EP2425269A1 - Device and method for direction finding by listening - Google Patents

Device and method for direction finding by listening

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Publication number
EP2425269A1
EP2425269A1 EP10716335A EP10716335A EP2425269A1 EP 2425269 A1 EP2425269 A1 EP 2425269A1 EP 10716335 A EP10716335 A EP 10716335A EP 10716335 A EP10716335 A EP 10716335A EP 2425269 A1 EP2425269 A1 EP 2425269A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
audio signal
main
signals
listening
operator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10716335A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan-Philip Schwarz
Heiko Schmidt
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.)
Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
Atlas Elektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Elektronik GmbH filed Critical Atlas Elektronik GmbH
Publication of EP2425269A1 publication Critical patent/EP2425269A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/808—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/8083—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems determining direction of source
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S3/801—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/56—Display arrangements
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/013—Eye tracking input arrangements

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for listening by means of acoustic monitoring of at least one Horchsektors, which is located in a monitorable by means of a sonar monitoring level, according to the preamble of claim 1 and 8, respectively.
  • a conventional sonar system is used to locate underwater objects. Locating by means of passive sonar is possible if the object is or has a noise source that emits water sound signals that can be received by the sonar system. With active sonar water sound signals are sent in the direction of an object, reflected by the object and then received by the sonar system.
  • the conventional sonar system has at least one receiving antenna with a multiplicity of water sound receivers, for example electroacoustic transducers, which generate electrical reception signals in response to received water sound signals or water sound waves and provide them to a direction generator.
  • water sound receivers for example electroacoustic transducers
  • the direction generator of the known sonar system generates directional signals from the received signals of the waterborne sound receivers by delaying the received signals for a plurality of main reception directions depending on the transducer location and combining them into group signals or the direction signals. Each directional signal is therefore assigned a main receiving direction.
  • the main receiving direction points in the direction of the maximum reception of the main lobe of a directional characteristic of the sonar. In a horizontally oriented receiving antenna, the main receiving direction denotes a bearing angle in the horizontal plane.
  • the directional signals provided by the direction generator are usually - after further signal processing - provided to a display means for visual presentation, are influenced on the direction signals according to their sound level. If the directional characteristic points to an object or a sound source, the received sound level is greater than the sound levels of adjacent directional characteristics.
  • the known sonar system has an audio signal processing unit which generates a mono audio signal from a direction signal. All direction signals together determine the monitoring level that can be monitored by means of the sonar system, while the direction signal used to form the audio signal or the main reception direction assigned to the direction signal defines an actually acoustically monitored listening sector. The listening sector is thus acoustically reproduced by means of the mono audio signal, whereby a spatial resolution or bearing within the listening sector in the mono audio signal is not possible.
  • US Pat. No. 6,885,612 B2 and DE 15 668 57 A disclose devices which generate a stereo audio signal from a plurality of directional signals by means of suitable signal processing.
  • the listening sector or the monitoring level is acoustically imaged by means of the stereo audio signal such that a spatial resolution or bearing within the listening sector or within the monitoring plane is possible.
  • Means or methods for adjusting the Horchsektors do not show these known devices.
  • a device which has a Schohorchidesseinstellstoff, by means of which a lying in the Horchsektor Haupthorch512 by pivoting against an antenna fixed Reference direction is adjustable. If in this known sonar system only one direction signal determines the listening sector and thus made audible, the Feldhorch512 is identical to the lying in the listening sector main receiving direction.
  • the known Haupthorchidesseinstellstoff is a trackball that can be rotated by an operator, wherein the Haupthorchides shifts and the succession of the different main receiving directions associated signals acoustically, for example.
  • a headphone By means of a headphone, can be played. By listening to sound levels of adjacent directional characteristics thus a noise source can be targeted.
  • the trackball for adjusting the bearing angle is often used in known sonar systems for other purposes, in particular for setting other parameters. It must therefore be switched between different functions of the trackball, which is time consuming and complicated. In addition, it is time consuming to set by means of the trackball successively comparatively far away from each other Stilhorch512en because the trackball this comparatively far has to be rotated, the operator may need several times implement the trackball serving hand. Finally, the mass of the trackball hinders fast and precise navigation between different main horns.
  • the invention is therefore based on the object to improve the setting of the main hearing direction.
  • the invention solves this problem with a device according to claim 1 and with a method according to claim 8.
  • the invention has recognized that the adjustment of the main hearing aid is simplified with a device having a viewing direction detection means by means of which a viewing direction, in particular main viewing direction, of one or both eyes of an operator is detectable, and in which the main body - A -
  • Tungseinstellstoff is formed such that by means of the Haupthorchidess- adjustment means the Haupthorchtechnisch in dependence on the detected line of sight is adjustable.
  • the invention makes use of the fact that the operator can swivel his viewing direction quickly and focus very precisely on a target. As a rule, it makes little or no difference whether the viewing direction is pivoted to a neighboring or more distant target. A pivoting of the viewing direction to a farther away target thereby causes a pivoting of the main horch device to a farther away main hurdle.
  • the operator can adjust an adjacent main direction by means of the line of sight detection means and the main cursor adjusting means substantially as fast as a main direction further away. In any case, a fast, simple and precise adjustment of the main direction is possible.
  • the viewing direction detection means is, for example, a so-called eye tracker, which is preferably arranged stationary relative to the sonar system, but alternatively can also be fixed to the head of the operator or to a device carried on his head. In the latter case, it is advantageous to project an image on which targets are to be selected by detecting the viewing direction on the retina of the operator and to detect, in addition to the viewing direction, a position and orientation of the head in the space in which a target is fixed ,
  • the viewing direction detection means when the viewing direction detection means is arranged stationary in space, the viewing direction detection means must first detect the eye or the eyes of the operator in order to be able to determine the viewing direction based on details of the eye, for example the position of the pupil.
  • Either the line of sight detection means or the eye tracker is aimed specifically at the eye of the operator and is actively readjusted in its orientation when the operator changes his position in the room.
  • an area which is larger than the eye of the operator is optically detected and by means of image processing means first detects the eye in the detected area and then the line of sight.
  • a set main direction is not adjusted in every case when the viewing direction detecting means detects a change in the viewing direction of the operator.
  • the operator is supposed to have the opportunity to focus on other things without the main hurdle being obstructed. Therefore, it can be provided that the main hurdle can only be readjusted if at the same time another operating element, for example a push-button, is actuated.
  • a pattern may be detected after the gaze direction changes in a given time and / or is directed to a particular destination, the device only in response to such a known pattern restores the main orchestration. For example, after having previously focused his gaze on a particular target for a predetermined period of time, the operator subsequently causes the gaze to be adjusted to a predetermined confirmation target or blinks or gazes at a particular pattern. Alternatively, the longer fixing of a target for adjusting the main direction may be sufficient and a simultaneous or subsequent confirmation or input omitted.
  • the main title setting means controls the direction generator and / or the audio signal processing unit appropriately.
  • the sonar system can have more than one direction generator and / or more than one audio signal processing unit, so that the invention is not limited to use in sonar systems with only one single directional device or a single audio signal processing unit. If the sonar system according to the claims "has a" direction generator or “an” audio signal processing unit, then “a” or “one” is thus not to be understood as a number word but as an indefinite article. Overall, the invention makes it possible to quickly and inexpensively locate different objects or sound sources in the water. The operator does not need to use his hands to set the main direction and therefore has his hands free for other tasks. The trackball can also be used for other tasks.
  • the device has an optical display means on which the monitoring plane can be imaged at least partially optically.
  • the visual display means is for example a monitor, screen or display.
  • the display means may comprise a plurality of monitors, screens or displays, which are preferably arranged side by side and / or one above the other and are part of a console or form this console.
  • the device is designed such that a viewing position crossing the viewing direction can be detected on the display means.
  • symbols assigned to objects or sound sources on the display means are plotted in chronological order above the bearing angle associated with the respective object.
  • the target of the viewing direction or a viewing position may be such a symbol displayed on the display means.
  • the viewing direction crosses the display means in this viewing position.
  • the gaze position is detected by the gaze direction detecting means.
  • the main hearing adjusting means sets the listening direction depicted on the display means at this viewing position as a new main guide.
  • all noise sources located in the surveillance sector can be displayed on the display means automatically, for example in the form of symbols.
  • the operator can quickly and purposefully aim the symbols with his gaze, thereby selecting a listening sector and then selectively listening to the audio signals provided by the direction generator together with the audio signal processing unit for the thus selected main hearing device.
  • an audio Peil Attacher representing the Haupthorchraum is displayed.
  • the operator can thus recognize at which bearing angle the main hearing direction is currently set or where the main hearing direction is relative to objects displayed on the display means.
  • the audio Peil Attacher can be symbolized, for example, graphically by a dash.
  • the images or symbols of the objects located in the main direction can be visually emphasized graphically, for example by a specific color or its surroundings, for example likewise by a specific color, as the audio direction finder.
  • the audio signal is a, in particular binaural, stereo audio signal that can be reproduced via a stereo headset and spans an acoustic imaging plane, wherein the listening sector is imaged on a lying in the image plane acoustic imaging sector.
  • the operator wearing the stereo headset therefore receives direction information about the noise sources within the selected listening sector via the stereo audio signal. For example, a signal from a noise source is delayed to the right ear of the operator when the noise source is located to the left of the Haupthorchcardi in the listening sector.
  • a signal from a noise source is delayed to the right ear of the operator when the noise source is located to the left of the Haupthorchcardi in the listening sector.
  • several objects in the listening sector can not only be distinguished from each other. Instead, it is also possible, for example, to determine an order of these objects as a function of an angle relative to the antenna-fixed reference direction.
  • the device has an input means, in particular trackball, for controlling a spreading factor of an audio loupe, wherein the device is designed such that the opening angle of the imaging sector can be changed with respect to the opening angle of the listening sector as a function of this spreading factor.
  • This development of the invention allows a particularly detailed and efficient Horchpeilung of Objects.
  • the listening sector is mapped onto the acoustic imaging sector in the acoustic imaging plane.
  • the opening angle of this imaging sector can now be changed, in particular magnified, by means of the trackball or alternatively by means of another input device.
  • a more accurate acoustic separation of objects is possible, as also increase the angle between directions from which the sounds associated with the objects seem to come for the operator.
  • the direction generator generates two directional signals with main reception directions arranged at a minimum offset from each other but directed to a same destination by direction-dependent time delay and consequent accumulation of different subsets of the received signals, whereby subsequently the audio signal processing unit uses these direction signals alone or together with further direction signals to output the stereo signals. Audio signal generated.
  • an efficient focus on a target for generating the stereo audio signal is possible.
  • reception signals can be used by one receiving antenna or by a plurality of receiving antennas, such as, for example, a cylinder base or a side or linear antenna, etc.
