem einzigen oder von mehreren Sensoren abgenommen werden. Der Austausch der Sensoren ist problemlos, so daß sich das Verfahren leicht an Besonderheiten des Einsatzgebietes anpassen läßt. Die Verknüpfung der in jeder Weckstufe erzeugten Slave-Wecksignale zu dem eigentlichen Detektions- oder Wecksignal, dem sog. Master-Wecksignal, erfolgt nach einfachen heuristischen Regeln, die leicht geändert und an die Besonderheiten des Einsatzgebietes angepaßt werden können und darüber hinaus leicht zu implementieren sind. Entsprechend den Anforderungen bezüglich der Falschalarmrate und der Detektionswahrscheinlichkeit bezogen auf den vertretbaren Aufwand kann die Zahl der vorhandenen Weckstufen frei gewählt und verschiedene Weckstufen unterschiedlich kombiniert werden. Damit kann eine nach dem Verfahren arbeitende Weckvorrichtung problemlos auf die gestellten Anforderungen in einem spezifischen Einsatzgebiet sowohl technisch als auch preislich zugeschnitten werden. The inventive method has the advantage that Independence of the alarm levels makes each alarm level easy regarding the required time and frequency range, the Realize method and scope for signal processing leaves. The exploitation of different physical characteristics in the sensor signals for detection in the different Wakeup levels lead to a significant improvement in Detection method regarding its reliability Vehicle detection and robustness to interference and to a high level of functional reliability one with such a Process operated alarm device. The one in the individual Wake-up signals can be processed by a single or removed from multiple sensors. The exchange The sensors are easy, so that the process is easy can be adapted to the peculiarities of the area of application. The Linking the slave wake-up signals generated in each wake-up level to the actual detection or wake-up signal, the so-called Master wake-up signal, is based on simple heuristic Rules that are easily changed and reflect the specifics of the Field of application can be adapted and beyond are easy to implement. According to the requirements regarding the false alarm rate and the Detection probability based on the justifiable Effort can freely choose the number of wake-up levels available and different alarm levels can be combined differently. A wake-up device operating according to the method can thus be used easily on the requirements in one specific area of application both technically and in terms of price be tailored.

Die Verknüpfung der Slave-Wecksignale zu dem Master-Wecksignal kann z.B. durch Hintereinanderschaltung der Weckstufen erfolgen, so daß jedes Slave-Wecksignal einer Weckstufe die nachfolgende Weckstufe aktiviert und die in der Reihenfolge letzte Weckstufe das Master-Wecksignal erzeugt. Dies hat den Vorteil, daß zunächst nur die Stufen mit geringem Energieverbrauch eingeschaltet werden und die qualitativ höherwertigen Weckstufen mit entsprechend größerem Energieverbrauch erst nach Treffen einer auf Fahrzeuge hinweisenden Vorentscheidung aktiviert werden.Linking the slave wake-up signals to the master wake-up signal can e.g. by cascading the wake-up levels take place so that each slave wake-up signal of a wake-up stage subsequent alarm level activated and in that order last alarm stage generates the master alarm signal. This has the Advantage that initially only the steps with little Energy consumption can be switched on and the qualitative higher-quality alarm levels with a correspondingly larger one Energy consumption only after hitting one on vehicles indicative preliminary decision can be activated.

Die einzelnen Weckstufen können auch parallel betrieben werden, also gleichzeitig eingeschaltet werden, und deren Slave-Wecksignale verknüpft werden, wobei die Verknüpfung gewichtet entsprechend den Konfidenzmaßen der einzelnen Slave-Wecksignale erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß trotz geringer Signal-/Stör- Verhältnisse große Detektionsreichweiten möglich sind und die Falschalarmrate gering gehalten wird. Zusätzlich ist ein frühzeitiges Wecken möglich.The individual wake-up stages can also be operated in parallel be switched on at the same time, and their Slave wake-up signals are linked, the link weighted according to the confidence measures of the individual slave wake-up signals he follows. This has the advantage of being less Signal / interference ratios long detection ranges possible and the false alarm rate is kept low. In addition an early wake is possible.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestalltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.Appropriate embodiments of the method according to the invention with advantageous further developments and configurations of the Invention result from the further claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand einer in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung ein Blockschaltbild einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden, auf Fahrzeuggeräusche ansprechenden Weckvorrichtung.The method according to the invention is based on a Drawing shown device for performing the Process described in more detail below. The shows Drawing a block diagram of a according to the invention Process working, responsive to vehicle noise Alarm device.

