WO2009003548A1 - Mobile sonic sensor - Google Patents

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WO2009003548A1
WO2009003548A1 PCT/EP2008/003187 EP2008003187W WO2009003548A1 WO 2009003548 A1 WO2009003548 A1 WO 2009003548A1 EP 2008003187 W EP2008003187 W EP 2008003187W WO 2009003548 A1 WO2009003548 A1 WO 2009003548A1
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WO
WIPO (PCT)
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signal
acoustic sensor
microphone
location information
mobile acoustic
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/003187
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
René RODIGAST
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Publication of WO2009003548A1 publication Critical patent/WO2009003548A1/en

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/16Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid
    • G08B13/1654Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems
    • G08B13/1672Actuation by interference with mechanical vibrations in air or other fluid using passive vibration detection systems using sonic detecting means, e.g. a microphone operating in the audio frequency range
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/001Alarm cancelling procedures or alarm forwarding decisions, e.g. based on absence of alarm confirmation
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/016Personal emergency signalling and security systems

Definitions

  • the present invention relates to acoustic applications, and more particularly to mobile acoustic sensors.
  • Acoustic sensors can be used for track monitoring, bridge monitoring, material monitoring, on machinery, in agriculture or in many other application areas.
  • the acoustic signal and possibly switching pulses are often generated. They are usually connected by cable to central units in which the signal is then evaluated. Further information on the acoustic signals are therefore obtained here only in the evaluation of the signal itself.
  • a disadvantage of such sensors is that they are mostly built for special applications, so that one sensor is designed and implemented for a very specific application, and that another sensor is designed and implemented for a different application.
  • such sensors are typically arranged at fixed positions and deliver audio signals to an emergency center there, such as when a person having an emergency button has pressed it.
  • an emergency button activates a telephone line to an emergency center, then from there via a speaker, which is typically mounted near the phone, the emergency center asks if the activation of the alarm button was accidentally done or intentionally done. Is then confirmed to the demand of the emergency center by the person who pressed the button, that it was a false alarm, nothing more happens.
  • an ambulance and emergency doctor immediately set in motion in order to help the person who pressed the emergency button from a problematic situation which may already exist.
  • a disadvantage of such applications is that for purposes of communication with the person who has pressed the emergency button, typically a speaker and a microphone are only located at a fixed position in a person's home. Therefore, it can happen that the communication works badly if the person is far away from this fixed position.
  • the emergency call center which often deals with false alarms, has a hard time judging by the received audio data from the home and by the person's reaction to the actual emergency situation or false alarms Person to communication was too excited to communicate this clearly and clearly the emergency center.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved acoustic sensor concept.
  • the present invention is based on the knowledge that not only in emergency applications, but also in many other applications in addition to the audio signal and the place is an important source of information on which the microphone is located, which has received the audio signal. Therefore, according to the invention, in addition to the audio signal, a local Information is obtained from the mobile acoustic sensor and, like the microphone signal, fed to a signal processor which then generates output data comprising the audio signal and associated metadata having location data derived from the location information or the location Information.
  • the audio data here are either audio original data or audio data already compressed by known compression methods.
  • An emergency call center receiving such output data may now be based on the location data associated with the audio data and on the fact that the acoustic sensor is a mobile acoustic sensor to be worn by the person to be monitored Decide where the person is right now to make better, faster and more efficient decisions. For example, if the person is at a critical location in the home, such as in the bathroom or toilet, then if no better clarification takes place, a person must definitely come to the rescue. However, if the person is in a different, more uncritical place, for example on the sofa, then more time may possibly be spent communicating with the person to find out what they are lacking, etc.
  • acoustic sensors also have an advantage in that, in addition to the audio data being delivered, location information relating to the location where the audio data has been recorded is also provided.
  • location information relating to the location where the audio data has been recorded is also provided.
  • Fig. 1 is a block diagram of a mobile acoustic sensor
  • FIG. 2 shows a preferred implementation of the modular mobile acoustic sensor according to the invention
  • FIG. 3 shows a sketch to illustrate the input / output configurability of the mobile acoustic sensor according to a preferred embodiment.
  • the mobile acoustic sensor comprises, as shown in FIG. 1, a microphone 10 for receiving a sound signal 11 incident on the microphone 10. Further, means 12 for providing location information about a location where the microphone 10 is located at the time of recording the sound signal 11 are provided. Furthermore, the mobile acoustic sensor comprises a signal processor 14 for processing the microphone output signal 15 and the location information 16 to generate output data 17 comprising an audio signal and as associated metadata location data derived from the location information 16 or which correspond to the location information.
  • the signal processor 14 has still carried out various location determinations in order, for example, to calculate a position on the basis of location information in the form of transit times, as supplied by the device 12, while in the latter case the device 12 for delivering a Location information eg has already received a complete location determination and the signal processor 14 then writes this complete location determination into the output data stream, for example by means of a multiplex method or by means of a modulation, etc.
  • the output data is then sent out, depending on the implementation, from a transmitter 18, which may be a wireless transmitter, but may also be a wired sensor when the mobile acoustic sensor is connected to a cable, such as a power cable or signal cable.
  • the transmitter 18 is a radio transmitter, then it includes a radio interface for transmitting the output data to a remote receiver.
  • the signal processor 14 includes an audio compressor to compress the microphone output signal to obtain a compressed audio signal. Furthermore, the signal processor 14 is then designed to supply the location information 16 or data derived from the location information 16 as meta information to the compressed audio signal.
  • the location information 16 or data derived from the location information 16 as meta information to the compressed audio signal.
  • corresponding fields kept free of the various audio compression standards for auxiliary data or metadata can be readily used, so that a standard-compliant system is created.
  • the location information providing means 12 is configured to cause a location signal to be sent to two or more remote reference receivers at certain reference positions, and to receive the location information in response to a transmission of the location signal.
  • a triangulation method or another method based on a signal transit time is typically performed. For example, if there is variability in two dimensions, two receivers at predetermined receiving positions, which measure the transit time of a locating signal from the transmitter, are already sufficient. Then, a computer unit can, due to the two measured transit times and with knowledge of the positions of the two reference receiver to determine the position of the mobile acoustic sensor very accurately and transmitted, for example wirelessly to the mobile acoustic sensor, and in particular to a receiving antenna, which is shown schematically at 19 in Fig. 1, so that the means 12 for providing location information from the remote central computer receives its information.
  • the device 12 for providing location information may also be designed to autonomously determine its position. If relatively coarse positioning is sufficient, this may be done by a GPS cell or other absolute location determiner. However, if the accuracy is not sufficient, as provided by a geostationary navigation system, then the means 12 for providing location information may also perform active location by, for example, two remote receivers whose reference positions are to the mobile acoustic sensor are known, responsive to cause a transmission of locating signals and then to measure the transit time that the signal takes to get from the remote reference sensor to the mobile acoustic sensor. Then, the device 12 for providing location information with knowledge of the two reference sensors and the two measured transit times can calculate their location and feed it directly to the signal processor 14.
  • the device 12 for providing location information can also transmit a sound signal for location purposes instead of the radio signal for location purposes, or the device 12 for providing location information can also make a location on both radio signals and sound signals.
  • the signal processor 14 is a DSP (digital signal processor) programmable by software to be programmed for various applications.
  • the signal processor 14 is further configured to analyze the microphone output signal to provide as further metadata data characterizing the microphone output signal and to add this further metadata to the output data 17.
  • the further metadata are, for example, the volume of the signal, an origin direction of the signal, which can be determined by a directional effect of the microphone or a possibly additionally existing additional microphone, the frequency range of the signal or the proportion of the signal energy in a frequency range relative to a other frequency band or relative to the total energy of the signal in all bands.