  • the device comprises an operator-portable acceleration sensor, in particular SD acceleration sensor for detecting accelerations during movements of the operator, wherein the device is designed such that the main direction of torsion in response to the detected accelerations with respect to the antenna fixed reference direction is pivotable.
  • FIG. 1 shows a control panel with the device according to the invention for Horchpeilung together with the operator.
  • FIG. 2 shows an illustration of a monitoring plane which can be monitored by means of a sonar system and an acoustic image of a listening sector located in the monitoring plane on an acoustic imaging sector located in an acoustical imaging plane and
  • FIG. 2 shows an illustration of a monitoring plane which can be monitored by means of a sonar system and an acoustic image of a listening sector located in the monitoring plane on an acoustic imaging sector located in an acoustical imaging plane
  • Fig. 3 is a block diagram for illustrating the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows an operating console 2 for operating a sonar system installed, for example, in a submarine, as well as an operator 4, which uses a device 6 described herein according to an embodiment of the invention for listening in accordance with the method described herein.
  • the solar array has an image forming device 8 and an audio signal processing unit 10, which receive and process received signals from a receiving antenna of the sonar system, not shown here.
  • the direction generator 8 forms direction signals which are all or partly transferred to the audio signal processing unit 10 and processed there to form an audio signal.
  • the audio signal acoustically depicts a listening sector located in a monitoring plane which can be monitored by means of the sonar installation.
  • the device 6 has a viewing direction detection means 12 which is directed to an eye 14 or the eyes of the operator 4.
  • the viewing direction detection means 12 is a so-called eye tracker which detects a viewing direction 16 of the eye 14.
  • a detection direction 18 is detected by the viewing direction detection means 12 to the eye 14 and readjusted during movements of the operator 4, if necessary, so that the detection direction 18 - as far as possible - remains directed to the eye 14 of the operator 4.
  • a distance between the viewing direction detection means 12 and the eye 14 of the operator 4 is also detected.
  • the device 6 calculates from the detected detection direction, from the distance of the viewing direction detection means 12 to the eye 14 and from the determined line of sight 16 together with a known arrangement of the viewing direction detection means 12 relative to a display means 20 designated as a viewing position 22 intersection of the viewing direction 16 with the display means 20 or with a surface of the display means 20th
  • the display means 20 may be part of a console and may have one or more monitors or displays or other means of graphical representation.
  • the apparatus 6 further comprises a main alignment adjusting means 24 which adjusts the main direction of hearing in dependence on the detected viewing direction 16 or on the calculated viewing position 22, respectively.
  • the audio signal may be a mono audio signal or a, in particular binaural, stereo audio signal.
  • the audio signal is a mono audio signal
  • single or multiple directional signals with different main reception directions are processed to the mono audio signal, the direction signals being selected by the viewing direction 16 or the viewing position 22 of the operator 4, from which generates the mono audio signal becomes.
  • the adjustment of the main hearing direction in conjunction with an actuation of an input means 24, which is designed here as a trackball, and / or in connection with the operation of at least one, for example, designed as a button, operating element 26.
  • a means the viewing direction 16 input confirmed.
  • the selection of an area is also possible, for example, by keeping the operating element 26 pressed at a first viewing position while the viewing direction 16 pivots to a second viewing position and then releasing it.
  • the number of listeners located to the left and right of the main guide, which are used to form the mono audio signal could be changed by turning the trackball 24 so that a larger or smaller area around the main listener can be heard.
  • the stereo audio signal according to the illustrated embodiment has a left and a right signal.
  • a binaural display device such as a stereo headset 28
  • attenuation and / or delay of the left and right audio signals is substantially as if the operator 4 wearing the stereo headset 28 were at the location of the stereo headset Receiving antenna are located, look or listen in the direction of the Haupthorchraum and perceive incoming water sound signals as airborne sound signals through his two ears. Consequently, a two-dimensional acoustic impression can be produced by the operator by means of the stereo audio signal.
  • the Haupthorch512 which could possibly also be outside of Horchsektors, is thus that of a directional characteristic belonging main receiving direction, which is associated with a direction signal or would be weighted or delayed for the formation of the left audio signal as well as for the Formation of the right audio signal.
  • a main sounding audio-bearing pointer 30 is shown, which serves the operator 4 for orientation, in which direction he is listening.
  • the Horchrich tion relative to detected targets or possibly indicated cardinal directions or relative to the submarine having the sonar system can be determined.
  • a 3D accelerometer 32 is attached to the stereo headphone 28. Accelerations and thus also turning or pivoting of the head of the operator 4 can be detected by means of the 3D accelerometer 32 and transmitted in the form of signals to the device 6, which performs a fine adjustment of the main direction in response to these signals. By turning or swiveling its head, the operator 4 can thus distinguish from one another even better closely situated targets or noise sources and recognize their arrangement in the monitoring plane or in the listening sector.
  • FIG. 2 shows the image A of a listening sector 34 in a monitoring plane UE on an imaging sector 36 in the imaging plane AE which can be acoustically extracted by the stereo headphone 28 according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
  • the receiving antenna 38 is a linear antenna. Alternatively, however, it is also possible for example to provide an antenna with a cylinder-like base or a combination of a plurality of possibly different antennas.
  • a transverse direction to the receiving antenna 38 determines an antenna-fixed reference direction BR.
  • Each main reception direction HR points in the direction of the maximum reception of the main lobe (in FIG. 2 shown as directional characteristics R) of the assigned directional characteristic R. Any auxiliary lobes with secondary reception maxima and secondary frequencies associated with them are indicated. The starting points are not shown graphically and will not be considered further here.
  • the viewing direction detection means 12 detects the viewing direction 16 of the operator 4.
  • the device 6, as described adjusts the already mentioned and for the first time designated main whip 44.
  • the Haupthorchides 44 agrees in this embodiment with the antenna fixed reference direction BR match. If, however, the operator pivots his viewing position, for example, to a position to the left of the displayed audio Peil Attacher and the device 6 thereafter restores the Haupthorchides, results in a new Haupthorch512, opposite to the Hauptthorch512 shown in Fig. 2 44 and against the antenna fixed reference direction BR is pivoted.
  • the Kleinhorchcardi 44 is located in the middle of the Horchsektors 34 and thus divides the opening angle 46 of the Horchsektors 34 into two equal partial angle.
  • the exemplary embodiment shows a 1: 1 mapping of the listening sector 34 onto the imaging sector 36.
  • the main guide 44 is imaged into an imaged main guide 44 'in the imaging plane AE.
  • the depicted main horn 44 'lies in the midplane between two shells 48 and 50 of the stereo headphone 28, i. in the plane which perpendicularly intersects the connecting line of the respective acoustic centers of the earphone shells 46, 48 in the middle of this connecting line.
  • the opening angle 52 of the imaging sector 36 is equal to the opening angle 46 of the listening sector 34.
  • the opening angle 52 of the imaging sector 36 can be changed with respect to the opening angle 46 of the listening sector 34 as a function of a spreading factor.
  • the spreading factor has the value 1. An enlargement of the spreading factor leads to an increase in the opening angle. kels 52 of the imaging sector 36 with respect to the opening angle 46 of the Horchsektors 34, so that the function of an audio magnifying glass results.
  • the operator 4 can thus use one of his free hands to acoustically zoom into the listening sector 34 by means of the trackball 24 and thus obtain an improved spatial resolution of noise sources detectable in the listening sector 34.
  • FIG. 3 shows a block diagram for illustrating the method 54 according to the invention which has not yet been described and according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the viewing direction 16 of the operator 4 is detected by the input means or eye tracker 24 and transmitted in the form of line of sight signals 56 to the main horchidesseinstellstoff 23.
  • the Haupthorchiquesseinstellstoff 23 acts as a converter and determined with the viewing direction signals 56, if necessary in conjunction with other known and / or determined parameters, such as dimensions of the control panel 2, the arrangement of the display means 20 on the control panel 2 and / or the position of the operator 4 relative to the operating console 2, the gaze position 22, in particular on the display means 20.
  • This gaze position 22 is transmitted in the form of signals to the direction generator 8 and, if necessary, further directional formers.
  • the direction generator 8 transmits individual, multiple or all direction signals 58 to the audio signal processing unit 10 in accordance with the viewing position 22.
  • the direction signals 58 may be formed by adding up direction-dependent weighted and / or delayed received signals.
  • the audio signal processing unit 10 generates the as yet unnamed audio signal 60, which may be a mono audio signal or a stereo audio signal.
  • the stereo audio signal 60 is played to the operator 4 via the stereo headphone 28.
  • the stereo audio signal 60 can also be reproduced via another stereo playback device, wherein, however, if the audio signal 60 is a binaural audio signal, an unaltered binaural audio impression is produced exclusively when the binaural audio signal is reproduced.
  • ral audio signal 60 can be achieved via a binaural reproduction device, such as the stereo headphone 28.
  • the audio signal 60 is a mono audio signal, this can be reproduced either via the stereo headset 28, for example with identical signals for the left shell 48 and the right shell 50. Alternatively, however, a single shell or a single loudspeaker is sufficient for the reproduction of the mono audio signal.
  • the invention thus enables a fast and comfortable setting of the main hurdle 44 or a bearing angle, which requires less manual operations of controls compared to the prior art, so that an operator 4 at least temporarily his hands for the operation of other controls or for controlling has additional functions.

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Abstract

The invention relates to a device (6) and a method (54) for acoustically monitoring at least one listening sector (34), which lies in a monitoring plane (UE) that can be monitored by means of a sonar system. The sonar system comprises a receiving antenna (38) having a plurality of underwater sound receivers (40), wherein by means of the receiving antenna (38), underwater sound signals can be received and received signals can be generated from the underwater sound signals. The sonar system further comprises a direction generator (8) and an audio signal processing unit (10), which together can be used to generate an audio signal (60) that acoustically reproduces the listening sector (42) from the incoming signals. The device (6) comprises a main listening direction setting means (23), by means of which a main listening direction (44) lying in the monitoring plane (UE) can be adjusted by swiveling relative to a reference direction (BR) fixed to the antenna. According to the invention, the device (6) comprises a line of sight detection means (12), by means of which a line of sight (16) of one eye (14) or both eyes of an operator (4) can be detected. In addition, the main listening direction setting means (23) is designed in such a way that by means of the main listening direction setting means (23), the main listening direction (44) can be set according to the detected line of sight (16) so that the invention enables a simple setting of the main listening direction (44) or of a direction angle.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Horchpeilung Apparatus and method for listening
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Horchpeilung mittels akustischer Überwachung wenigstens eines Horchsektors, der in einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene liegt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8.The invention relates to a device and a method for listening by means of acoustic monitoring of at least one Horchsektors, which is located in a monitorable by means of a sonar monitoring level, according to the preamble of claim 1 and 8, respectively.