Die in der Zeichnung im Blockschaltbild dargestellte Weckvorrichtung dient zum Aktivieren oder Wecken autonomer Systeme zur Überwachung von Geländebereichen bezüglich des Eindringens von oder des Überfahrens durch Fahrzeuge alle Art, wobei das autonome System ein Aufklärungssystem zur Erfassung von Truppenbewegungen oder ein Bekämpfungssystem, z.B. ein Minensystem, zur Zerstörung aller oder selektierter Fahrzeuge sein kann.The one shown in the drawing in the block diagram Wake-up device is used to activate or wake up autonomously Area monitoring systems for the Penetration of or being run over by vehicles of all kinds, the autonomous system being a reconnaissance system for capturing of troop movements or a control system, e.g. a Mine system, to destroy all or selected vehicles can be.

Die zusammen mit dem autonomen System im Gelände ausgebrachte Weckvorrichtung weist eine aktustische Antenne 10 auf, die drei um 120° gegeneinander sternförmig versetzt angeordnete Antennenarme 11, 12 und 13 besitzt. Auf jedem Antennenarm 11 bis 13 sind drei Mikrofone 14 im konstanten Abstand voneinander angeordnet. Im Sternpunkt der drei Antennenarme 11 bis 13 ist ein weiteres Mikrofon 14 vorhanden.That deployed together with the autonomous system in the field Wake-up device has an acoustic antenna 10 which three 120 ° offset from each other in a star shape Has antenna arms 11, 12 and 13. On each antenna arm 11 to 13 are three microphones 14 at a constant distance arranged from each other. At the star point of the three antenna arms 11 to 13 there is another microphone 14.

Eine Signalverarbeitung zur Aufbereitung und Auswertung der Ausgangssignale der Mikrofone 14 und zum Erzeugen eines Wecksignals, dem sog. Master-Wecksignal, wenn mit ausreichend hohem Sicherheitsgrad ein Fahrzeug im Überwachungsbereich detektiert wird, ist in drei einzelne Weckstufen 15, 16 und 17 aufgeteilt, die unabhängig voneinander arbeiten und qualitativ unterschiedliche Merkmale, die signifikant für das Vorhandensein von Fahrzeuggeräuschen sind, in den ihnen zugeführten Signalen extrahieren und bewerten und bei ausreichender Konfidenz der extrahierten Merkmale jeweils ein Wecksignal, das sog. Slave-Wecksignal erzeugen. Die Slave-Wecksignale werden einer die Weckstufen 15 bis 17 funktionell verbindenden Verknüpfungseinheit 18 zugeführt, die ihrerseits das Master-Wecksignal generiert.A signal processing for the preparation and evaluation of the Output signals of the microphones 14 and for generating a Wake-up signal, the so-called master wake-up signal, if with sufficient high level of security a vehicle in the surveillance area is detected, is in three individual wake-up stages 15, 16 and 17 split that work independently and qualitatively different characteristics that are significant for that Presence of vehicle noise is in them Extract and evaluate supplied signals and at sufficient confidence of the extracted characteristics Wake-up signal, the so-called slave wake-up signal. The slave wake-up signals the alarm levels 15 to 17 become functional connecting linking unit 18, which in turn the master wake-up signal is generated.