  • the signal processor can determine by analyzing the microphone output signal itself, also consists of information about the sound source from the microphone output signal, namely whether the sound source provides a signal that has very strong transient components. This is the case, for example, when one object strikes another object and, starting from a relatively quiet or at least uniform background volume, suddenly a rapidly rising and then rapidly falling signal event takes place, which could indicate a fall of a person.
  • Alternative audio signal analysis methods may be to find out specific noises, such as in the monitoring of a motor, etc., in which a particular signal pattern is sought, which indicates a problematic system or indicates a situation that requires closer attention ,
  • the mobile acoustic sensor also has a foreign localization property such that the mobile acoustic sensor can detect location signals from other acoustic sensors and knowing its own reference position and knowing a reference position from another acoustic sensor, ie one third acoustic sensor, the positi- can calculate on the acoustic sensor from which the locating signal comes, so just want to locate.
  • Fig. 2 shows a more specific implementation of the mobile acoustic sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the microphone comprises an actual microphone element 10 and a downstream analog / digital converter 10b, which in addition to an analog / digital conversion can also perform amplification or similar functionalities.
  • the mobile acoustic sensor comprises a module core 20 comprising the signal processor 14 equipped as a DSP, and comprising an audio input / output interface 22 and a control input / output interface 24.
  • the module core may be further supplied with a battery 26 provided when power can not be supplied, such as a power supply for an electrical device to which the mobile acoustic sensor is connected to monitor this device in some form.
  • the audio input / output device 22 can be coupled to the input side of the microphone 10, via a module connection 26a, with further module connections 26b to 26f being present. Furthermore, the audio input / output device 22 is connected to the DSP 14, this connection being of particular importance when the DSP 14 performs a signal analysis of the audio signal. As such, the DSP 14 also has a control line to the audio input / output device 22 to provide feedback regarding audio analysis or to control the interface.
  • the mobile acoustic sensor further comprises a control input / output device 24 which includes a two-way communication link with the DSP 14 and which is also unidirectional with the audio input / output device 22. or bi-directionally communicated.
  • the control input / output device has output functionalities to an RF transmitter 28, to a cable interface 29, or, although not shown in FIG. 2, to a display / controller that is externally formed, such as a graphical interface or an acoustic interface 30 may be.
  • the control input / output device 24 further includes input side information from an RF receiver 31, and the RF transmitter 28 may further receive information from the audio input / output device 22.
  • the DSP 14 may also send the output data directly to the RF transmitter 28, although not shown in FIG. 2, since in FIG. 2 the DSP provides the output data via the audio input / output interface and the control interface. Input / output device to the RF transmitter 28 sends so that the RF transmitter 28 performs a wireless transmission of the output data, which includes the audio data and the metadata.
  • the module core 20 of the acoustic sensor which can be connected on the input side next to the microphone 10 with different RF interfaces 35a, 35b, 35c, wherein the RF interface 35a is a general RF interface according to some interface principle, such as For example, a GSM interface or a DECT interface.
  • the interface 35b is an interface according to the WLAN standard
  • the interface 35c is an interface according to the Bluetooth standard.
  • various interfaces can be connected, which can be constructed analogously to the input interfaces, and which are designated by 28 '/ 31' or 28 '' / 31 ''.
  • the interface 29 is, for example, a standardized CAT 5 interface, also known as the "Ethernet" interface to allow a wired message communication.
  • Gaining acoustic information and associated metadata such as location, distance, volume, directivity, frequency range ..., etc., is becoming increasingly relevant in the industrial environment.
  • the invention describes a flexible integrated system which receives, processes and distributes acoustic information. Emphasis is placed on mobility and the associated miniaturization of the system. The acquisition of acoustic information and associated parameters is the basic objective of the invention.
  • the units are wirelessly equipped to achieve a wide range of applications.
  • One or more acoustic sensors form an intelligent matrix which preferably acquires acoustic information and its parameters and prepares them interface-compatible. The user is thus able to immediately access these parameters for editing or further processing.
  • metadata comprising location information are supplied in addition to the audio data, which also makes the present invention possible to use as self-locating acoustic sensor or to use within a system of multiple sensors for purposes of self-localization.
  • acoustic information and additionally parameters of this acoustic information are thus obtained.
  • a processed signal is provided with the desired information about the signal to a receiver.
  • an application-related implementation can be achieved, in particular due to the software configurability, and with high cost efficiency.
  • a miniaturized system which is also referred to as an embedded system, which, as device-implemented, has a volume content of less than 30 cubic centimeters and in particular less than 10 cubic centimeters, which is achieved by a high degree of integration of microphones and circuits for providing the Output data is achieved.
  • the DSP preferably provides an analysis of the acoustic signal and an application-related preparation of the parameters, wherein the mobile acoustic sensor with other mobile acoustic sensors or a central station wireless or Wired communicates. Furthermore, it is preferred to determine a position information, specifically via a transit time determination to at least two further mobile acoustic sensors.
  • the invention is advantageous in that acoustic signals are automatically recorded and provided with relevant data describing the acoustic signal, which, in addition to the location information, comprise additional metadata, depending on the implementation.
  • the sensor according to the invention can itself gain information about the signal and output. External systems can be connected via standard interfaces. Thanks to the miniaturized (embedded) design, the sensor can be easily applied and installed. A personal computer is only needed for configuration, but not for sensor operation. Depending on the local situation, different modules may use different transmission ranges, e.g. UHF is not possible because of existing interference fields in a field of application.
  • a system of acoustic sensors according to the invention can be implemented in a self-configuring manner when a set-up phase has taken place, ie when each acoustic sensor has assigned its channel or identification in a communication scheme.
  • Such a communication scenario includes not only wireless but also wired data transmission capabilities.
  • industrial sensors are used for track monitoring, bridge monitoring, material monitoring, on machines, in agriculture, etc. These widespread applications usually provide the acoustic signal and possibly switching pulses. They are usually connected by cable to central units in which the signal is then evaluated. Further information on the acoustic signals can be obtained here only in the evaluation of the signal itself.
  • Statements about location, directivity, intensity and other relevant parameters can be metadata such as location, distance, Volume, directivity, frequency range ... etc. with increasing relevance.
  • the invention describes a flexible integrated system which accepts and distributes acoustic information. Emphasis is placed on mobility and the associated miniaturization of the system.
  • the sensor consists of modules that can be individually equipped. Subareas of these modules are here sound recording unit (including level adjustment), DSP unit, output / transmission unit (see also Fig. 2).
  • the system is able to communicate with each other or with a master unit.
  • the unit is wirelessly equipped to achieve a wide range of applications.
  • External modules may also be integrated into the network of this system.
  • the associated energy efficiency is thus a decisive factor.
  • an intelligent matrix is formed by one or more acoustic sensors, which preferably obtains acoustic information and its parameters and prepares them interface-compatible. The user is thus able to immediately access these parameters for editing or further processing.
  • the system should be designed as an integrated (embedded), miniaturized system in order to be able to be used in a wide range of applications.
  • Fields of application include acoustic monitoring in industry, for example for processes, machines, materials and device testing. Other areas of application are occupational health and safety, to monitor sound levels, create an emissions map, detect limits, perform automatic limiting, perform sound source analysis, or locate sound sources.
  • RF-IDs the mobile acoustic sensor according to the invention can be used to detect RFID objects, and can provide information about RFID objects that go beyond an exclusive detection of such objects.
  • the senor according to the invention can also serve well, e.g. in the monitoring of housing environments in elderly or sick people, in the so-called “Smart Home”, in the reporting of acoustic events with position and other parameters, or in a general process cycle consisting of acquisition / analysis, localization, processing and reporting.
  • the acoustic sensor is used for detecting dangers, for analyzing panic situations or for the short-term creation of an acoustic monitoring network.