Eine herkömmliche Sonaranlage wird zur Ortung von Objekten unter Wasser eingesetzt. Eine Ortung mittels passivem Sonars ist möglich, wenn das Objekt eine Geräuschquelle ist bzw. aufweist, die von der Sonaranlage empfangbare Wasserschallsignale aussendet. Bei aktivem Sonar werden Wasserschallsignale in Richtung eines Objekts gesendet, von dem Objekt reflektiert und nachfolgend mittels der Sonaranlage empfangen.A conventional sonar system is used to locate underwater objects. Locating by means of passive sonar is possible if the object is or has a noise source that emits water sound signals that can be received by the sonar system. With active sonar water sound signals are sent in the direction of an object, reflected by the object and then received by the sonar system.
Zum Empfang der Wasserschallsignale weist die herkömmliche Sonaranlage wenigstens eine Empfangsantenne mit einer Vielzahl von Wasserschallaufneh- mern, beispielsweise elektroakustischen Wandlern, auf, die in Erwiderung auf empfangene Wasserschallsignale bzw. Wasserschallwellen elektrische Empfangssignale generieren und einem Richtungsbildner bereitstellen.To receive the water sound signals, the conventional sonar system has at least one receiving antenna with a multiplicity of water sound receivers, for example electroacoustic transducers, which generate electrical reception signals in response to received water sound signals or water sound waves and provide them to a direction generator.
Der Richtungsbildner der bekannten Sonaranlage generiert Richtungssignale aus den Empfangssignalen der Wasserschallaufnehmer, indem er die Empfangssignale für mehrere Hauptempfangsrichtungen abhängig vom Wandlerort verzögert und zu Gruppensignalen bzw. den Richtungssignalen zusammenfasst. Jedem Richtungssignal ist daher eine Hauptempfangsrichtung zugeordnet. Die Hauptempfangsrichtung weist in Richtung des Empfangsmaximums der Hauptkeule einer Richtcharakteristik der Sonaranlage. Bei einer horizontal ausgerichteten Empfangsantenne bezeichnet die Hauptempfangsrichtung einen Peilwinkel in der Horizontalebene.The direction generator of the known sonar system generates directional signals from the received signals of the waterborne sound receivers by delaying the received signals for a plurality of main reception directions depending on the transducer location and combining them into group signals or the direction signals. Each directional signal is therefore assigned a main receiving direction. The main receiving direction points in the direction of the maximum reception of the main lobe of a directional characteristic of the sonar. In a horizontally oriented receiving antenna, the main receiving direction denotes a bearing angle in the horizontal plane.
Die vom Richtungsbildner bereitgestellten Richtungssignale werden üblicherweise - nach einer weiteren Signalverarbeitung - einem Anzeigemittel zur visuellen Darstellung bereitgestellt, auf dem Richtungssignale entsprechend ihrem Schallpegel beeinflusst werden. Wenn die Richtcharakteristik auf ein Objekt bzw. eine Schallquelle weist, ist der empfangene Schallpegel größer als die Schallpegel benachbarter Richtcharakteristiken.The directional signals provided by the direction generator are usually - after further signal processing - provided to a display means for visual presentation, are influenced on the direction signals according to their sound level. If the directional characteristic points to an object or a sound source, the received sound level is greater than the sound levels of adjacent directional characteristics.
Ferner weist die bekannte Sonaranlage eine Audio-Signalverarbeitungseinheit auf, die aus einem Richtungssignal ein Mono-Audiosignal generiert. Alle Rich- tungssignale zusammen legen dabei die mittels der Sonaranlage überwachbare Überwachungsebene fest, während das zur Bildung des Audiosignals verwendete Richtungssignal bzw. die dem Richtungssignal zugeordnete Hauptempfangsrichtung einen tatsächlich akustisch überwachten Horchsektor festlegt. Der Horchsektor wird somit mittels des Mono-Audiosignals akustisch abgebildet, wo- bei eine Ortsauflösung bzw. Peilung innerhalb des Horchsektors bei dem Mono- Audiosignal nicht möglich ist.Furthermore, the known sonar system has an audio signal processing unit which generates a mono audio signal from a direction signal. All direction signals together determine the monitoring level that can be monitored by means of the sonar system, while the direction signal used to form the audio signal or the main reception direction assigned to the direction signal defines an actually acoustically monitored listening sector. The listening sector is thus acoustically reproduced by means of the mono audio signal, whereby a spatial resolution or bearing within the listening sector in the mono audio signal is not possible.
Aus US 6,885,612 B2 und DE 15 668 57 A sind Einrichtungen bekannt, die aus mehreren Richtungssignalen mittels geeigneter Signalverarbeitung ein Stereo- Audiosignal generieren. Der Horchsektor bzw. die Überwachungsebene wird mittels des Stereo-Audiosignals derart akustisch abgebildet, dass eine Ortsauflösung bzw. Peilung innerhalb des Horchsektors bzw. innerhalb der Überwachungsebene möglich ist. Mittel oder Verfahren zum Einstellen des Horchsektors zeigen diese bekannten Einrichtungen nicht.US Pat. No. 6,885,612 B2 and DE 15 668 57 A disclose devices which generate a stereo audio signal from a plurality of directional signals by means of suitable signal processing. The listening sector or the monitoring level is acoustically imaged by means of the stereo audio signal such that a spatial resolution or bearing within the listening sector or within the monitoring plane is possible. Means or methods for adjusting the Horchsektors do not show these known devices.
Bei der o.g. bekannten Sonaranlage ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein Haupthorchrichtungseinstellmittel aufweist, mittels dem eine in dem Horchsektor liegende Haupthorchrichtung durch Schwenken gegenüber einer antennenfesten Bezugsrichtung einstellbar ist. Wenn bei dieser bekannten Sonaranlage nur ein Richtungssignal den Horchsektor festlegt und somit hörbar gemacht wird, ist die Haupthorchrichtung identisch mit der in dem Horchsektor liegenden Hauptempfangsrichtung.In the above-mentioned known sonar system, a device is provided which has a Haupthorchrichtungseinstellmittel, by means of which a lying in the Horchsektor Haupthorchrichtung by pivoting against an antenna fixed Reference direction is adjustable. If in this known sonar system only one direction signal determines the listening sector and thus made audible, the Haupthorchrichtung is identical to the lying in the listening sector main receiving direction.
Das bekannte Haupthorchrichtungseinstellmittel ist ein Trackball, der von einem Bediener gedreht werden kann, wobei sich die Haupthorchrichtung verschiebt bzw. nacheinander die den unterschiedlichen Hauptempfangsrichtungen zugeordneten Signale akustisch, bspw. mittels eines Kopfhörers, wiedergegeben werden können. Durch Abhören von Schallpegeln benachbarter Richtcharakteristiken kann somit eine Geräuschquelle eingepeilt werden.The known Haupthorchrichtungseinstellmittel is a trackball that can be rotated by an operator, wherein the Haupthorchrichtung shifts and the succession of the different main receiving directions associated signals acoustically, for example. By means of a headphone, can be played. By listening to sound levels of adjacent directional characteristics thus a noise source can be targeted.
Der Trackball zum Einstellen des Peilwinkels wird bei bekannten Sonaranlagen oftmals für weitere Zwecke, insbesondere zum Einstellen weiterer Parameter, verwendet. Es muss daher zwischen unterschiedlichen Funktionsweisen des Trackballs umgeschaltet werden, was zeitaufwendig und kompliziert ist. Darüber hinaus ist es zeitaufwendig, mittels des Trackballs nacheinander vergleichsweise weit voneinander entfernt liegende Haupthorchrichtungen einzustellen, da der Trackball hierfür vergleichsweise weit gedreht werden muss, wobei der Bediener möglicherweise mehrfach seine den Trackball bedienende Hand umsetzen muss. Schließlich behindert die Masse des Trackballs ein schnelles und präzises Navigieren zwischen unterschiedlichen Haupthorchrichtungen.The trackball for adjusting the bearing angle is often used in known sonar systems for other purposes, in particular for setting other parameters. It must therefore be switched between different functions of the trackball, which is time consuming and complicated. In addition, it is time consuming to set by means of the trackball successively comparatively far away from each other Haupthorchrichtungen because the trackball this comparatively far has to be rotated, the operator may need several times implement the trackball serving hand. Finally, the mass of the trackball hinders fast and precise navigation between different main horns.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Einstellen der Haupt- horchrichtung zu verbessern.The invention is therefore based on the object to improve the setting of the main hearing direction.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und mit einem Verfahren nach Anspruch 8.The invention solves this problem with a device according to claim 1 and with a method according to claim 8.
Die Erfindung hat erkannt, dass sich das Einstellen der Haupthorchrichtung mit einer Vorrichtung vereinfacht, die ein Blickrichtungsdetektionsmittel aufweist, mittels dem eine Blickrichtung, insbesondere Hauptblickrichtung, eines oder beider Augen eines Bedieners detektierbar ist, und bei der das Haupthorchrich- - A -The invention has recognized that the adjustment of the main hearing aid is simplified with a device having a viewing direction detection means by means of which a viewing direction, in particular main viewing direction, of one or both eyes of an operator is detectable, and in which the main body - A -
tungseinstellmittel derart ausgebildet ist, dass mittels des Haupthorchrichtungs- einstellmittels die Haupthorchrichtung in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung einstellbar ist.Tungseinstellmittel is formed such that by means of the Haupthorchrichtungs- adjustment means the Haupthorchrichtung in dependence on the detected line of sight is adjustable.
Die Erfindung nutzt die Tatsache, dass der Bediener seine Blickrichtung schnell verschwenken und sehr präzise auf ein Ziel fokussieren kann. Dabei macht es in der Regel keinen oder kaum einen Unterschied, ob die Blickrichtung zu einem benachbarten oder weiter entfernt liegenden Ziel verschwenkt wird. Ein Verschwenken der Blickrichtung zu einem weiter entfernt liegenden Ziel bewirkt da- bei ein Verschwenken der Haupthorchrichtung zu einer weiter entfernt liegenden Haupthorchrichtung. Folglich kann der Bediener mittels des Blickrichtungsdetek- tionsmittels und des Haupthorchrichtungseinstellmittels eine benachbarte Haupthorchrichtung im Wesentlichen so schnell einstellen wie eine weiter entfernt liegende Haupthorchrichtung. In jedem Fall ist ein schnelles, einfaches und präzi- ses Einstellen der Haupthorchrichtung möglich.The invention makes use of the fact that the operator can swivel his viewing direction quickly and focus very precisely on a target. As a rule, it makes little or no difference whether the viewing direction is pivoted to a neighboring or more distant target. A pivoting of the viewing direction to a farther away target thereby causes a pivoting of the main horch device to a farther away main hurdle. As a result, the operator can adjust an adjacent main direction by means of the line of sight detection means and the main cursor adjusting means substantially as fast as a main direction further away. In any case, a fast, simple and precise adjustment of the main direction is possible.