Die Verknüpfung der Slave-Wecksignale kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Im einfachsten Fall werden die Weckstufen 15 bis 17 durch die Verknüpfungseinheit 18 hintereinander geschaltet, d. h. das Slave-Wecksignal der Weckstufe 15 wird zum Aktivieren der Weckstufe 16 und das Slave-Wecksignal der Weckstufe 16 zum Aktivieren der Weckstufe 17 verwendet. Das Slave-Wecksignal der letzten Weckstufe 17 ist dann das Master-Wecksignal. Die Reihenfolge der Aktivierung der Weckstufen 15 bis 17 kann dabei getauscht werden. Vorteilhaft wird dabei die Weckstufe mit dem geringsten Energieverbrauch (hier die Weckstufe 15) zuerst eingeschaltet und die nachfolgenden Stufen mit qualitativ höherwertiger Signalverarbeitung und damit wesentlich größerem Energieverbrauch erst dann eingeschaltet, wenn jeweils in der vorhergehenden Weckstufe eine weitere Vorentscheidung in Richtung auf die Warscheinlichkeit einer Fahrzeugdetektion getroffen worden ist.The connection of the slave wake-up signals can be done in done in different ways. In the simplest case the wake-up stages 15 to 17 by the linking unit 18 connected in series, d. H. the slave wake-up signal Alarm level 15 is used to activate alarm level 16 and that Slave wake-up signal of wake-up level 16 to activate the wake-up level 17 used. The slave wake-up signal of the last wake-up stage 17 is the master wake-up signal. The order of Activation of alarm levels 15 to 17 can be swapped become. The wake-up level with the lowest energy consumption (here alarm 15) first switched on and the subsequent stages with qualitative higher quality signal processing and thus much larger Energy consumption only switched on when in each case previous wake-up stage another preliminary decision in Direction towards the probability of vehicle detection has been hit.

Durch die Verknüpfungseinheit 18 können die Weckstufen 15 bis 17 auch parallel geschaltet werden, d. h. die Slave-Wecksignale der gleichzeitig arbeitenden Weckstufen 15 bis 17 werden in der Verknüpfungseinheit 18 unter Gewichtung ihrer Konfidenz nach vorgegebenen Regeln miteinander verknüpft und das Master-Wecksignal wird aus der konfidenzgewichteten Verknüpfung generiert.The wake-up stages 15 through 17 can also be connected in parallel, d. H. the slave wake-up signals the simultaneously active wake-up levels 15 to 17 are in the link unit 18 under weighting their Confidence linked together according to predetermined rules and the master wake-up signal is derived from the confidence-weighted Link generated.

Die Weckstufe 15 ist mit einem einzigen Mikrofon 14 der akustischen Antenne 10 verbunden, die Weckstufe 16 ist mindestens an die auf einem Antennenarm 11, 12, 13 angeordneten Mikrofone 14 angeschlossen, im Ausführungsbeispiel an alle drei Antennenarme 11 bis 13, und die Weckstufe 17 ist mit allen Mikrofonen 14 der akustischen Antenne 10 verbunden.The wake-up stage 15 is with a single microphone 14 acoustic antenna 10 connected, the wake-up stage 16 at least to those on an antenna arm 11, 12, 13 arranged microphones 14 connected in Embodiment to all three antenna arms 11 to 13, and the wake-up stage 17 with all the microphones 14 is the acoustic one Antenna 10 connected.