  • the acoustic sensor may be incorporated into the artificial intelligence system of robots, for example, for acoustic events, such as e.g. To respond to voice commands for a service robot or to identify and react to typical / untypical noises in industrial processes, for example in industrial robots.
  • the acoustic sensor can be used to automatically measure multichannel sound systems.
  • a detection of the current seating position and a correspondingly dependent optimal level / time setting can be done by the acoustic sensor, especially in a directional home entertainment system or to capture panning information and amplification by additional sound tuning.
  • a room acoustics analysis can be carried out or it can be a source location and automatically passing directional information. It is also possible to record audience reactions and information as a creative tool for the sound designer, for example, where the applause is strongest. On the other hand, emission protection can be carried out at concerts, and in particular at loud concerts. For larger sound systems, an automatic calibration of complex sound systems can be achieved.
  • automatically calibrating microphone arrays can be obtained by the mobile acoustic sensor according to the invention.
  • a cooperation of the acoustic sensors with RFID elements takes place.
  • RFID elements mobile acoustic sensors according to the invention can cooperate, for example, for the purpose of localization, if the localization takes place via radio signals. Then, RFID receivers can make runtime measurements and report their results to a central processing unit, which then calculates the actual position.
  • Audio is recorded via a microphone module and AD is converted.
  • DSP meta information is added (in a lock in the data stream). This can be done using standardized methods (AAC, Broadcastwave, MXF ...) or even proprietary formats.
  • the "enriched" metadata audio signal is transmitted via RF or cable to another unit and can be unpacked there, by demodulating the metadata and audio data, converting the audio if necessary, and converting the meta information to standard format (eg ASCI). be made available at the module.
  • Position information - are gained via 1. Radio detection active
  • the relevant module (which supplies the audio signal) transmits a pulse via its RF transmitter module and can be localized via at least 2 further units according to the invention with receiver modules by determining the runtime for each unit.
  • the system thus determines relative position coordinates that can be converted to absolute coordinates with knowledge of the fixed coordinates of the two receiver units, which then describe the position in space (eg absolute coordinates [length, width in degrees / seconds, x, y, z ].
  • a localization of the sensor via passive bearing is also possible.
  • a signal emitted by the units according to the invention can be changed by the unit to be located, and a signal received from the transmitting units can be provided about the position of the sensor to be located.
  • the passive method is characterized by shorter ranges and thus will not meet all application requirements.
  • Signal information (level, dynamics ...) - are obtained via: Special algorithms that are implemented directly in the DSP and analyze the audio signal there. Thus, certain parameters directly (eg: absolute level is ... dB) as a threshold (absolute level of ... dB was exceeded) or indirectly (absolute level of ... dB was reached in time ... s - that means Alarm XY) etc.
  • the individual sensors can thus be individually adapted to their respective application (what should they hear / respond to).
  • the DSP 14 in FIG. 1 or FIG. 2 or FIG. 3 is individually adaptable via software modules. Either a direct interface is provided on the sensor or the individual adjustment works via a so-called “flashing", so that depending on the implementation of another memory card with stored configuration data is inserted into the acoustic sensor, such a memory card eg as a flash memory is executed.
  • FIG. 2 shows a basic operation of a present implementation in which the main unit 20 consists of the DSP 14, the audio I / O unit 22, and the control module 24.
  • the main unit 20 may be individually populated with modules to be configured for use. In addition to the specific matrix configuration, the individual units are recorded with software packages that configure themselves.
  • the acoustic signal is detected by the microphone module 10 and provided to the DSP after A / D conversion in the I / O unit.
  • the DSP continues to receive metadata via the control unit 24, such as Position, level, dynamics, etc.
  • These data are packaged in the DSP in an audio stream, such as an MXF audio stream, and the signal can be provided via an output unit (cable, RF ).
  • an output unit (cable, RF ).
  • a further evaluation of the audio signal takes place according to the requirements and the selected software module.
  • Another unit can now receive the signal or the signal can be played on a conventional unit, such as a computer.
  • two further mobile acoustic sensors for a two-dimensional determination or three further mobile acoustic sensors according to the present invention for a three-dimensional position determination required.
  • the position of the input sensor is determined relative to the position sensors via a transit time determination based on the signal propagation times of the units to the input sensor.
  • the input sensor receives the transit times via its HF interface and now calculates its own position.
  • the positions of the position sensors are known, e.g. their geographical length or latitude. Position sensors thus require a transceiver or a transmitter / receiver equipment.
  • the system is flexible and can therefore be adapted individually to the application and thus saves costs.
  • the methods according to the invention can be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be on a digital storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals that may interact with a programmable computer system such that a method is carried out.
  • the invention thus also consists in a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method when the computer program product runs on a computer.
  • the invention can thus be realized as a computer program with a program code for carrying out the method when the computer program runs on a computer.

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Abstract

A mobile sonic sensor comprises a microphone (10) for picking up a sound signal (11) which hits the microphone (10), a device (12) for delivering a piece of location information about a location at which the microphone (10) is located at the time at which the sound signal is picked up, and a signal processer for processing a microphone output signal and the location information in order to produce output data (14) which comprise an audio signal and, as associated metadata, location data which are derived from the location information or which correspond to the location information.

Description

Mobiler Akustik-Sensor Mobile acoustic sensor
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Akustikanwendungen und insbesondere auf mobile Akustik-Sensoren.The present invention relates to acoustic applications, and more particularly to mobile acoustic sensors.
Akustische Sensoren können zur Schienenüberwachung, Brückenüberwachung, Materialüberwachung, an Maschinen, in der Landwirtschaft oder in vielen anderen Anwendungsgebieten eingesetzt werden. In diesen Anwendungen werden oft das a- kustische Signal und ggf. Schaltimpulse erzeugt. Sie werden meist per Kabel mit zentralen Einheiten verbunden, in denen dann das Signal ausgewertet wird. Weitere Informationen zu den akustischen Signalen werden hier also lediglich in der Auswerteeinheit aus dem Signal selbst gewonnen.Acoustic sensors can be used for track monitoring, bridge monitoring, material monitoring, on machinery, in agriculture or in many other application areas. In these applications, the acoustic signal and possibly switching pulses are often generated. They are usually connected by cable to central units in which the signal is then evaluated. Further information on the acoustic signals are therefore obtained here only in the evaluation of the signal itself.
Nachteilig an solchen Sensoren ist, dass sie meistens für Spezialanwendungen gebaut sind, also dass ein Sensor für eine ganz spezielle Anwendung entworfen und implementiert ist, und dass ein anderer Sensor für eine andere Anwendung entworfen und implementiert ist.A disadvantage of such sensors is that they are mostly built for special applications, so that one sensor is designed and implemented for a very specific application, and that another sensor is designed and implemented for a different application.
Aufgrund der speziellen Einsatzgebiete insbesondere zu Ü- berwachungszwecken sind solche Sensoren typischerweise an festen Positionen angeordnet und liefern von dort aus Audiosignale zu einem Notfallzentrum, wie beispielsweise dann, wenn eine Person, die einen Notfallknopf besitzt, diesen gedrückt hat. Ein solches Drücken eines Notfallknopfes aktiviert hierbei eine Telefonleitung zu einem Notfallzentrum, von dort dann über einen Lautsprecher, der typischerweise in der Nähe des Telefons angebracht ist, die Notfallzentrale nachfragt, ob die Aktivierung des Alarmknopfes versehentlich geschehen ist oder absichtlich erfolgt ist. Wird dann auf die Nachfrage der Notrufzentrale von der Person, die den Knopf gedrückt hat, bestätigt, dass es ein Fehlalarm war, so geschieht nichts weiter. Antwortet die Person auf die Nachfrage der Notrufzentrale jedoch nicht oder nicht zufriedenstellend, so setzt sich unmittelbar ein Krankenwagen samt Notarzt in Bewegung, um der Per- son, die den Notrufknopf gedrückt hat, aus einer problematischen Lage zu helfen, die unter Umständen gerade existiert.Due to the special fields of use, in particular for monitoring purposes, such sensors are typically arranged at fixed positions and deliver audio signals to an emergency center there, such as when a person having an emergency button has pressed it. Such pressing an emergency button activates a telephone line to an emergency center, then from there via a speaker, which is typically mounted near the phone, the emergency center asks if the activation of the alarm button was accidentally done or intentionally done. Is then confirmed to the demand of the emergency center by the person who pressed the button, that it was a false alarm, nothing more happens. However, if the person responds unsatisfactorily to the request of the emergency call center, an ambulance and emergency doctor immediately set in motion in order to help the person who pressed the emergency button from a problematic situation which may already exist.