Das Blickrichtungsdetektionsmittel ist beispielsweise ein sog. Eye-Tracker, der vorzugsweise ortsfest relativ zur Sonaranlage angeordnet ist, alternativ jedoch auch am Kopf des Bedieners oder an einer an seinem Kopf getragenen Einrich- tung fixiert sein kann. In letzterem Fall ist es vorteilhaft, ein Bild, auf dem Ziele durch Erfassen der Blickrichtung ausgewählt werden sollen, auf die Netzhaut des Bedieners zu projizieren und zusätzlich zu der Blickrichtung eine Position und Orientierung des Kopfes im Raum zu erfassen, in dem ein Ziel fixiert wird.The viewing direction detection means is, for example, a so-called eye tracker, which is preferably arranged stationary relative to the sonar system, but alternatively can also be fixed to the head of the operator or to a device carried on his head. In the latter case, it is advantageous to project an image on which targets are to be selected by detecting the viewing direction on the retina of the operator and to detect, in addition to the viewing direction, a position and orientation of the head in the space in which a target is fixed ,
Insbesondere dann, wenn das Blickrichtungsdetektionsmittel ortsfest im Raum angeordnet ist, muss das Blickrichtungsdetektionsmittel zunächst das Auge bzw. die Augen des Bedieners erfassen, um anhand von Details des Auges, beispielsweise der Pupillenstellung die Blickrichtung ermitteln zu können. Entweder ist das Blickrichtungsdetektionsmittel bzw. der Eye-Tracker dabei gezielt auf das Auge des Bedieners gerichtet und wird aktiv in seiner Ausrichtung nachjustiert, wenn der Bediener seine Position im Raum ändert. Alternativ oder zusätzlich wird ein Bereich, der größer als das Auge des Bedieners ist, optisch erfasst und mittels bildverarbeitender Mittel zunächst das Auge in dem erfassten Bereich und dann die Blickrichtung detektiert.In particular, when the viewing direction detection means is arranged stationary in space, the viewing direction detection means must first detect the eye or the eyes of the operator in order to be able to determine the viewing direction based on details of the eye, for example the position of the pupil. Either the line of sight detection means or the eye tracker is aimed specifically at the eye of the operator and is actively readjusted in its orientation when the operator changes his position in the room. Alternatively or additionally, an area which is larger than the eye of the operator is optically detected and by means of image processing means first detects the eye in the detected area and then the line of sight.
Vorzugsweise wird eine eingestellte Haupthorchrichtung nicht in jedem Fall ver- stellt, wenn das Blickrichtungsdetektionsmittel eine Änderung der Blickrichtung des Bedieners detektiert. Der Bediener soll nämlich die Möglichkeit haben, seinen Blick auf andere Dinge zu richten, ohne das sich die Haupthorchrichtung verstellt. Daher kann vorgesehen sein, dass die Haupthorchrichtung nur dann neu eingestellt werden kann, wenn zugleich ein weiteres Bedienelement, bei- spielsweise ein Taster, betätigt wird.Preferably, a set main direction is not adjusted in every case when the viewing direction detecting means detects a change in the viewing direction of the operator. The operator is supposed to have the opportunity to focus on other things without the main hurdle being obstructed. Therefore, it can be provided that the main hurdle can only be readjusted if at the same time another operating element, for example a push-button, is actuated.
Alternativ kann mittels des Blickrichtungsdetektionsmittels und/oder mittels des Haupthorchrichtungseinstellmittels ein Muster detektiert werden, nachdem sich die Blickrichtung in einer vorgegeben Zeit ändert bzw. nicht ändert und/oder auf ein bestimmtes Ziel gerichtet ist, wobei die Vorrichtung nur in Erwiderung auf ein derartiges bekanntes Muster die Haupthorchrichtung neu einstellt. Beispielsweise veranlasst der Bediener das Einstellen einer neuen Horchrichtung, nachdem er zuvor seinen Blick für eine vorgegebene Zeitdauer auf ein bestimmtes Ziel gerichtet hat, indem er nachfolgend seine Blickrichtung auf ein vorgegebenes Bestätigungsziel richtet oder nach einem bestimmten Muster blinzelt oder seinen Blick schweifen lässt. Alternativ kann das längere Fixieren eines Zieles zum Einstellen der Haupthorchrichtung ausreichen und eine gleichzeitige oder nachfolgende Bestätigung bzw. Eingabe entfallen.Alternatively, by means of the gaze direction detection means and / or by means of the main cursor adjustment means, a pattern may be detected after the gaze direction changes in a given time and / or is directed to a particular destination, the device only in response to such a known pattern restores the main orchestration. For example, after having previously focused his gaze on a particular target for a predetermined period of time, the operator subsequently causes the gaze to be adjusted to a predetermined confirmation target or blinks or gazes at a particular pattern. Alternatively, the longer fixing of a target for adjusting the main direction may be sufficient and a simultaneous or subsequent confirmation or input omitted.
Zum Einstellen der Haupthorchrichtung steuert das Haupthorchrichtungsein- stellmittel den Richtungsbildner und/oder die Audio-Signalverarbeitungseinheit geeignet an. Die Sonaranlage kann dabei mehr als einen Richtungsbildner und/oder mehr als eine Audio-Signalverarbeitungseinheit aufweisen, so dass die Erfindung nicht auf den Einsatz in Sonaranlagen mit nur einem einzigen Rich- tungsbildner bzw. einer einzigen Audio-Signalverarbeitungseinheit beschränkt ist. Wenn die Sonaranlage gemäß den Ansprüchen "einen" Richtungsbildner bzw. "eine" Audio-Signalverarbeitungseinheit aufweist, so ist "einen" bzw. "eine" somit nicht als Zahlwort sondern als unbestimmter Artikel zu verstehen. Insgesamt ermöglicht die Erfindung ein schnelles und wenig aufwändiges Anpeilen unterschiedlicher im Wasser befindlicher Objekte bzw. Schallquellen. Der Bediener braucht seine Hände nicht für das Einstellen der Haupthorchrichtung benutzen und hat seine Hände daher für andere Aufgaben frei. Auch der Trackball kann für andere Aufgaben verwendet werden.For setting the main directory, the main title setting means controls the direction generator and / or the audio signal processing unit appropriately. The sonar system can have more than one direction generator and / or more than one audio signal processing unit, so that the invention is not limited to use in sonar systems with only one single directional device or a single audio signal processing unit. If the sonar system according to the claims "has a" direction generator or "an" audio signal processing unit, then "a" or "one" is thus not to be understood as a number word but as an indefinite article. Overall, the invention makes it possible to quickly and inexpensively locate different objects or sound sources in the water. The operator does not need to use his hands to set the main direction and therefore has his hands free for other tasks. The trackball can also be used for other tasks.
Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung ein optisches Anzeigemittel auf, auf dem die Überwachungsebene zumindest teilweise optisch abgebildet werden kann. Das optische Anzeigemittel ist beispielsweise ein Monitor, Bildschirm oder Display. Alternativ kann das Anzeigemittel mehrere Monitore, Bildschirme oder Displays aufweisen, die vorzugsweise nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind und Teil einer Konsole sind bzw. diese Konsole bilden.Advantageously, the device has an optical display means on which the monitoring plane can be imaged at least partially optically. The visual display means is for example a monitor, screen or display. Alternatively, the display means may comprise a plurality of monitors, screens or displays, which are preferably arranged side by side and / or one above the other and are part of a console or form this console.
Die Vorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass eine die Blickrichtung kreuzende Blickposition auf dem Anzeigemittel detektiert werden kann. Beispielsweise sind auf dem Anzeigemittel Objekte bzw. Geräuschquellen zugeordnete Symbole in zeitlicher Abfolge über dem zu dem jeweiligen Objekt gehörenden Peilwinkel aufgetragen. In diesem Fall kann das Ziel der Blickrichtung bzw. eine Blickpositi- on ein derartiges auf dem Anzeigemittel angezeigtes Symbol sein. Dabei kreuzt die Blickrichtung das Anzeigemittel in dieser Blickposition. Die Blickposition wird mittels des Blickrichtungsdetektionsmittels detektiert. In Erwiderung hierauf, insbesondere nach einer bestätigenden Eingabe, stellt das Haupthorchrichtungs- einstellmittel die Horchrichtung, die auf dieser Blickposition am Anzeigemittel abgebildet ist, als neue Haupthorchrichtung ein. Somit können beispielsweise alle im Überwachungssektor befindlichen Geräuschquellen auf dem Anzeigemittel automatisch, beispielsweise in Form von Symbolen, angezeigt werden. Der Bediener kann mittels der Erfindung schnell und zielgerichtet die Symbole mit seinem Blick anvisieren, hierdurch einen Horchsektor auswählen und sich dann gezielt die Audiosignale anhören, die der Richtungsbildner zusammen mit der Audio-Signalverarbeitungseinheit für die somit ausgewählte Haupthorchrichtung bereitstellt. Vorzugsweise wird auf dem Anzeigemittel ein die Haupthorchrichtung repräsentierender Audio-Peilzeiger dargestellt. Der Bediener kann somit erkennen, auf welchen Peilwinkel die Haupthorchrichtung gerade eingestellt ist bzw. wo sich die Haupthorchrichtung relativ zu auf dem Anzeigemittel angezeigten Objekten befindet. Der Audio-Peilzeiger kann dabei beispielsweise graphisch durch einen Strich symbolisiert sein. Alternativ oder zusätzlich können als Audio-Peilzeiger die Abbildungen bzw. Symbole der in der Haupthorchrichtung befindlichen Objekte graphisch, beispielsweise durch eine bestimmte Farbe oder deren Umgebung, beispielsweise ebenfalls durch eine bestimmte Farbe, optisch hervorgeho- ben sein.The device is designed such that a viewing position crossing the viewing direction can be detected on the display means. For example, symbols assigned to objects or sound sources on the display means are plotted in chronological order above the bearing angle associated with the respective object. In this case, the target of the viewing direction or a viewing position may be such a symbol displayed on the display means. The viewing direction crosses the display means in this viewing position. The gaze position is detected by the gaze direction detecting means. In response thereto, and in particular after an affirmative input, the main hearing adjusting means sets the listening direction depicted on the display means at this viewing position as a new main guide. Thus, for example, all noise sources located in the surveillance sector can be displayed on the display means automatically, for example in the form of symbols. By means of the invention, the operator can quickly and purposefully aim the symbols with his gaze, thereby selecting a listening sector and then selectively listening to the audio signals provided by the direction generator together with the audio signal processing unit for the thus selected main hearing device. Preferably, on the display means an audio Peilzeiger representing the Haupthorchrichtung is displayed. The operator can thus recognize at which bearing angle the main hearing direction is currently set or where the main hearing direction is relative to objects displayed on the display means. The audio Peilzeiger can be symbolized, for example, graphically by a dash. Alternatively or additionally, the images or symbols of the objects located in the main direction can be visually emphasized graphically, for example by a specific color or its surroundings, for example likewise by a specific color, as the audio direction finder.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Audiosignal ein, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal, das über einen Stereokopfhörer wiedergegeben werden kann und eine akustische Abbildungsebene aufspannt, wobei der Horchsektor auf einen in der Abbildungsebene liegende akustischen Abbildungssektor abgebildet wird.In an advantageous embodiment of the invention, the audio signal is a, in particular binaural, stereo audio signal that can be reproduced via a stereo headset and spans an acoustic imaging plane, wherein the listening sector is imaged on a lying in the image plane acoustic imaging sector.