Im einzelnen werden in der Weckstufe 15 in zwei getrennten Signalverarbeitungskanälen 21, 22 zwei zeitabhängige Pegelsignale erzeugt, indem in beiden Signalverarbeitungskanälen 21, 22 das verstärkte Mikrofonausgangssignal gefiltert, gleichgerichtet und integriert wird, wobei im ersten Signalverarbeitungskanal 21 eine auf das Fahrzeuggeräusch abgestimmte breitbandige Filterung in einem Bandpaß 23 mit einer Bandbreite, die dem Frequenzbereich von Fahrzeuggeräuschen bei einem guten Nutz-/Störverhältnis (Signal Noise Ratio SNR) entspricht (im folgenden kurz Frequenzbereich von Fahrzeuggeräuschen genannt), und die Integration nach Gleichrichtung mit einer großen Zeitkonstante im Block 24 erfolgt, während das verstärkte Mikrofonausgangssignal im zweiten Signalverarbeitungskanal 22 breitbandig gefiltert wird (Bandpaß 25 mit einer großen Bandbreite, in der typischerweise von prädiktiven Ereignissen im Überwachungsgebiet, z.B. Knall, Windboen u. dgl., hervorgerufene schmale Peaks liegen), und im Block 26 nach Gleichrichtung mit einer kleinen Zeitkonstante, integriert wird. Die große Zeitkonstante entspricht der Zeitbewertung FAST (F) und die kleine Zeitkonstante entspricht der Zeitbewertung IMPULS (I) oder kürzer gemäß DIN IEC 651. Die beiden Pegelsignale werden einer Analyse- und Bewertungseinheit 27 zugeführt. Hier wird das zweite Pegelsignal aus dem Signalverarbeitungskanal 22 auf Signalspitzen (Peaks) analysiert und die Konfidenz der Peakerkennung bewertet. In dem ersten Pegelsignal aus dem Signalverarbeitungskanal 21 wird sowohl der Hintergrundpegel als auch die Anteile von Fahrzeuggeräuschen geschätzt und die Konfidenz der Fahrzeuggeräusch-Erkennung bewertet. Das Verhalten der zur Schätzung benutzten Schätzfilter wird dabei bezüglich ihrer Funktionsweise, ihrer einzustellende Funktionsparameter sowie ihre Entscheidungsschwellen durch die Konfidenzen von Peakerkennung und Fahrzeuggeräusch-Erkennung beeinflußt. Von der Analyse- und Bewertungseinheit 27 wird schließlich bei ausreichender Konfidenz der Fahrzeugerkennung das Slave-Wecksignal an die Verknüpfungseinheit 18 ausgegeben. Specifically, alarm clock level 15 is divided into two Signal processing channels 21, 22 two time-dependent Level signals generated by both Signal processing channels 21, 22 the amplified Filtered, rectified and microphone output signal is integrated, with the first signal processing channel 21 a broadband tuned to the vehicle noise Filtering in a bandpass filter 23 with a bandwidth that the Frequency range of vehicle noise with a good usage / interference ratio (Signal Noise Ratio SNR) corresponds (in following briefly frequency range of vehicle noise called), and integration after rectification with a large time constant occurs in block 24 while that amplified microphone output signal in the second Signal processing channel 22 is filtered broadband (Bandpass 25 with a wide bandwidth, typically in the of predictive events in the surveillance area, e.g. Bang, Wind gusts and Like., Narrow peaks caused), and in Block 26 after rectification with a small time constant, is integrated. The large time constant corresponds to the Time evaluation FAST (F) and the small time constant corresponds the time evaluation IMPULS (I) or shorter according to DIN IEC 651. The two level signals are an analysis and Evaluation unit 27 supplied. Here is the second Level signal from the signal processing channel 22 Signal peaks (peaks) analyzed and the confidence of the Peak detection rated. In the first level signal from the Signal processing channel 21 becomes both the background level as well as the proportions of vehicle noise estimated and the Confidence of vehicle noise detection assessed. The Behavior of the estimation filter used for the estimation is thereby in terms of how they work, how to set them Functional parameters and their decision thresholds through the Confidence of peak detection and vehicle noise detection influenced. From the analysis and evaluation unit 27 finally, with sufficient confidence in vehicle detection the slave wake-up signal is output to the logic unit 18.

Die beiden Signalverarbeitungskanäle 21, 22 können alternativ auch jeweils getrennt an je einem Mikrofon 14 der akustischen Antenne 10 angeschlossen sein.The two signal processing channels 21, 22 can alternatively also each separately on a microphone 14 of the acoustic Antenna 10 may be connected.