Nachteilig an solchen Anwendungen ist, dass zu Zwecken der Kommunikation mit der Person, die den Notfallknopf gedrückt hat, typischerweise ein Lautsprecher und ein Mikrofon nur an einer festen Position in einer Wohnung der Person angeordnet sind. Daher kann es vorkommen, dass die Kommunikation schlecht funktioniert, wenn die Person nämlich von die- ser festen Position weit entfernt ist.A disadvantage of such applications is that for purposes of communication with the person who has pressed the emergency button, typically a speaker and a microphone are only located at a fixed position in a person's home. Therefore, it can happen that the communication works badly if the person is far away from this fixed position.
Darüber hinaus hat es die Notrufzentrale, die es oft mit Fehlalarmen zu tun hat, schwer, anhand der empfangenen Audiodaten von der Wohnung und anhand der Reaktion der Person zu beurteilen, ob tatsächlich ein Notfall vorhanden ist o- der ob nur ein Fehlalarm war und die Person zur Kommunikation zu aufgeregt war, um dies eindeutig und klar der Notrufzentrale mitzuteilen.In addition, the emergency call center, which often deals with false alarms, has a hard time judging by the received audio data from the home and by the person's reaction to the actual emergency situation or false alarms Person to communication was too excited to communicate this clearly and clearly the emergency center.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes Akustik-Sensor-Konzept zu schaffen.The object of the present invention is therefore to provide an improved acoustic sensor concept.
Diese Aufgabe wird durch einen mobilen Akustik-Sensor nach Anspruch 1, ein Verfahren zum akustischen Überwachen nach Patentanspruch 17 oder ein Computerprogramm nach Patentanspruch 18 gelöst.This object is achieved by a mobile acoustic sensor according to claim 1, a method for acoustic monitoring according to claim 17 or a computer program according to claim 18.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Kenntnis zugrunde, dass nicht nur bei Notrufanwendungen, sondern auch bei vie- len anderen Anwendungen neben dem Audiosignal auch der Ort eine wichtige Informationsquelle darstellt, an dem sich das Mikrofon befindet, das das Audiosignal aufgenommen hat. Daher wird erfindungsgemäß neben dem Audiosignal eine Orts- Information von dem mobilen Akustik-Sensor gewonnen und e- benso wie das Mikrofonsignal einem Signalprozessor zugeführt, der dann Ausgangsdaten erzeugt, die das Audiosignal und zugeordnete Metadaten umfassen, die Ortsdaten aufwei- sen, die von den Orts-Informationen abgeleitet sind oder die den Orts-Informationen entsprechen. Die Audiodaten sind hierbei entweder Audiorohdaten oder bereits durch bekannte Kompressionsverfahren komprimierte Audiodaten.The present invention is based on the knowledge that not only in emergency applications, but also in many other applications in addition to the audio signal and the place is an important source of information on which the microphone is located, which has received the audio signal. Therefore, according to the invention, in addition to the audio signal, a local Information is obtained from the mobile acoustic sensor and, like the microphone signal, fed to a signal processor which then generates output data comprising the audio signal and associated metadata having location data derived from the location information or the location Information. The audio data here are either audio original data or audio data already compressed by known compression methods.
Eine Notrufzentrale, die solche Ausgangsdaten empfängt, kann nunmehr anhand der Ortsdaten, die den Audiodaten zugeordnet sind, und aufgrund der Tatsache, dass der Akustik- Sensor ein mobiler Akustik-Sensor ist, der von der Person, die es zu überwachen gilt, getragen wird, entscheiden, wo sich die Person gerade befindet, um bessere, schnellere und effizientere Entscheidungen treffen zu können. Befindet sich die Person beispielsweise an einer kritischen Stelle in der Wohnung, wie beispielsweise im Bad oder in der Toilette, so muss, wenn keine bessere Abklärung stattfindet, auf jeden Fall eine Person zu Hilfe kommen. Befindet sich die Person jedoch an einer anderen, eher unkritischeren Stelle, beispielsweise auf dem Sofa, so kann ggf. mehr Zeit dazu verwendet werden, mit der Person zu kommunizieren, um herauszufinden, woran es ihr mangelt etc.An emergency call center receiving such output data may now be based on the location data associated with the audio data and on the fact that the acoustic sensor is a mobile acoustic sensor to be worn by the person to be monitored Decide where the person is right now to make better, faster and more efficient decisions. For example, if the person is at a critical location in the home, such as in the bathroom or toilet, then if no better clarification takes place, a person must definitely come to the rescue. However, if the person is in a different, more uncritical place, for example on the sofa, then more time may possibly be spent communicating with the person to find out what they are lacking, etc.
So haben auch viele andere Anwendungen von Akustik-Sensoren einen Vorteil dahin gehend, dass zusätzlich zu den Audiodaten, die geliefert werden, auch Orts-Informationen geliefert werden, die sich auf den Ort beziehen, an dem die Au- diodaten aufgezeichnet worden sind. Darüber hinaus wird es bevorzugt, neben den Orts-Information als zusätzliche Meta- informationen noch Aussagen über die Richtwirkung des Mikrofons, die Intensität des Signals und von anderen relevanten Parametern beizufügen, die auch Dynamikinformationen etc. des Audiosignals umfassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnung detailliert erläutert. Es zeigen:Thus, many other applications of acoustic sensors also have an advantage in that, in addition to the audio data being delivered, location information relating to the location where the audio data has been recorded is also provided. In addition, it is preferable to add, in addition to the location information as additional meta-information, statements about the directivity of the microphone, the intensity of the signal and other relevant parameters, which also include dynamic information etc. of the audio signal. Preferred embodiments of the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines mobilen Akustik- Sensors;Fig. 1 is a block diagram of a mobile acoustic sensor;
Fig. 2 eine bevorzugte Implementierung des erfindungsgemäßen mobilen Akustik-Sensors in Modulbauweise; undFIG. 2 shows a preferred implementation of the modular mobile acoustic sensor according to the invention; FIG. and
Fig.3 eine Skizze zur Veranschaulichung der Ein- gangs-/Ausgangs-Konfigurierbarkeit des mobilen Akustik-Sensors gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel .3 shows a sketch to illustrate the input / output configurability of the mobile acoustic sensor according to a preferred embodiment.