Der den Stereokopfhörer tragende Bediener bekommt deshalb über das Stereo- Audiosignal eine Richtungsinformation der Geräuschquellen innerhalb des aus- gewählten Horchsektors. Beispielsweise gelangt ein Signal einer Geräuschquelle verzögert auf das rechte Ohr des Bedieners, wenn sich die Geräuschquelle links von der Haupthorchrichtung im Horchsektor befindet. Mittels dieser Horchpeilung können mehrere im Horchsektor befindliche Objekte nicht nur voneinander unterschieden werden. Sondern es kann beispielsweise auch eine Reihenfolge dieser Objekte in Abhängigkeit von einem Winkel relativ zur antennenfesten Bezugsrichtung ermittelt werden.The operator wearing the stereo headset therefore receives direction information about the noise sources within the selected listening sector via the stereo audio signal. For example, a signal from a noise source is delayed to the right ear of the operator when the noise source is located to the left of the Haupthorchrichtung in the listening sector. By means of this Horchpeilung several objects in the listening sector can not only be distinguished from each other. Instead, it is also possible, for example, to determine an order of these objects as a function of an angle relative to the antenna-fixed reference direction.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung ein Eingabemittel, insbesondere Trackball, zur Steuerung eines Spreizfaktors einer Audio-Lupe auf, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Öffnungswinkel des Abbildungssektors gegenüber dem Öffnungswinkel des Horchsektors in Abhängigkeit vom diesem Spreizfaktor verändert werden kann. Diese Weiterbildung der Erfindung ermöglicht eine besonders detailgenaue und effiziente Horchpeilung von Objekten. Wenn ein Ziel visuell angepeilt ist, wird der Horchsektor auf den akustischen Abbildungssektor in der akustische Abbildungsebene abgebildet. Der Öffnungswinkel dieses Abbildungssektors kann nun mittels des Trackballs oder alternativ mittels eines anderen Eingabegeräts, verändert, insbesondere vergrö- ßert, werden. Hierdurch ist eine genauere akustische Trennung von Objekten möglich, da sich auch die Winkel zwischen Richtungen erhöhen, aus denen die den Objekten zugeordneten Geräusche für den Bediener zu kommen scheinen.In one development of the invention, the device has an input means, in particular trackball, for controlling a spreading factor of an audio loupe, wherein the device is designed such that the opening angle of the imaging sector can be changed with respect to the opening angle of the listening sector as a function of this spreading factor. This development of the invention allows a particularly detailed and efficient Horchpeilung of Objects. When a target is visually targeted, the listening sector is mapped onto the acoustic imaging sector in the acoustic imaging plane. The opening angle of this imaging sector can now be changed, in particular magnified, by means of the trackball or alternatively by means of another input device. As a result, a more accurate acoustic separation of objects is possible, as also increase the angle between directions from which the sounds associated with the objects seem to come for the operator.
Vorteilhafterweise generiert der Richtungsbildner zwei Richtungssignale mit mi- nimal versetzt zueinander angeordneten, jedoch auf ein selbes Ziel gerichteten Hauptempfangsrichtungen jeweils durch richtungsabhängige zeitliche Verzögerung und konphase Aufsummierung unterschiedlicher Teilmengen der Empfangssignale, wobei nachfolgend die Audiosignalverarbeitungseinheit aus diesen Richtungssignalen allein oder zusammen mit weiteren Richtungssignalen das Stereo-Audiosignal generiert. Hierdurch ist eine effiziente Fokussierung auf ein Ziel zur Generierung des Stereo-Audiosignals möglich.Advantageously, the direction generator generates two directional signals with main reception directions arranged at a minimum offset from each other but directed to a same destination by direction-dependent time delay and consequent accumulation of different subsets of the received signals, whereby subsequently the audio signal processing unit uses these direction signals alone or together with further direction signals to output the stereo signals. Audio signal generated. As a result, an efficient focus on a target for generating the stereo audio signal is possible.
Für die Bildung der Richtungssignale können Empfangssignale von einer Empfangsantenne oder von mehreren Empfangsantennen herangezogen werden, wie bspw. einer Zylinderbasis oder einer Seiten- oder Linearantenne etc.For the formation of the directional signals, reception signals can be used by one receiving antenna or by a plurality of receiving antennas, such as, for example, a cylinder base or a side or linear antenna, etc.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Vorrichtung einen vom Bediener tragbaren Beschleunigungsaufnehmer, insbesondere SD-Beschleunigungsaufnehmer zum Erfassen von Beschleunigungen bei Bewegungen des Bedieners auf, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet, dass die Haupthorchrichtung in Erwiderung auf die erfassten Beschleunigungen gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung verschwenkbar ist. Hierdurch ist es möglich, nach einer groben Fixierung auf ein Ziel nicht nur mehrere Objekte mit unterscheidbaren Empfangsrichtungen akustisch wahrzunehmen, sondern sich durch Drehung des Kopfes derart auf eine Geräuschquelle zu fixieren, dass das dieser Geräuschquelle zugeordnete Stereo-Audiosignal gleich gewichtet und gleich verzögert für beide Kanäle des Stereo-Audiosignals wiedergebbar und entsprechend vom Bediener hörbar ist. Gegenüber der Haupthorchrichtung seitlich angeordnete Geräusch- quellen können gedämpft in dem Stereo-Audiosignal wiedergegeben werden, so dass das angepeilte Objekt bzw. die angepeilte Geräuschquelle besonders deutlich gegenüber Umgebungsgeräuschen gehört werden kann.In an advantageous development, the device comprises an operator-portable acceleration sensor, in particular SD acceleration sensor for detecting accelerations during movements of the operator, wherein the device is designed such that the main direction of torsion in response to the detected accelerations with respect to the antenna fixed reference direction is pivotable. This makes it possible, after a coarse fixation on a target not only acoustically perceive several objects with distinguishable directions of reception, but to fix by rotation of the head so to a noise source that the sound source assigned to this stereo audio signal equally weighted and delayed equal for both Channels of the stereo audio signal is reproduced and audible according to the operator. Opposite the main hori- sources can be attenuated in the stereo audio signal to be reproduced, so that the targeted object or the targeted noise source can be heard very clearly against ambient noise.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem anhand der beigefügten Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel. In der Zeichnung zeigen:Further embodiments will become apparent from the dependent claims and from the exemplary embodiment explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing show:
Fig. 1 eine Bedienkonsole mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Horchpeilung nebst Bediener;1 shows a control panel with the device according to the invention for Horchpeilung together with the operator.
Fig. 2 eine Darstellung einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Ü- berwachungsebene sowie eine akustische Abbildung eines in der Überwachungsebene gelegenen Horchsektors auf einen in einer a- kustischen Abbildungsebene gelegenen akustischen Abbildungssektor undFIG. 2 shows an illustration of a monitoring plane which can be monitored by means of a sonar system and an acoustic image of a listening sector located in the monitoring plane on an acoustic imaging sector located in an acoustical imaging plane and FIG
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 3 is a block diagram for illustrating the method according to the invention.
Fig. 1 zeigt eine Bedienkonsole 2 zur Bedienung einer beispielsweise in ein U- Boot eingebauten Sonaranlage sowie einen Bediener 4, der gemäß vorliegend beschriebenem Verfahren eine vorliegend beschriebene Vorrichtung 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Horchpeilung bedient.1 shows an operating console 2 for operating a sonar system installed, for example, in a submarine, as well as an operator 4, which uses a device 6 described herein according to an embodiment of the invention for listening in accordance with the method described herein.
D i e So n a ra n l age wei st ei n e n Ri chtungsbildner 8 und eine Audio- Signalverarbeitungseinheit 10 auf, die Empfangssignale von einer hier nicht dargestellten Empfangsantenne der Sonaranlage empfangen und verarbeiten. Insbesondere bildet der Richtungsbildner 8 Richtungssignale, die alle oder zum Teil an die Audio-Signalverarbeitungseinheit 10 übergeben und dort zu einem Audiosignal verarbeitet werden. Das Audiosignal bildet einen Horchsektor, der in einer mittels der Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene liegt, auf einen Abbildungssektor akustisch ab. Die Vorrichtung 6 weist ein Blickrichtungsdetektionsmittel 12 auf, das auf ein Auge 14 oder die Augen des Bedieners 4 gerichtet ist. Bei dem Blickrichtungsdetektionsmittel 12 handelt es sich um einen sog. Eye-Tracker, der eine Blickrich- tung 16 des Auges 14 erfasst. Außerdem wird eine Detektionsrichtung 18 von dem Blickrichtungsdetektionsmittel 12 zu dem Auge 14 erfasst und bei Bewegungen des Bedieners 4 ggf. nachgeregelt, so dass die Detektionsrichtung 18 - soweit möglich - auf das Auge 14 des Bedieners 4 gerichtet bleibt. Neben der Detektionsrichtung 18 wird auch eine Entfernung zwischen dem Blickrichtungs- detektionsmittel 12 und dem Auge 14 des Bedieners 4 erfasst.The solar array has an image forming device 8 and an audio signal processing unit 10, which receive and process received signals from a receiving antenna of the sonar system, not shown here. In particular, the direction generator 8 forms direction signals which are all or partly transferred to the audio signal processing unit 10 and processed there to form an audio signal. The audio signal acoustically depicts a listening sector located in a monitoring plane which can be monitored by means of the sonar installation. The device 6 has a viewing direction detection means 12 which is directed to an eye 14 or the eyes of the operator 4. The viewing direction detection means 12 is a so-called eye tracker which detects a viewing direction 16 of the eye 14. In addition, a detection direction 18 is detected by the viewing direction detection means 12 to the eye 14 and readjusted during movements of the operator 4, if necessary, so that the detection direction 18 - as far as possible - remains directed to the eye 14 of the operator 4. In addition to the detection direction 18, a distance between the viewing direction detection means 12 and the eye 14 of the operator 4 is also detected.