Die zweite Weckstufe 16 weist drei parallele Signalverarbeitungskanäle 31, 32, 33 auf, die in einer Analyse-und Bewertungseinheit 34 zusammengeführt sind. Jeder Signalverarbeitungskanal 31 bzw. 32 bzw. 33 ist an die Mikrofone 14 eines Antennenarms 12 bzw. 13 bzw. 14 der akustischen Antenne 10 angeschlossen. In jedem Signalverarbeitungskanal 31 bzw. 32 bzw. 33 werden die verstärkten Ausgangssignale der Mikrofone 14 mittels eines Addierers 35 aufaddiert und mittels eines Bandpasses 38 bzw. 39 bzw. 40 im Frequenzbereich von Fahrzeuggeräuschen gefiltert. In der Analyse- und Bewertungseinheit 34 werden die Spektren der digitalisierten Summensignale gebildet und darin schmalbandige Signalanteile, sog. Linien, detektiert und die Konfidenz der Linienerkennung ermittelt. Bei ausreichender Konfidenz generiert die Analyse- und Bewertungseinheit 34 das Slave-Wecksignal. Ein hierfür geeignetes Verfahren zur Bildung normalisierter Spektren und Extraktion von Linien ist in der DE 30 35 757 C2 beschrieben. Ein Verfahren zur Ermittlung des Konfidenzmaßes zeigt die DE 195 42 871 C2. In einer vereinfachten Ausführungsform der zweiten Weckstufe 16 können ein oder zwei der parallelen Signalverarbeitungskanäle 31 bis 33 entfallen, so daß sich der Aufwand für die Signalverarbeitung reduziert.The second wake-up stage 16 has three parallel ones Signal processing channels 31, 32, 33, which in a Analysis and evaluation unit 34 are brought together. Everyone Signal processing channel 31 or 32 or 33 is to the Microphones 14 of an antenna arm 12 or 13 or 14 of the acoustic antenna 10 connected. In each Signal processing channel 31 or 32 or 33 are the amplified output signals of the microphones 14 by means of a Adder 35 added and by means of a band pass 38 or 39 or 40 in the frequency range of vehicle noise filtered. In the analysis and evaluation unit 34, the Spectra of the digitized sum signals formed and therein narrowband signal components, so-called lines, are detected and the Confidence of line detection determined. With sufficient The analysis and evaluation unit 34 generates confidence Slave wake-up signal. A suitable method for education normalized spectra and extraction of lines is in the DE 30 35 757 C2 described. A procedure for determining the DE 195 42 871 C2 shows the measure of confidence. In a simplified embodiment of the second alarm stage 16 can one or two of the parallel signal processing channels 31 to 33 are omitted, so that the effort for Signal processing reduced.

Für den Fall, daß die Mikrofone 14 der akustischen Antenne 10 nicht auf drei sternförmig ausgerichteten, linienförmigen Antennenarmen 11, 12, 13 angeordnet, sondern räumlich beliebig in einem Array plaziert sind und jeder Signalverarbeitungskanal 131, 132, 133 an einer Gruppe von Mikrofonen 14 angeschlossen ist, die beispielsweise jeweils ein Drittel der Gesamtzahl der Mikrofone 14 umfaßt, so erfolgt eine Aufaddierung der kohärenten Ausgangssignale der der Gruppe zugehörigen Mikrofone 14, wozu jeder Addierer 35 bzw. 36 bzw. 37 durch einen sog. Beamformer ersetzt wird, in dem die Mikrofonausgangssignale geeignet phasenverschoben und anschließend aufaddiert werden.In the event that the microphones 14 of the acoustic antenna 10 not on three star-shaped, linear ones Antenna arms 11, 12, 13 arranged, but spatially arbitrary are placed in an array and everyone Signal processing channel 131, 132, 133 on a group of Microphones 14 is connected, for example each comprises a third of the total number of microphones 14, so takes place an addition of the coherent output signals of the Group of associated microphones 14, for which purpose each adder 35 or 36 or 37 is replaced by a so-called beamformer, in which the microphone output signals appropriately out of phase and can then be added together.