Der mobile Akustik-Sensor umfasst, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ein Mikrofon 10 zum Aufnehmen eines Schallsignals 11, das auf das Mikrofon 10 fällt. Ferner ist eine Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts-Information über einen Ort, an dem sich das Mikrofon 10 zum Zeitpunkt der Aufnahme des Schallsignals 11 befindet, vorgesehen. Ferner umfasst der mobile Akustik-Sensor einen Signalprozessor 14 zum Verarbeiten des Mikrofon-Ausgangssignals 15 und der Orts- Informationen 16, um Ausgangsdaten 17 zu erzeugen, die ein Audiosignal und als zugeordnete Metadaten Ortsdaten umfassen, die von den Orts-Informationen 16 abgeleitet sind oder die den Orts-Information entsprechen. Im ersteren Fall hat der Signalprozessor 14 noch diverse Ortsbestimmungen durch- geführt, um z.B. aufgrund von Orts-Informationen in Form von Laufzeiten, wie sie von der Einrichtung 12 geliefert werden, eine Position zu berechnen, während im letzteren Fall die Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts-Information z.B. bereits eine komplette Ortsbestimmung erhalten hat und der Signalprozessor 14 dann diese komplette Ortsbestimmung in den Ausgangsdatenstrom hineinschreibt, beispielsweise mittels eines Multiplexverfahrens oder mittels einer Modulation etc. Die Ausgangsdaten werden dann je nach Implementierung vom einem Sender 18 ausgesendet, der ein drahtloser Sender sein kann, der aber auch ein drahtgebundener Sensor sein kann, wenn der mobile Akustik-Sensor mit einem Kabel verbunden ist, beispielsweise einem Leitungsversorgungskabel oder einem Signalkabel.The mobile acoustic sensor comprises, as shown in FIG. 1, a microphone 10 for receiving a sound signal 11 incident on the microphone 10. Further, means 12 for providing location information about a location where the microphone 10 is located at the time of recording the sound signal 11 are provided. Furthermore, the mobile acoustic sensor comprises a signal processor 14 for processing the microphone output signal 15 and the location information 16 to generate output data 17 comprising an audio signal and as associated metadata location data derived from the location information 16 or which correspond to the location information. In the former case, the signal processor 14 has still carried out various location determinations in order, for example, to calculate a position on the basis of location information in the form of transit times, as supplied by the device 12, while in the latter case the device 12 for delivering a Location information eg has already received a complete location determination and the signal processor 14 then writes this complete location determination into the output data stream, for example by means of a multiplex method or by means of a modulation, etc. The output data is then sent out, depending on the implementation, from a transmitter 18, which may be a wireless transmitter, but may also be a wired sensor when the mobile acoustic sensor is connected to a cable, such as a power cable or signal cable.
Wenn der Sender 18 ein Funksender ist, dann umfasst er eine Funkschnittstelle zum Übertragen der Ausgangsdaten zu einem entfernten Empfänger.If the transmitter 18 is a radio transmitter, then it includes a radio interface for transmitting the output data to a remote receiver.
Je nach Implementierung umfasst der Signalprozessor 14 einen Audiokomprimierer, um das Mikrofon-Ausgangssignal zu komprimieren, um ein komprimiertes Audiosignal zu erhalten. Ferner ist dann der Signalprozessor 14 ausgebildet, um die Orts-Informationen 16 oder von den Orts-Information 16 abgeleitete Daten dem komprimierten Audiosignal als Metain- formationen zuzuführen. Hier können beispielsweise entspre- chende von den verschiedenen Audiokompressionsstandards freigehaltene Felder für Hilfsdaten bzw. Metadaten ohne Weiteres eingesetzt werden, so dass ein standardkonformes System entsteht.Depending on the implementation, the signal processor 14 includes an audio compressor to compress the microphone output signal to obtain a compressed audio signal. Furthermore, the signal processor 14 is then designed to supply the location information 16 or data derived from the location information 16 as meta information to the compressed audio signal. Here, for example, corresponding fields kept free of the various audio compression standards for auxiliary data or metadata can be readily used, so that a standard-compliant system is created.
Die Einrichtung 12 zum Liefern der Orts-Informationen ist ausgebildet, um ein Senden eines Ortungssignals zu zwei o- der mehr entfernten Referenzempfängern an bestimmten Referenzpositionen zu bewirken, und um die Orts-Informationen ansprechend auf ein Senden des Ortungssignals zu empfangen.The location information providing means 12 is configured to cause a location signal to be sent to two or more remote reference receivers at certain reference positions, and to receive the location information in response to a transmission of the location signal.
Zur Ortsbestimmung wird typischerweise ein Triangulationsverfahren oder ein anderes Verfahren durchgeführt, das auf einer Signallaufzeit basiert. Existiert nämlich z.B. eine Variabilität in zwei Dimensionen, so genügen bereits zwei Empfänger an vorbestimmten Empfangspositionen, die die Laufzeit eines Ortungssignals vom Sender messen. Dann kann eine Rechnereinheit aufgrund der beiden gemessenen Laufzeiten und unter Kenntnis der Positionen der beiden Referenz- empfänger die Position des mobilen Akustik-Sensors sehr genau bestimmen und z.B. drahtlos zu dem mobilen Akustik- Sensor und insbesondere zu einer Empfangsantenne, die schematisch bei 19 in Fig. 1 gezeigt ist, übertragen, damit die Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts-Information von dem entfernten Zentralrechner ihre Information erhält.For location determination, a triangulation method or another method based on a signal transit time is typically performed. For example, if there is variability in two dimensions, two receivers at predetermined receiving positions, which measure the transit time of a locating signal from the transmitter, are already sufficient. Then, a computer unit can, due to the two measured transit times and with knowledge of the positions of the two reference receiver to determine the position of the mobile acoustic sensor very accurately and transmitted, for example wirelessly to the mobile acoustic sensor, and in particular to a receiving antenna, which is shown schematically at 19 in Fig. 1, so that the means 12 for providing location information from the remote central computer receives its information.
Je nach Implementierung kann die Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts-Information jedoch auch ausgebildet sein, um ih- re Position autark zu bestimmen. Wenn eine relativ grobe Positionierung ausreichend ist, so kann dies durch eine GPS-Zelle oder eine andere absolute Ortsbestimmungseinrichtung stattfinden. Wenn die Genauigkeit jedoch nicht genügt, wie sie von einem geostationären Navigationssystem gelie- fert wird, so kann die Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts-Information auch eine aktive Ortung ausführen, indem sie zum Beispiel zwei entfernte Empfänger, deren Referenzpositionen dem mobilen Akustik-Sensor bekannt sind, anspricht, um eine Aussendung von Ortungssignalen zu bewirken und um dann die Laufzeit zu messen, die das Signal benötigt, um von dem entfernten Referenzsensor zum mobilen A- kustik-Sensor zu kommen. Dann kann die Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts-Information unter Kenntnis der beiden Referenzsensoren und der beiden gemessenen Laufzeiten ihren Ort berechnen und dem Signalprozessor 14 direkt zuführen.Depending on the implementation, however, the device 12 for providing location information may also be designed to autonomously determine its position. If relatively coarse positioning is sufficient, this may be done by a GPS cell or other absolute location determiner. However, if the accuracy is not sufficient, as provided by a geostationary navigation system, then the means 12 for providing location information may also perform active location by, for example, two remote receivers whose reference positions are to the mobile acoustic sensor are known, responsive to cause a transmission of locating signals and then to measure the transit time that the signal takes to get from the remote reference sensor to the mobile acoustic sensor. Then, the device 12 for providing location information with knowledge of the two reference sensors and the two measured transit times can calculate their location and feed it directly to the signal processor 14.