Die Vorrichtung 6 errechnet aus der detektierten Detektionsrichtung, aus dem Abstand des Blickrichtungsdetektionsmittels 12 zu dem Auge 14 und aus der ermittelten Blickrichtung 16 zusammen mit einer bekannten Anordnung des Blickrichtungsdetektionsmittels 12 relativ zu einem Anzeigemittel 20 einen als Blickposition 22 bezeichneten Schnittpunkt der Blickrichtung 16 mit dem Anzeigemittel 20 bzw. mit einer Oberfläche des Anzeigemittels 20.The device 6 calculates from the detected detection direction, from the distance of the viewing direction detection means 12 to the eye 14 and from the determined line of sight 16 together with a known arrangement of the viewing direction detection means 12 relative to a display means 20 designated as a viewing position 22 intersection of the viewing direction 16 with the display means 20 or with a surface of the display means 20th
Das Anzeigemittel 20 kann Teil einer Konsole sein und ein oder mehrere Monito- re oder Displays oder andere Mittel zur graphischen Darstellung aufweisen.The display means 20 may be part of a console and may have one or more monitors or displays or other means of graphical representation.
Die Vorrichtung 6 weist ferner ein Haupthorchrichtungseinstellmittel 24 auf, dass die Haupthorchrichtung in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung 16 bzw. in Abhängigkeit von der errechneten Blickposition 22 einstellt.The apparatus 6 further comprises a main alignment adjusting means 24 which adjusts the main direction of hearing in dependence on the detected viewing direction 16 or on the calculated viewing position 22, respectively.
Das Audiosignal kann ein Mono-Audiosignal oder ein, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal sein.The audio signal may be a mono audio signal or a, in particular binaural, stereo audio signal.
Wenn das Audiosignal in Abweichung zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Mono-Audiosignal ist, werden einzelne oder mehrere Richtungssignale mit unterschiedlichen Hauptempfangsrichtungen zu dem Mono-Audiosignal verarbeitet, wobei die Richtungssignale durch die Blickrichtung 16 bzw. die Blickposition 22 des Bedieners 4 ausgewählt werden, aus denen das Mono-Audiosignal generiert wird. Ggf. erfolgt das Einstellen der Haupthorchrichtung in Verbindung mit einer Betätigung eines Eingabemittels 24, das hier als Trackball ausgebildet ist, und/oder in Verbindung mit der Betätigung wenigstens eines, beispielsweise als Taster ausgebildeten, Bedienelements 26. Insbesondere kann mittels des Be- dienelements 26 eine mittels der Blickrichtung 16 getroffene Eingabe bestätigt werden. Auch die Auswahl eines Bereichs ist möglich, indem beispielsweise das Bedienelement 26 bei einer ersten Blickposition gedrückt gehalten wird, während die Blickrichtung 16 auf eine zweite Blickposition schwenkt, und danach losgelassen wird. Darüber hinaus könnte die Anzahl der links und rechts von der Haupthorchrichtung gelegenen Horchrichtungen, die zur Bildung des Mono- Audiosignals herangezogen werden, durch Drehen an dem Trackball 24 verändert werden, so dass ein größerer oder kleinerer Bereich um die Haupthorchrichtung abgehört werden kann.In contrast to the embodiment shown, if the audio signal is a mono audio signal, single or multiple directional signals with different main reception directions are processed to the mono audio signal, the direction signals being selected by the viewing direction 16 or the viewing position 22 of the operator 4, from which generates the mono audio signal becomes. Possibly. the adjustment of the main hearing direction in conjunction with an actuation of an input means 24, which is designed here as a trackball, and / or in connection with the operation of at least one, for example, designed as a button, operating element 26. In particular, by means of the control element 26 a means the viewing direction 16 input confirmed. The selection of an area is also possible, for example, by keeping the operating element 26 pressed at a first viewing position while the viewing direction 16 pivots to a second viewing position and then releasing it. In addition, the number of listeners located to the left and right of the main guide, which are used to form the mono audio signal, could be changed by turning the trackball 24 so that a larger or smaller area around the main listener can be heard.
Das Stereo-Audiosignal gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein linkes und ein rechtes Signal auf. Bei Wiedergabe des Stereo-Audiosignals über eine binaurale Wiedergabeeinrichtung, wie beispielweise einen Stereokopfhörer 28, ist eine Dämpfung und/oder Verzögerung des linken und des rechtes Audiosignals im Wesentlichen so, als würde der den Stereokopfhörer 28 tragende Be- diener 4 sich an der Stelle der Empfangsantenne befinden, in Richtung der Haupthorchrichtung blicken bzw. horchen und eingehende Wasserschallsignale als Luftschallsignale über seine beiden Ohren wahrnehmen. Folglich ist bei dem Bediener mittels des Stereo-Audiosignals ein zweidimensionaler akustischer Eindruck herstellbar. Die Haupthorchrichtung, die ggf. auch außerhalb des Horchsektors liegen könnte, ist somit diejenige zu einer Richtcharakteristik gehörende Hauptempfangsrichtung, der ein Richtungssignal zugeordnet ist bzw. wäre, das für die Bildung des linken Audiosignals genauso gewichtet bzw. verzögert wird bzw. würde wie für die Bildung des rechten Audiosignals.The stereo audio signal according to the illustrated embodiment has a left and a right signal. When reproducing the stereo audio signal via a binaural display device, such as a stereo headset 28, attenuation and / or delay of the left and right audio signals is substantially as if the operator 4 wearing the stereo headset 28 were at the location of the stereo headset Receiving antenna are located, look or listen in the direction of the Haupthorchrichtung and perceive incoming water sound signals as airborne sound signals through his two ears. Consequently, a two-dimensional acoustic impression can be produced by the operator by means of the stereo audio signal. The Haupthorchrichtung, which could possibly also be outside of Horchsektors, is thus that of a directional characteristic belonging main receiving direction, which is associated with a direction signal or would be weighted or delayed for the formation of the left audio signal as well as for the Formation of the right audio signal.
Auf dem Anzeigemittel 20 wird ein die Haupthorchrichtung repräsentierender Audio-Peilzeiger 30 dargestellt, der dem Bediener 4 zur Orientierung dient, in welche Richtung er gerade horcht. Insbesondere kann dabei leicht die Horchrich- tung relativ zu detektierten Zielen oder ggf. angezeigten Himmelsrichtungen oder relativ zu dem U-Boot, das die Sonaranlage aufweist, ermittelt werden.On the display means 20, a main sounding audio-bearing pointer 30 is shown, which serves the operator 4 for orientation, in which direction he is listening. In particular, the Horchrich tion relative to detected targets or possibly indicated cardinal directions or relative to the submarine having the sonar system can be determined.
Am Stereokopfhörer 28 ist ein 3D-Beschleunigungsaufnehmer 32 befestigt. Be- schleunigungen und somit auch ein Drehen bzw. Verschwenken des Kopfes des Bedieners 4 kann mittels des 3D-Beschleunigungsaufnehmers 32 detektiert und in Form von Signalen an die Vorrichtung 6 übermittelt werden, die in Erwiderung auf diese Signale eine Feinjustierung der Haupthorchrichtung vornimmt. Der Bediener 4 kann somit durch Drehen bzw. Verschwenken seines Kopfes noch bes- ser dicht beieinander liegende Ziele bzw. Geräuschquellen voneinander unterscheiden und ihre Anordnung in der Überwachungsebene bzw. im Horchsektor erkennen.A 3D accelerometer 32 is attached to the stereo headphone 28. Accelerations and thus also turning or pivoting of the head of the operator 4 can be detected by means of the 3D accelerometer 32 and transmitted in the form of signals to the device 6, which performs a fine adjustment of the main direction in response to these signals. By turning or swiveling its head, the operator 4 can thus distinguish from one another even better closely situated targets or noise sources and recognize their arrangement in the monitoring plane or in the listening sector.
Fig. 2 zeigt die Abbildung A eines Horchsektors 34 in einer Überwachungsebene UE auf einen Abbildungssektor 36 in der von dem binauralen Stereo-Audiosignal akustisch mittels des Stereokopfhörers 28 ausspannbaren Abbildungsebene AE gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1.FIG. 2 shows the image A of a listening sector 34 in a monitoring plane UE on an imaging sector 36 in the imaging plane AE which can be acoustically extracted by the stereo headphone 28 according to the exemplary embodiment of FIG. 1.
Wasserschallsignale treffen auf die in der Beschreibung zu Fig. 1 genannte und noch nicht bezeichnete Empfangsantenne 38, die mehrere Wasserschallaufnehmer 40 aufweist, von denen exemplarisch drei bezeichnet sind. Die Empfangsantenne 38 ist eine Linearantenne. Alternativ kann jedoch beispielsweise auch eine Antenne mit einer zylinderartigen Basis oder eine Kombination mehrerer ggf. unterschiedlicher Antennen vorgesehen sein. Eine Querabrichtung zur Empfangsantenne 38 bestimmt eine antennenfeste Bezugsrichtung BR.Water sound signals meet the in the description of FIG. 1 mentioned and not yet designated receiving antenna 38, which has several Wasserschallaufnehmer 40, of which three are designated by way of example. The receiving antenna 38 is a linear antenna. Alternatively, however, it is also possible for example to provide an antenna with a cylinder-like base or a combination of a plurality of possibly different antennas. A transverse direction to the receiving antenna 38 determines an antenna-fixed reference direction BR.
Innerhalb des Horchsektors 34 liegt wenigstens eine, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von Richtcharakteristiken R, denen jeweils eine Hauptempfangsrichtung HR zugeordnet ist. Jede Hauptempfangsrichtung HR weist in Richtung des Emp- fangsmaximums der (in Fig. 2 als Richtcharakteristiken R dargestellten) Hauptkeule der zugeordneten Richtcharakteristik R. Etwaig vorhandene Nebenkeulen mit Nebenempfangsmaxima und dessen Nebenmaxima zugeordnete Nebenemp- fangsrichtungen sind nicht zeichnerisch dargestellt und werden vorliegend nicht weiter betrachtet.Within the listening sector 34 is at least one, but preferably a plurality of directional characteristics R, each having a main receiving direction HR is assigned. Each main reception direction HR points in the direction of the maximum reception of the main lobe (in FIG. 2 shown as directional characteristics R) of the assigned directional characteristic R. Any auxiliary lobes with secondary reception maxima and secondary frequencies associated with them are indicated. The starting points are not shown graphically and will not be considered further here.