Alternativ kann jeder oder aber auch nur ein Signalverarbeitungskanal 31 - 33 der Weckstufe 16 an nur einem Mikrofon 14 angeschlossen sein, wobei dann lediglich die Addierer 35 - 37 entfallen.Alternatively, everyone or just one Signal processing channel 31-33 of wake-up stage 16 on only be connected to a microphone 14, in which case only the Adders 35 - 37 are omitted.

In der dritten Weckstufe 17 werden die Ausgangssignale aller Mikrofone 14 der akustischen Antenne 10 in dem Frequenzbereich von Fahrzeugen gefiltert, wozu ein Bandpaß 41 mit einer schmalen Bandbreite im Frequenzbereich von Fahrzeuggeräuschen vorgesehen ist. Die so gefilterten Ausgangssignale werden digitalisiert und einem sog. Beamformer 42 zugeführt, der durch entsprechende Zeitverzögerung und Addition der zeitverzögerten, digitalisierten Signale Empfangsrichtungen größter Empfindlichkeit, sog. preformed beams, bildet. In der Analyse- und Auswerteeinheit 43 wird das Maximum des Emfangspegels in den verschiedenen preformed beams ermittelt, und durch die Richtung des preformed beams mit dem maximalen Emfangspegel ist die Einfallsrichtung eines Fahrzeuggeräusches und damit der Peilwinkel zum Fahrzeug festgelegt. In der Analyse- und Auswerteeinheit 43 wird nunmehr eine Peilverfolgung durchgeführt und deren Konfidenz bewertet. Bei ausreichender Konfidenz wird das Slave-Wecksignal ausgegeben. Die von den drei Analyse- und Bewertungseinheiten 27, 34 und 43 ausgegebenen Slave-Wecksignale werden in der Verknüpfungseinheit 18 in der vorstehend beschriebenen Weise miteinander verknüpft, und am Ausgang der Verknüpfungseinheit 18 ist das sog. Master-Wecksignal abnehmbar, das zur Aktivierung eines autonomen Überwachungs- oder Bekämpfungssystem benutzt werden kann.In the third wake-up stage 17, the output signals of all Microphones 14 of the acoustic antenna 10 in the frequency range filtered by vehicles, for which a bandpass 41 with a narrow bandwidth in the frequency range of vehicle noise is provided. The output signals filtered in this way are digitized and fed to a so-called beamformer 42 which by appropriate time delay and addition of time-delayed, digitized signals receiving directions greatest sensitivity, so-called preformed beams. In the Analysis and evaluation unit 43 becomes the maximum of Reception level determined in the various preformed beams, and by the direction of the preformed beam with the maximum Receiving level is the direction of incidence of vehicle noise and thus the bearing angle to the vehicle. In the Analysis and evaluation unit 43 now becomes one Direction tracking carried out and their confidence assessed. At the slave wake-up signal is output with sufficient confidence. The three analysis and evaluation units 27, 34 and 43 output slave wake-up signals are in the Linking unit 18 in the manner described above linked together, and at the output of the link unit 18 is the so-called. Master wake-up signal, which is used for Activation of an autonomous surveillance or Control system can be used.