Alternativ oder zusätzlich kann die Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts-Information auch ein Schallsignal zu Ortungszwecken statt des Funksignals zu Ortungszwecken sen- den, oder die Einrichtung 12 zum Liefern einer Orts- Information kann eine Ortung auch sowohl auf Funksignalen als auch auf Schallsignalen vornehmen.Alternatively or additionally, the device 12 for providing location information can also transmit a sound signal for location purposes instead of the radio signal for location purposes, or the device 12 for providing location information can also make a location on both radio signals and sound signals.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Signalprozes- sor 14 ein DSP (digitaler Signalprozessor) , der durch Software programmierbar ist, um auf verschiedene Anwendungsfälle programmiert zu werden. Je nach Implementierung ist der Signalprozessor 14 ferner ausgebildet, um das Mikrofon-Ausgangssignal zu analysieren, um als weitere Metadaten Daten zu liefern, die das Mikrofon-Ausgangssignal charakterisieren, und um diese weiteren Metadaten den Ausgangsdaten 17 hinzuzufügen. Die weiteren Metadaten sind beispielsweise die Lautstärke des Signals, eine Ursprungs-Richtung des Signals, die durch eine Richtwirkung des Mikrofons bzw. eines ggf. zusätzlich vorhandenen weiteren Mikrofons bestimmbar ist, der Frequenzbereich des Signals oder der Anteil der Signalenergie in einem Frequenzbereich bezogen auf ein anderes Frequenzband oder bezogen auf die Gesamtenergie des Signals in allen Bändern.In preferred embodiments, the signal processor 14 is a DSP (digital signal processor) programmable by software to be programmed for various applications. Depending on the implementation, the signal processor 14 is further configured to analyze the microphone output signal to provide as further metadata data characterizing the microphone output signal and to add this further metadata to the output data 17. The further metadata are, for example, the volume of the signal, an origin direction of the signal, which can be determined by a directional effect of the microphone or a possibly additionally existing additional microphone, the frequency range of the signal or the proportion of the signal energy in a frequency range relative to a other frequency band or relative to the total energy of the signal in all bands.
Weitere Zusatzinformationen, die der Signalprozessor durch Analyse des Mikrofon-Ausgangssignals selbst ermitteln kann, bestehen ferner in Informationen über die Schallquelle aus dem Mikrofon-Ausgangssignal, nämlich ob die Schallquelle ein Signal liefert, das sehr stark transiente Anteile aufweist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn ein Gegens- tand auf einen anderen Gegenstand auftrifft und ausgehend von einem relativ leisen oder zumindest gleichmäßigen Hintergrundvolumen auf einmal ein schnell ansteigendes und wieder schnell abfallendes Signalgeschehen stattfindet, das auf einen Sturz einer Person hinweisen könnte. Alternative Audio-Signal-Analyseverfahren können darin bestehen, bestimmte Geräusche herauszufinden, wie beispielsweise bei der Überwachung eines Motors etc. bei der nach einem ganz bestimmten Signalmuster gesucht wird, das auf ein problematisches System hinweist bzw. auf eine Situation hinweist, die nähere Beachtung benötigt.Further additional information, which the signal processor can determine by analyzing the microphone output signal itself, also consists of information about the sound source from the microphone output signal, namely whether the sound source provides a signal that has very strong transient components. This is the case, for example, when one object strikes another object and, starting from a relatively quiet or at least uniform background volume, suddenly a rapidly rising and then rapidly falling signal event takes place, which could indicate a fall of a person. Alternative audio signal analysis methods may be to find out specific noises, such as in the monitoring of a motor, etc., in which a particular signal pattern is sought, which indicates a problematic system or indicates a situation that requires closer attention ,
Bei alternativen Ausführungsbeispielen hat der mobile akustische Sensor auch eine Fremd-Lokalisierungseigenschaft dahin gehend, dass der mobile akustische Sensor Ortungssigna- Ie von anderen akustischen Sensoren erfassen kann und unter Kenntnis seiner eigenen Referenzposition und unter Kenntnis einer Referenzposition von einem anderen akustischen Sensor, d.h. von einem dritten akustischen Sensor, die Positi- on des akustischen Sensors ausrechnen kann, von dem das Ortungssignal stammt, der sich also gerade orten möchte.In alternative embodiments, the mobile acoustic sensor also has a foreign localization property such that the mobile acoustic sensor can detect location signals from other acoustic sensors and knowing its own reference position and knowing a reference position from another acoustic sensor, ie one third acoustic sensor, the positi- can calculate on the acoustic sensor from which the locating signal comes, so just want to locate.
Fig. 2 zeigt eine speziellere Implementierung des mobilen akustischen Sensors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hier umfasst das Mikrofon ein eigentliches Mikrofonelement 10 und einen nachgeschalteten Analog/Digital-Wandler 10b, der neben einer Ana- log/Digital-Wandlung auch eine Verstärkung oder ähnliche Funktionalitäten durchführen kann.Fig. 2 shows a more specific implementation of the mobile acoustic sensor according to a preferred embodiment of the present invention. Here, the microphone comprises an actual microphone element 10 and a downstream analog / digital converter 10b, which in addition to an analog / digital conversion can also perform amplification or similar functionalities.
Ferner umfasst der mobile akustische Sensor einen Modulkern 20, der den Signalprozessor 14, der als DSP ausgestattet ist, umfasst, und der eine Audio-Eingangs/Ausgangs- Schnittstelle 22 und eine Steuer-Eingangs/Ausgangs- Schnittstelle 24 umfasst. Der Modulkern kann ferner mit einer Batterie 26 versorgt werden, die dann vorgesehen ist, wenn keine Stromversorgung stattfinden kann, beispielsweise eine Stromversorgung für ein elektrisches Gerät, mit dem der mobile akustische Sensor verbunden ist, um dieses Gerät in irgendeiner Form zu überwachen.Furthermore, the mobile acoustic sensor comprises a module core 20 comprising the signal processor 14 equipped as a DSP, and comprising an audio input / output interface 22 and a control input / output interface 24. The module core may be further supplied with a battery 26 provided when power can not be supplied, such as a power supply for an electrical device to which the mobile acoustic sensor is connected to monitor this device in some form.
Die Audio-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 22 ist eingangsseitig mit dem Mikrofon 10 koppelbar, und zwar über eine Modul- Verbindung 26a, wobei noch weitere Modul-Verbindungen 26b bis 26f vorhanden sind. Ferner ist die Audio- Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 22 mit dem DSP 14 verbunden, wobei diese Verbindung insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn der DSP 14 eine Signalanalyse des Audiosignals vor- nimmt. Insofern hat der DSP 14 auch eine Steuerleitung zur Audio-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 22, um ein Feedback bezüglich einer Audioanalyse zu liefern, oder um die Schnittstelle zu steuern.The audio input / output device 22 can be coupled to the input side of the microphone 10, via a module connection 26a, with further module connections 26b to 26f being present. Furthermore, the audio input / output device 22 is connected to the DSP 14, this connection being of particular importance when the DSP 14 performs a signal analysis of the audio signal. As such, the DSP 14 also has a control line to the audio input / output device 22 to provide feedback regarding audio analysis or to control the interface.
Der mobile Akustik-Sensor umfasst ferner eine Steuer- Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 24, die mit dem DSP 14 eine Zwei-Wege-Kommunikationsverbindung umfasst, und die mit der Audio-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 22 ebenfalls unidirektio- nal oder bidirektional kommuniziert. Ferner hat die Steuer- Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung Ausgabefunktionalitäten zu einem HF-Sender 28, zu einer Kabel-Schnittstelle 29 oder, obgleich in Fig. 2 nicht eingezeichnet, zu einer Anzei- ge/Steuerung, die extern ausgebildet ist, die beispielsweise eine graphische Schnittstelle oder eine akustische Schnittstelle 30 sein kann. Die Steuer-Eingabe/Ausgabe- Vorrichtung 24 enthält ferner eingangsseitige Informationen von einem HF-Empfänger 31, wobei der HF-Sender 28 ferner Informationen von der Audio-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 22 erhalten kann.The mobile acoustic sensor further comprises a control input / output device 24 which includes a two-way communication link with the DSP 14 and which is also unidirectional with the audio input / output device 22. or bi-directionally communicated. Further, the control input / output device has output functionalities to an RF transmitter 28, to a cable interface 29, or, although not shown in FIG. 2, to a display / controller that is externally formed, such as a graphical interface or an acoustic interface 30 may be. The control input / output device 24 further includes input side information from an RF receiver 31, and the RF transmitter 28 may further receive information from the audio input / output device 22.