Wie in der Beschreibung zu Fig. 1 beschrieben, detektiert das Blickrichtungsde- tektionsmittel 12 die Blickrichtung 16 des Bedieners 4. In Erwiderung hierauf stellt die Vorrichtung 6, wie beschrieben, die schon genannte und hier erstmals bezeichnete Haupthorchrichtung 44 ein. Zufällig stimmt die Haupthorchrichtung 44 in diesem Ausführungsbeispiel mit der antennenfesten Bezugsrichtung BR überein. Wenn jedoch der Bediener seine Blickposition beispielsweise auf eine Position links von dem angezeigten Audio-Peilzeiger verschwenkt und die Vorrichtung 6 hiernach die Haupthorchrichtung neu festlegt, ergibt sich eine neue Haupthorchrichtung, die gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Haupthorchrichtung 44 bzw. gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung BR verschwenkt ist.As described in the description of FIG. 1, the viewing direction detection means 12 detects the viewing direction 16 of the operator 4. In response to this, the device 6, as described, adjusts the already mentioned and for the first time designated main whip 44. Coincidentally, the Haupthorchrichtung 44 agrees in this embodiment with the antenna fixed reference direction BR match. If, however, the operator pivots his viewing position, for example, to a position to the left of the displayed audio Peilzeiger and the device 6 thereafter restores the Haupthorchrichtung, results in a new Haupthorchrichtung, opposite to the Hauptthorchrichtung shown in Fig. 2 44 and against the antenna fixed reference direction BR is pivoted.
Die Haupthorchrichtung 44 befindet sich in der Mitte des Horchsektors 34 und teilt damit den Öffnungswinkel 46 des Horchsektors 34 in zwei gleichgroße Teilwinkel.The Haupthorchrichtung 44 is located in the middle of the Horchsektors 34 and thus divides the opening angle 46 of the Horchsektors 34 into two equal partial angle.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine 1 :1-Abbildung des Horchsektors 34 auf den Abbildungssektor 36. Die Haupthorchrichtung 44 wird in eine abgebildete Haupthorchrichtung 44' in der Abbildungsebene AE abgebildet. Die abgebildete Haupthorchrichtung 44' liegt in der Mittelebene zwischen zwei Muscheln 48 und 50 des Stereokopfhörers 28, d.h. in der Ebene, welche die Verbindungslinie der jeweiligen akustischen Zentren der Kopfhörermuscheln 46, 48 in der Mitte dieser Ver- bindungslinie senkrecht schneidet.The exemplary embodiment shows a 1: 1 mapping of the listening sector 34 onto the imaging sector 36. The main guide 44 is imaged into an imaged main guide 44 'in the imaging plane AE. The depicted main horn 44 'lies in the midplane between two shells 48 and 50 of the stereo headphone 28, i. in the plane which perpendicularly intersects the connecting line of the respective acoustic centers of the earphone shells 46, 48 in the middle of this connecting line.
Der Öffnungswinkel 52 des Abbildungssektors 36 ist gleich dem Öffnungswinkel 46 des Horchsektors 34. Mittels des Trackballs bzw. Eingabemittels 24 kann jedoch der Öffnungswinkel 52 des Abbildungssektors 36 gegenüber dem Öff- nungswinkel 46 des Horchsektors 34 in Abhängigkeit eines Spreizfaktors verändert werden. Durch Drehen des Trackballs 24 ist dabei der Spreizfaktor einstellbar. In der in Fig. 2 dargestellten Abbildung hat der Spreizfaktor den Wert 1. Eine Vergrößerung des Spreizfaktors führt zu einer Vergrößerung des Öffnungswin- kels 52 des Abbildungssektors 36 gegenüber dem Öffnungswinkel 46 des Horchsektors 34, so dass sich die Funktion einer Audio-Lupe ergibt. Nach Einstellung der Haupthorchrichtung 44 mittels der Blickrichtung 16 kann der Bediener 4 somit eine seiner freien Hände dazu verwenden, mittels des Trackballs 24 akus- tisch in den Horchsektor 34 hineinzuzoomen und damit eine verbesserte Ortsauflösung von in dem Horchsektor 34 detektierbaren Geräuschquellen zu erhalten.The opening angle 52 of the imaging sector 36 is equal to the opening angle 46 of the listening sector 34. By means of the trackball or input means 24, however, the opening angle 52 of the imaging sector 36 can be changed with respect to the opening angle 46 of the listening sector 34 as a function of a spreading factor. By turning the trackball 24 while the spreading factor is adjustable. 2, the spreading factor has the value 1. An enlargement of the spreading factor leads to an increase in the opening angle. kels 52 of the imaging sector 36 with respect to the opening angle 46 of the Horchsektors 34, so that the function of an audio magnifying glass results. After adjustment of the main direction of direction 44 by means of the viewing direction 16, the operator 4 can thus use one of his free hands to acoustically zoom into the listening sector 34 by means of the trackball 24 and thus obtain an improved spatial resolution of noise sources detectable in the listening sector 34.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des beschriebenen und noch nicht bezeichneten erfindungsgemäßen Verfahrens 54 gemäß einem Aus- führungsbeispiel der Erfindung.3 shows a block diagram for illustrating the method 54 according to the invention which has not yet been described and according to an exemplary embodiment of the invention.
Die Blickrichtung 16 des Bedieners 4 wird von dem Eingabemittel bzw. Eye- Tracker 24 erfasst und in Form von Blickrichtungssignalen 56 an das Haupt- horchrichtungseinstellmittel 23 übermittelt. Das Haupthorchrichtungseinstellmittel 23 wirkt als Umsetzer und ermittelt mit den Blickrichtungssignalen 56 ggf. in Verbindung mit weiteren bekannten und/oder ermittelten Parametern, beispielsweise Abmessungen der Bedienkonsole 2, der Anordnung des Anzeigemittels 20 an der Bedienkonsole 2 und/oder der Position des Bedieners 4 relativ zu der Bedienkonsole 2, die Blickposition 22, insbesondere auf dem Anzeigemittel 20. Die- se Blickposition 22 wird in Form von Signalen an den Richtungsbildner 8 und ggf. weitere Richtungsbildner übermittelt. Der Richtungsbildner 8 übermittelt nach Maßgabe der Blickposition 22 einzelne, mehrere oder alle Richtungssignale 58 an die Audio-Signalverarbeitungseinheit 10. Dabei können die Richtungssignale 58 durch Aufsummierung von richtungsabhängig gewichteten und/oder verzöger- ten Empfangssignalen gebildet sein.The viewing direction 16 of the operator 4 is detected by the input means or eye tracker 24 and transmitted in the form of line of sight signals 56 to the main horchrichtungseinstellmittel 23. The Haupthorchrichtungseinstellmittel 23 acts as a converter and determined with the viewing direction signals 56, if necessary in conjunction with other known and / or determined parameters, such as dimensions of the control panel 2, the arrangement of the display means 20 on the control panel 2 and / or the position of the operator 4 relative to the operating console 2, the gaze position 22, in particular on the display means 20. This gaze position 22 is transmitted in the form of signals to the direction generator 8 and, if necessary, further directional formers. The direction generator 8 transmits individual, multiple or all direction signals 58 to the audio signal processing unit 10 in accordance with the viewing position 22. The direction signals 58 may be formed by adding up direction-dependent weighted and / or delayed received signals.
Die Audio-Signalverarbeitungseinheit 10 generiert schließlich das noch nicht benannte Audiosignal 60, welches ein Mono-Audiosignal oder ein Stereo- Audiosignal sein kann. Das Stereo-Audiosignal 60 wird dem Bediener 4 über den Stereokopfhörer 28 zugespielt. Alternativ kann das Stereo-Audiosignal 60 auch über eine andere Stereo-Wiedergabeeinrichtung wiedergegeben werden, wobei jedoch dann, wenn das Audiosignal 60 ein binaurales Audiosignal ist, ein unverfälschter binauraler Höreindruck ausschließlich bei einer Wiedergabe des binau- ralen Audiosignals 60 über eine binaurale Wiedergabeeinrichtung, wie den Stereokopfhörer 28, zu erzielen ist.Finally, the audio signal processing unit 10 generates the as yet unnamed audio signal 60, which may be a mono audio signal or a stereo audio signal. The stereo audio signal 60 is played to the operator 4 via the stereo headphone 28. Alternatively, the stereo audio signal 60 can also be reproduced via another stereo playback device, wherein, however, if the audio signal 60 is a binaural audio signal, an unaltered binaural audio impression is produced exclusively when the binaural audio signal is reproduced. ral audio signal 60 can be achieved via a binaural reproduction device, such as the stereo headphone 28.
Wenn das Audiosignal 60 ein Mono-Audiosignal ist, kann dies entweder über den Stereokopfhörer 28, beispielsweise mit identischen Signalen für die linke Muschel 48 und die rechte Muschel 50 wiedergegeben werden. Alternativ reicht zur Wiedergabe des Mono-Audiosignals jedoch auch eine einzelne Muschel bzw. ein einzelner Lautsprecher aus.If the audio signal 60 is a mono audio signal, this can be reproduced either via the stereo headset 28, for example with identical signals for the left shell 48 and the right shell 50. Alternatively, however, a single shell or a single loudspeaker is sufficient for the reproduction of the mono audio signal.
Insgesamt ermöglicht die Erfindung somit ein schnelles und komfortables Einstellen der Haupthorchrichtung 44 bzw. eines Peilwinkels, das gegenüber dem Stand der Technik mit weniger manuellen Betätigungen von Bedienelementen auskommt, so dass ein Bediener 4 zumindest zeitweise seine Hände für die Bedienung weiterer Bedienelemente bzw. zum Steuern weiterer Funktionen frei hat.Overall, the invention thus enables a fast and comfortable setting of the main hurdle 44 or a bearing angle, which requires less manual operations of controls compared to the prior art, so that an operator 4 at least temporarily his hands for the operation of other controls or for controlling has additional functions.
Alle in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen genannten Merkmale sind erfindungsgemäß sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Kombinationen von Einzelmerkmalen als offenbart zu betrachten. All mentioned in the foregoing description and in the claims features according to the invention can be used individually as well as in any combination with each other. The invention is therefore not limited to the described or claimed feature combinations. Rather, all combinations of individual features are to be regarded as revealed.

Claims

Ansprüche claims
1. Vorrichtung zur Horchpeilung mittels akustischer Überwachung wenigstens eines Horchsektors (34), der in einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene (UE) liegt, wobei die Sonaranlage eine eine Vielzahl von Wasserschallaufnehmern (40) aufweisende Empfangsantenne (38) aufweist, mittels der Wasserschallsignale aufnehmbar und Empfangssignale aus den Wasserschallsignalen generierbar sind, wobei die Sonar- anläge einen Richtungsbildner (8) und eine Audio-1. Apparatus for listening by means of acoustic monitoring of at least one Horchsektors (34), which is in a monitorable by a sonar facility monitoring level (UE), wherein the sonar system has a plurality of Wasserschallaufnehmern (40) receiving antenna (38), absorbable by means of the water sound signals and receive signals can be generated from the waterborne sound signals, wherein the sonar devices have a direction generator (8) and an audio signal.