Claims (9)

Verfahren zum Detektieren von sich einem Überwachungsbereich nähernden Fahrzeugen, bei dem die Ausgangssignale mindestens eines zum Empfang der Fahrzeuggeräusche im Überwachungsbereich ausgelegten Sensors signaltechnisch aufbereitet und bezüglich fahrzeuggeräuschspezifischer Merkmale analysiert werden und bei Auffinden solcher Merkmale ein eine Fahrzeugdetektion anzeigendes elektrisches Detektions- oder Wecksignal ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalanalyse in mehreren, voneinander unabhängigen Weckstufen (15, 16, 17) nach qualitativ unterschiedlichen Merkmalen durchgeführt und in jeder Weckstufe(15, 16, 17) nach Extrahieren eines solchen Merkmals mit ausreichender Konfidenz ein Slave-Wecksignal generiert wird und daß die Slave-Wecksignale zu einem das Detektions- oder Wecksignal darstellenden Master-Wecksignal verknüpft werden.Method for detecting oneself Approaching vehicles approaching the surveillance area Output signals at least one for receiving the Vehicle noise designed in the surveillance area Sensors processed and related to signaling characteristics specific to vehicle noise are analyzed and when such features are found, a Electrical detection or vehicle detection indicating Wake-up signal is output, characterized in that that the signal analysis in several, from each other independent wake-up levels (15, 16, 17) according to quality performed different characteristics and in each Alarm stage (15, 16, 17) after extracting one A slave wake-up signal with sufficient confidence is generated and that the slave wake-up signals to a that Master wake-up signal representing detection or wake-up signal be linked. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfung derart erfolgt, daß das Slave-Wecksignal einer Weckstufe (15 bzw. 16) jeweils die nachfolgende Weckstufe (16 bzw. 17) aktiviert und das Slave-Wecksignal der in der Reihenfolge letzten Weckstufe (17) das Master-Wecksignal darstellt. A method according to claim 1, characterized in that the linkage is such that the slave wake-up signal one wake-up level (15 or 16) the following Alarm stage (16 or 17) activated and the slave alarm signal the last wake-up stage (17) the master wake-up signal represents. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfung derart erfolgt, daß die Slave-Wecksignale der Weckstufen (15, 16, 17) durch eine konfidenzgewichtete Verknüpfung das Master-Wecksignal generieren.A method according to claim 1, characterized in that the linkage is such that the slave wake-up signals the alarm levels (15, 16, 17) by a Confidence-weighted link the master wake-up signal to generate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor eine akustische Antenne (10) mit einer Vielzahl von Mikrophonen (14) verwendet wird und die Weckstufen (15,16,17) an den Mikrophonausgang eines Mikrophons (14) und/oder an die Mikrophonausgänge mindestens einer Mikrophongruppe (11 bzw. 12 bzw. 13) angeschlossen werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that an acoustic antenna as a sensor (10) with a variety of microphones (14) used and the alarm levels (15,16,17) to the Microphone output of a microphone (14) and / or to the Microphone outputs of at least one microphone group (11th or 12 or 13). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Ausgangsignal eines Mikrofons (14) zwei zeitabhängige Pegelsignale erzeugt werden, von denen das erste Pegelsignal durch eine breitbandige Filterung, Gleichrichtung und Integration mit einer an Fahrzeuggeräuschen angepaßten langen Zeitkonstante und das zweite Pegelsignal durch eine schmalbandige Filterung, Gleichrichtung und Integration mit einer an ein prädiktives Ereignis im Überwachungsbereich, z. B. Knall oder Windböen, angepaßten langen Zeitkonstanten gewonnen wird, daß das zweite Pegelsignal auf Signalspitzen (Peaks) analysiert und die Konfidenz der Peakerkennung bewertet wird, daß in dem ersten Pegelsignal der Hintergrundpegel und die Anteile von Fahrzeuggeräuschen geschätzt und die Konfidenz der Fahrzeuggeräusch-Erkennung bewertet wird, wobei die Schätzung durch die Konfidenzen von Peakerkennung und Fahrzeugeräuscherkennung beeinflußt wird, und daß das Slave-Wecksignal bei ausreichender Konfidenz der Fahrzeuggeräuscherkennung ausgegeben wird. A method according to claim 4, characterized in that two from the output signal of a microphone (14) time-dependent level signals are generated, of which the first level