Je nach Implementierung kann auch der DSP 14 die Ausgangsdaten direkt zum HF-Sender 28 schicken, obgleich dies in Fig. 2 nicht gezeigt ist, da in Fig. 2 der DSP die Ausgangsdaten über die Audio-Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle und die Steuer-Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung zu dem HF-Sender 28 schickt, damit der HF-Sender 28 eine drahtlose Übertragung der Ausgangsdaten vollbringt, die die Audiodaten und die Metadaten umfassen.Depending on the implementation, the DSP 14 may also send the output data directly to the RF transmitter 28, although not shown in FIG. 2, since in FIG. 2 the DSP provides the output data via the audio input / output interface and the control interface. Input / output device to the RF transmitter 28 sends so that the RF transmitter 28 performs a wireless transmission of the output data, which includes the audio data and the metadata.
Fig. 3 zeigt eine weitere Implementierung des Modulkerns 20 des akustischen Sensors, der eingangsseitig neben dem Mikrofon 10 mit verschiedenen HF-Schnittstellen 35a, 35b, 35c verbindbar ist, wobei die HF-Schnittstelle 35a eine allgemeine HF-Schnittstelle nach irgendeinem Schnittstellenprinzip ist, wie beispielsweise eine GSM-Schnittstelle oder eine DECT-Schnittstelle. Die Schnittstelle 35b ist dagegen eine Schnittstelle nach dem WLAN-Standard, während die Schnittstelle 35c eine Schnittstelle nach dem Bluetooth- Standard ist.3 shows a further implementation of the module core 20 of the acoustic sensor, which can be connected on the input side next to the microphone 10 with different RF interfaces 35a, 35b, 35c, wherein the RF interface 35a is a general RF interface according to some interface principle, such as For example, a GSM interface or a DECT interface. By contrast, the interface 35b is an interface according to the WLAN standard, while the interface 35c is an interface according to the Bluetooth standard.
Auch ausgangsseitig können verschiedene Schnittstellen angebunden werden, die analog zu den Eingangsschnittstellen aufgebaut sein können, und die mit 28' /31' bzw. 28' '/31'' bezeichnet sind. Die Schnittstelle 29 ist beispielsweise eine standardisierte CAT 5-Schnittstelle, die auch unter der Bezeichnung „Ethernet"-Schnittstelle bekannt ist, um eine drahtgebundene Nachrichtenkommunikation zu ermöglichen.Also on the output side, various interfaces can be connected, which can be constructed analogously to the input interfaces, and which are designated by 28 '/ 31' or 28 '' / 31 ''. The interface 29 is, for example, a standardized CAT 5 interface, also known as the "Ethernet" interface to allow a wired message communication.
Nachfolgend wird auf weitere Implementierun- gen/Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen mobilen Akustik- Sensors bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zum akustischen Überwachen eingegangen.In the following, further implementations / fields of application of the mobile acoustic sensor according to the invention or of the method according to the invention for acoustic monitoring will be discussed.
Akustische Sensoren erschließen sich in letzter Zeit zuneh- menden Anwendungen.Acoustic sensors are opening up in recent applications.
Dem Gewinnen akustischer Informationen und der damit verbundenen Metadaten wir Ort, Entfernung, Lautstärke, Richtwirkung, Frequenzbereich... usw. ist zunehmende Relevanz im industriellen Umfeld einzuräumen.Gaining acoustic information and associated metadata such as location, distance, volume, directivity, frequency range ..., etc., is becoming increasingly relevant in the industrial environment.
Die Erfindung beschreibt ein flexibles integriertes System, welches akustische Informationen aufnimmt, verarbeitet und verteilt. Schwerpunkt liegt auf der Mobilität und der damit verbundenen Miniaturisierung des Systems. Das Gewinnen a- kustischer Informationen und damit verbundener Parameter bildet das Basisziel der Erfindung. Dabei sind die Einheiten drahtlos ausgestattet, um einen breiten Anwendungsbereich zu erreichen.The invention describes a flexible integrated system which receives, processes and distributes acoustic information. Emphasis is placed on mobility and the associated miniaturization of the system. The acquisition of acoustic information and associated parameters is the basic objective of the invention. The units are wirelessly equipped to achieve a wide range of applications.
Durch einen oder mehrere akustische Sensoren wird eine intelligente Matrix gebildet, die bevorzugt akustische Informationen und ihre Parameter gewinnt und schnittstellenkompatibel aufbereitet. Der Nutzer ist so in der Lage sofort auf diese Parameter zuzugreifen, um sie zu editieren oder weiter zu verarbeiten.One or more acoustic sensors form an intelligent matrix which preferably acquires acoustic information and its parameters and prepares them interface-compatible. The user is thus able to immediately access these parameters for editing or further processing.
Technische Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung befinden sich daher beispielsweise in der akustischen Überwa- chung zu Industriezwecken, im Arbeits/Umweltschutz, im Bereich des sogenannten „Assisted Living", also dort, wo z.B. kranke bzw. gebrechliche Personen unterstützt werden sol- len, im Bereich der Sicherheitsanwendungen oder in der Robotik.Technical fields of application of the present invention are therefore, for example, in acoustic monitoring for industrial purposes, in occupational safety / environmental protection, in the area of so-called assisted living, ie where, for example, sick or infirm persons are to be supported. in the field of security applications or in robotics.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem akustische In- formationen ohne Metadaten, die sich auf Orts-Informationen beziehen, gewonnen werden, werden erfindungsgemäß neben den Audiodaten Metadaten, die Orts-Informationen umfassen, geliefert, was es auch ermöglicht, die vorliegende Erfindung als selbstlokalisierenden akustischen Sensor einzusetzen bzw. innerhalb eines Systems aus mehreren Sensoren zu Zwecken der Selbstlokalisation zu verwenden.In contrast to the prior art, in which acoustic information without metadata relating to location information is obtained, according to the invention metadata comprising location information are supplied in addition to the audio data, which also makes the present invention possible to use as self-locating acoustic sensor or to use within a system of multiple sensors for purposes of self-localization.
Erfindungsgemäß werden somit akustische Informationen und zusätzlich Parameter dieser akustischen Informationen ge- wonnen. Bei der Implementierung in einer selbstjustierenden Matrix bzw. einem selbstjustierenden Array wird ein bearbeitetes Signal mit den gewünschten Informationen zum Signal zu einem Empfänger geliefert. Insbesondere bei seiner Implementierung als modulares System kann eine anwendungs- bezogene Implementierung insbesondere aufgrund der Soft- ware-Konfigurierbarkeit erreicht werden, und zwar mit hoher Kosteneffizienz. Ferner wird es bevorzugt, ein miniaturisiertes System, das auch als embedded System bezeichnet ist, einzusetzen, das als gerätimplementiert einen Raumin- halt kleiner als 30 Kubikzentimeter und insbesondere kleiner als 10 Kubikzentimeter hat, was durch eine hohe Integration von Mikrofonen und Schaltungen zum Liefern der Ausgangsdaten erreicht wird. Ferner wird es bevorzugt, die gewonnenen Signale/Parameter über Standardschnittstellen zu übertragen. Nachdem die vorliegende Erfindung einen intelligenten DSP bei bevorzugten Systemen aufweist, kann die vorliegende Erfindung auch ohne Spezialkenntnisse im Selbstkonfigurationsmodus angewendet werden.According to the invention, acoustic information and additionally parameters of this acoustic information are thus obtained. When implemented in a self-aligning array, a processed signal is provided with the desired information about the signal to a receiver. Particularly when implemented as a modular system, an application-related implementation can be achieved, in particular due to the software configurability, and with high cost efficiency. Furthermore, it is preferred to use a miniaturized system, which is also referred to as an embedded system, which, as device-implemented, has a volume content of less than 30 cubic centimeters and in particular less than 10 cubic centimeters, which is achieved by a high degree of integration of microphones and circuits for providing the Output data is achieved. Furthermore, it is preferred to transmit the acquired signals / parameters via standard interfaces. After the present invention has an intelligent DSP in preferred systems, the present invention can be applied without special knowledge in the self-configuration mode.