Signalverarbeitungseinheit (10) aufweist, mittels denen zusammen aus den Empfangssignalen ein den Horchsektor (34) akustisch abbildendes Audiosignal (60) generierbar ist, und wobei die Vorrichtung ein Haupthorchrich- tungseinstellmittel (23) aufweist, mittels dem eine in der Überwachungs- ebene (UE) liegende Haupthorchrichtung (44) durch Schwenken gegenüber einer antennenfesten Bezugsrichtung (BR) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Blickrichtungsdetektionsmittel (12) aufweist, mittels dem eine Blickrichtung (16) eines oder beider Augen (14) eines Bedie- ners (4) detektierbar ist, und das Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) derart ausgebildet ist, dass mittels des Haupthorchrichtungseinstellmittels (23) die Haupthorchrichtung (44) in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung (16) einstellbar ist.Signal processing unit (10), by means of which together from the received signals a Horchsektor (34) acoustically reproducing audio signal (60) can be generated, and wherein the device has a Haupthorchrich- tion setting means (23), by means of a in the monitoring level (UE ) is adjustable by pivoting with respect to an antenna-fixed reference direction (BR), characterized in that the device comprises a viewing direction detection means (12), by means of which a viewing direction (16) of one or both eyes (14) of an operator ( 4) is detectable, and the main-axis adjusting means (23) is formed such that the Haupthorchrichtungseinstellmittels (23), the Haupthorchrichtung (44) in response to the detected viewing direction (16) is adjustable.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch, ein optisches Anzeigemittel (20), auf dem die Überwachungsebene (UE) zumindest teilweise optisch abbildbar ist, wobei die Vorrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass eine die Blickrichtung (16) kreuzende Blickposition (22) auf dem Anzeigemittel (20) detektierbar und eine auf dieser Blickposition (22) abgebildete Horchrichtung mittels des Haupthorchrichtungsein- stellmittels (23) als Haupthorchrichtung (44) einstellbar ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized by, an optical display means (20) on which the monitoring plane (UE) is at least partially optically imageable, wherein the device (6) is designed such that a viewing direction (16) crossing viewing position ( 22) is detectable on the display means (20) and a listening direction imaged on this viewing position (22) can be set by means of the main cursor adjusting means (23) as the main guide means (44).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anzeigemittel (20) ein die Haupthorchrichtung (44) repräsentierender Audio-Peilzeiger (30) darstellbar ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that on the display means (20) is a Hauptthorchrichtung (44) representing audio Peilzeiger (30) can be displayed.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal (60) ein über einen Stereokopfhörer (28) wiedergebbares, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal (60) ist, das eine akus- tische Abbildungsebene (AE) aufspannt, wobei der Horchsektor (34) auf einen in der Abbildungsebene (AE) liegenden akustischen Abbildungssektor (36) abgebildet wird.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the audio signal (60) via a stereo headphone (28) reproducible, in particular binaural, stereo audio signal (60), which spans an acoustic imaging plane (AE), wherein the listening sector (34) is imaged onto an acoustic imaging sector (36) lying in the image plane (AE).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Eingabemittel (24), insbesondere Trackball, zur5. Apparatus according to claim 4, characterized by an input means (24), in particular trackball, for
Steuerung eines Spreizfaktors einer Audiolupe, wobei die Vorrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass der Öffnungswinkel (52) des Abbildungssektors (36) gegenüber dem Öffnungswinkel (46) des Horchsektors (34) in Abhängigkeit vom Spreizfaktor veränderbar ist.Controlling a spreading factor of an audio loupe, wherein the device (6) is designed such that the opening angle (52) of the imaging sector (36) relative to the opening angle (46) of the Horchsektors (34) is variable as a function of the spreading factor.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Richtungsbildners (8) zwei Richtungssignale (58) mit minimal versetzt zueinander angeordneten, jedoch auf ein selbes Ziel gerich- teten Hauptempfangsrichtungen jeweils durch richtungsabhängige zeitliche6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that by means of the direction generator (8) two direction signals (58) with minimally offset from each other, but directed to a same target main receiving directions in each case by direction-dependent temporal
Verzögerung und konphase Aufsummierung unterschiedlicher Teilmengen der Empfangssignale generierbar und aus diesen Richtungssignalen (58) allein oder zusammen mit weiteren Richtungssignalen (58) mittels der Audio-Signalverarbeitungseinheit (10) das Stereo-Audiosignal (60) generier- bar ist. Delaying and congruent summation of different subsets of the received signals can be generated and the stereo audio signal (60) can be generated from these directional signals (58) alone or together with further directional signals (58) by means of the audio signal processing unit (10).
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen vom Bediener (4) tragbaren Beschleunigungsaufnehmer (32) zum Erfassen von Beschleunigungen bei Bewegungen des Bedieners (4), wobei die Vorrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass die Haupthorchrichtung (44) in Erwiderung auf die erfassten Beschleunigungen gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung (BR) verschwenkbar ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized by an operator (4) portable accelerometer (32) for detecting accelerations during movements of the operator (4), wherein the device (6) is designed such that the Haupthorchrichtung (44) in response to the detected accelerations with respect to the antenna fixed reference direction (BR) is pivotable.
8. Verfahren zur Horchpeilung mittels akustischer Überwachung wenigstens eines Horchsektors (34), der in einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene (UE) liegt, wobei eine eine Vielzahl von Wasserschallaufnehmern (40) aufweisende Empfangsantenne (38) der Sonaranlage Wasserschallsignale aufnimmt und Empfangssignale aus den Wasserschallsignalen generiert, wobei ein Richtungsbildner (8) und eine Audio- Signalverarbeitungseinheit (10) der Sonaranlage zusammen aus den Empfangssignalen ein den Horchsektor (34) akustisch abbildendes Audiosignal (60) generieren und wobei ein Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) eine in der Überwachungsebene (UE) liegende Haupthorchrichtung (44) durch Schwenken gegenüber einer antennenfesten Bezugsrichtung (BR) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blickrichtungsdetektionsmittel (12) eine Blickrichtung (16) eines Auges (14) oder beider Augen eines Bedieners (4) detektiert und das Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) die Haupthorchrichtung (44) in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung (16) einstellt.8. A method for listening by means of acoustic monitoring at least one Horchsektors (34), which is in a monitorable by means of a sonar monitoring level (UE), wherein a plurality of Wasserschallaufnehmern (40) having receiving antenna (38) of the sonar system receives water sound signals and receive signals from the Water sound signals generated, wherein a direction generator (8) and an audio signal processing unit (10) of the sonar system together from the received signals to generate a Horchsektor (34) acoustically reproducing audio signal (60) and wherein a Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) one in the monitoring level (UE) adjusting a main directional guide (44) by pivoting in relation to an antenna-fixed reference direction (BR), characterized in that a viewing direction detection means (12) detects a viewing direction (16) of an eye (14) or the eyes of an operator (4) and the main cursor adjusting means (23) the main th orchestra (44) in dependence on the detected viewing direction (16) sets.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsebene (UE) zumindest teilweise auf einem optischen Anzeigemittel (20) der Vorrichtung (6) abgebildet wird, dass eine die Blickrichtung (16) auf dem Anzeigemittel (20) kreuzende Blickposition (22) detektiert wird und dass das Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) eine auf dieser Blickposition (22) abgebildete Horchrichtung als Haupthorchrichtung (44) bestimmt. 9. The method according to claim 8, characterized in that the monitoring plane (UE) is at least partially imaged on an optical display means (20) of the device (6) that a viewing direction (16) on the display means (20) crossing viewing position (22 ) and that the main-axis adjusting means (23) determines a listening direction (44) displayed on this viewing position (22) as the main guide (44).
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9. dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anzeigemittel (20) ein die Haupthorchrichtung (44) repräsen- tierender Audio-Peilzeiger (30) dargestellt wird.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that on the display means (20) a the Hauptthorchrichtung (44) representative animal audio Peilzeiger (30) is represented.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal (60) ein über einen Stereokopfhörer (28) wiedergeb- bares, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal (60) ist, das eine akustische Abbildungsebene (AE) aufspannt, wobei der Horchsektor (34) auf einen in der Abbildungsebene (AE) liegenden akustischen Abbildungssektor (36) abgebildet wird.1 1. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the audio signal (60) via a stereo headphone (28) reproducible, in particular binaural, stereo audio signal (60) is an acoustic imaging plane (AE) spans, wherein the listening sector (34) is mapped to an in the image plane (AE) lying acoustic imaging sector (36).
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Eingabemittels (24), insbesondere Trackballs ein Spreizfaktor einer Audiolupe gesteuert wird, wobei die Vorrichtung den Öffnungswinkel (52) des Abbildungssektors (36) gegenüber dem Öffnungs- winkel (46) des Horchsektors (34) in Abhängigkeit vom Spreizfaktor verändert.12. The method of claim 1 1, characterized in that by means of an input means (24), in particular trackball, a spreading factor of an audio loupe is controlled, wherein the device the opening angle (52) of the imaging sector (36) against the opening angle (46) of the Horch sector (34) changed depending on the spreading factor.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtungsbildner (8) zwei Richtungssignale (58) mit minimal versetzt zueinander angeordneten, jedoch auf ein selbes Ziel gerichteten Hauptempfangsrichtungen (HR) jeweils durch richtungsabhängige zeitliche Verzögerung und konphase Aufsummierung unterschiedlicher Teilmengen der Empfangssignale generiert und die Audio-Signalverarbeitungseinheit (10) aus den Richtungssignalen (58) allein oder zusammen mit weiteren13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the direction generator (8) two directional signals (58) with minimally offset from each other, but directed to a same target main receiving directions (HR) respectively by directional time delay and conphatic summation of different subsets of Receive signals generated and the audio signal processing unit (10) from the direction signals (58) alone or together with others
Richtungssignalen (58) das Stereo-Audiosignal (60) generiert.Directional signals (58) generates the stereo audio signal (60).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungsaufnehmer der Vorrichtung (6) Beschleunigungen bei Bewegungen des Bedieners (4) erfasst und die Vorrichtung (6) in Erwiderung auf die erfassten Beschleunigungen die Haupthorchrichtung (44) gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung (BR) verschwenkt. 14. The method according to any one of claims 7 to 13, characterized in that an accelerometer of the device (6) detects accelerations during movements of the operator (4) and the device (6) in response to the detected accelerations, the Haupthorchrichtung (44) relative to the antenna fixed reference direction (BR) pivots.
EP10716335A 2009-04-29 2010-04-27 Device and method for direction finding by listening Withdrawn EP2425269A1 (en)

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