signal through broadband filtering, Rectification and integration with one Long time constant and vehicle noise adjusted the second level signal through a narrowband Filtering, rectification and integration with one a predictive event in the surveillance area, e.g. B. Bang or gusts of wind, adjusted long time constants is obtained that the second level signal on Signal peaks (peaks) analyzed and the confidence of the Peak detection is evaluated in the first Level signal the background level and the proportions of Vehicle noise is estimated and the confidence of the Vehicle noise detection is rated, the Estimate by the confidence of peak detection and Vehicle noise detection is affected, and that Slave wake-up signal if there is sufficient confidence in the Vehicle noise detection is output. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere oder alle Ausgangssignale der Mikrofone (14) mindestens einer Mikrofongruppe (11 bzw. 12 bzw. 13) der akustischen Antenne (10) kohärent aufaddiert und die Summensignale im Frequenzbereich von Fahrzeuggeräuschen gefiltert werden, daß im Spektrum der digitalisierten Summensignale schmalbandige Signalanteile, sog. Linien, detektiert werden und daß die Konfidenz der Linienerkennung ermittelt und bei ausreichender Konfidenz das Slave-Wecksignal ausgegeben wird.A method according to claim 4 or 5, characterized in that that several or all output signals of the microphones (14) at least one microphone group (11 or 12 or 13) of the acoustic antenna (10) added coherently and the Sum signals in the frequency range of vehicle noise be filtered that in the spectrum of digitized Sum signals narrow-band signal components, so-called lines, be detected and that the confidence of the Line detection determined and with sufficient confidence the slave wake-up signal is output. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofone (14) auf drei sternförmig angeordneten, um gleiche Drehwinkel zueinander versetzten, stabförmigen Antennenarmen (11, 12, 13) mit Abstand voneinander nebeneinander aufgereit werden und daß jeweils die auf einem Antennenarm (11 bzw. 12 bzw. 13) plazierten Mikrofone (14) zu einer Mikrofongruppe zusammengefaßt werden.A method according to claim 6, characterized in that the microphones (14) on three arranged in a star shape same angle of rotation offset from each other, rod-shaped Antenna arms (11, 12, 13) at a distance from each other be ridden side by side and that each one on an antenna arm (11 or 12 or 13) Microphones (14) combined into a microphone group become. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, d.h. daß das Ausgangssignal mindestens eines Mikrofons (14) im Frequenzbereich von Fahrzeuggeräuschen gefiltert wird, daß im Spektrum des digitalisierten Ausgangssignals schmalbandige Signalanteile, sog. Linien, detektiert werden und daß die Konfidenz der Linienerkennung ermittelt und bei ausreichender Konfidenz das Slave-Wecksignal ausgegeben wird.A method according to claim 4 or 5, i.e. that this Output signal of at least one microphone (14) in the Frequency range of vehicle noise is filtered, that in the spectrum of the digitized output signal narrowband signal components, so-called lines, are detected and that the confidence of line detection determined and with sufficient confidence the slave wake-up signal is issued. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale aller Mikrofone (14) der akustischen Antenne (10) in dem Frequenzbereich von Fahrzeuggeräuschen gefiltert und durch Addition der entsprechend zeitverzögerten, digitalisierten Signale Richtungen größter Emfangsempfindlichkeit, sog. preformed beams, gebildet werden, daß die Einfallsrichtung von Fahrzeuggeräuschen bestimmt (gepeilt) wird und daß eine Peilverfolgung durchgeführt und deren Konfidenz bewertet und bei ausreichender Konfidenz das Slave-Wecksignal ausgegeben wird.Method according to one of claims 4 to 8, characterized characterized that the output signals of all microphones (14) the acoustic antenna (10) in the frequency range filtered by vehicle noise and by adding the correspondingly delayed, digitized signals Directions of greatest receptivity, so-called preformed beams that are formed Direction of incidence of vehicle noise determined (DF) and that a DF tracking is carried out and their confidence assessed and if sufficient Confidence the slave wake-up signal is issued.
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