Der DSP liefert vorzugsweise eine Analyse des akustischen Signals und eine anwendungsbezogene Aufbereitung der Parameter, wobei der mobile Akustik-Sensor mit anderen mobilen Akustik-Sensoren bzw. einer Zentralstation drahtlos oder drahtgebunden kommuniziert. Ferner wird es bevorzugt, eine Positionsinformation zu ermitteln, und zwar über eine Laufzeitbestimmung zu mindestens zwei weiteren mobilen Akustik- Sensoren.The DSP preferably provides an analysis of the acoustic signal and an application-related preparation of the parameters, wherein the mobile acoustic sensor with other mobile acoustic sensors or a central station wireless or Wired communicates. Furthermore, it is preferred to determine a position information, specifically via a transit time determination to at least two further mobile acoustic sensors.
Die Erfindung ist dahin gehend vorteilhaft, dass akustische Signale automatisch aufgenommen und mit relevanten, das a- kustische Signal beschreibenden Daten, versehen werden, die je nach Implementierung neben den Orts-Informationen noch zusätzliche Metadaten umfassen. Der erfindungsgemäße Sensor kann selbst Informationen zum Signal gewinnen und ausgeben. Externe Systeme können über Standardschnittstellen angebunden werden. Durch die miniaturisierte (embedded) Bauweise kann der Sensor so einfach angewendet und installiert wer- den. Ein Personalcomputer ist nur zur Konfiguration nötig, jedoch nicht zum Sensorbetrieb. Je nach lokaler Situation können verschiedene Module unterschiedliche Übertragungsbereiche nutzen, wenn z.B. UHF wegen existierender Störfelder in einem Einsatzgebiet nicht möglich ist. Ein System aus erfindungsgemäßen Akustik-Sensoren kann selbst konfigurierend implementiert werden, wenn eine Einrichtungsphase stattgefunden hat, wenn also jeder Akustik-Sensor in einem Kommunikationsschema seinen Kanal bzw. seine Identifikation zugewiesen hat. Ein solches Kommunikationsszenarium umfasst neben kabellosen auch drahtgebundene Datenübertragungsfähigkeiten.The invention is advantageous in that acoustic signals are automatically recorded and provided with relevant data describing the acoustic signal, which, in addition to the location information, comprise additional metadata, depending on the implementation. The sensor according to the invention can itself gain information about the signal and output. External systems can be connected via standard interfaces. Thanks to the miniaturized (embedded) design, the sensor can be easily applied and installed. A personal computer is only needed for configuration, but not for sensor operation. Depending on the local situation, different modules may use different transmission ranges, e.g. UHF is not possible because of existing interference fields in a field of application. A system of acoustic sensors according to the invention can be implemented in a self-configuring manner when a set-up phase has taken place, ie when each acoustic sensor has assigned its channel or identification in a communication scheme. Such a communication scenario includes not only wireless but also wired data transmission capabilities.
So sind industrielle Sensoren beispielsweise eingesetzt zur Schienenüberwachung, Brückenüberwachung, Materialüberwa- chung, an Maschinen, in der Landwirtschaft usw. Diese verbreiteten Anwendungen liefern meist das akustische Signal und ggf. Schaltimpulse. Sie werden meist per Kabel mit zentralen Einheiten verbunden, in denen dann das Signal ausgewertet wird. Weitere Informationen zu den akustischen Signalen können hier lediglich in der Auswerteeinheit aus dem Signal selbst gewonnen werden. Aussagen über Ort, Richtwirkung, Intensität u.a. relevante Parameter können damit nicht verbundenen Metadaten wie Ort, Entfernung, Lautstärke, Richtwirkung, Frequenzbereich... usw. mit zunehmender Relevanz einzustufen.For example, industrial sensors are used for track monitoring, bridge monitoring, material monitoring, on machines, in agriculture, etc. These widespread applications usually provide the acoustic signal and possibly switching pulses. They are usually connected by cable to central units in which the signal is then evaluated. Further information on the acoustic signals can be obtained here only in the evaluation of the signal itself. Statements about location, directivity, intensity and other relevant parameters can be metadata such as location, distance, Volume, directivity, frequency range ... etc. with increasing relevance.
Die Erfindung beschreibt ein flexibles integriertes System, welches akustische Informationen aufnimmt verarbeitet und verteilt. Schwerpunkt liegt auf der Mobilität und der damit verbundenen Miniaturisierung des Systems. Der Sensor besteht aus Modulen, die individuell bestückt werden können. Teilbereiche dieser Module sind hierbei Schallaufnahmeein- heit (inkl. Pegelanpassung), DSP Einheit, Ausgabe/Sendeeinheit (sieh auch Fig. 2) . Das System ist in der Lage untereinander oder mit einer Mastereinheit zu kommunizieren. Die Einheit wird drahtlos ausgestattet, um einen breiten Anwendungsbereich zu erreichen.The invention describes a flexible integrated system which accepts and distributes acoustic information. Emphasis is placed on mobility and the associated miniaturization of the system. The sensor consists of modules that can be individually equipped. Subareas of these modules are here sound recording unit (including level adjustment), DSP unit, output / transmission unit (see also Fig. 2). The system is able to communicate with each other or with a master unit. The unit is wirelessly equipped to achieve a wide range of applications.
Es können auch externe Module (z.B. RFID) in das Netzwerk dieses Systems integriert werden. Damit verbundene Energieeffizienz ist somit eine maßgebliche Größe. Speziell wird durch einen oder mehrere akustische Sensoren eine intelli- gente Matrix gebildet werden, die bevorzugt akustische Informationen und ihre Parameter gewinnt und schnittstellenkompatibel aufbereitet. Der Nutzer ist so in der Lage sofort auf diese Parameter zuzugreifen, um sie zu editieren oder weiter zu verarbeiten. Das System soll als integrier- tes (embedded) , miniaturisiertes System ausgeführt sein, um breiten Anwendungen zugeführt werden zu können.External modules (e.g., RFID) may also be integrated into the network of this system. The associated energy efficiency is thus a decisive factor. Specifically, an intelligent matrix is formed by one or more acoustic sensors, which preferably obtains acoustic information and its parameters and prepares them interface-compatible. The user is thus able to immediately access these parameters for editing or further processing. The system should be designed as an integrated (embedded), miniaturized system in order to be able to be used in a wide range of applications.
Anwendungsgebiete umfassen, wie es bereits ausgeführt worden ist, eine akustische Überwachung in der Industrie, bei- spielsweise für Prozesse, Maschinen, Materialien und die Geräteprüfung. Weitere Anwendungsgebiete befinden sich im Arbeits/Umweltschutz, um einen Schallpegel zu überwachen, eine Emissionskarte zu erstellen, Grenzwerte zu erfassen, ein automatisches Limiting durchzuführen, eine Analyse von Schallquellen durchzuführen oder eine Auffindung von Schallquellen durchzuführen. Im Hinblick auf sogenannte RF-IDs kann der erfindungsgemäße mobile Akustik-Sensor zur Erfassung von RFID-Objekten eingesetzt werden, und kann Informationen über RFID-Objekten liefern, die über eine ausschließliche Erfassung solcher Objekte hinausgehen.Fields of application, as has already been stated, include acoustic monitoring in industry, for example for processes, machines, materials and device testing. Other areas of application are occupational health and safety, to monitor sound levels, create an emissions map, detect limits, perform automatic limiting, perform sound source analysis, or locate sound sources. With regard to so-called RF-IDs, the mobile acoustic sensor according to the invention can be used to detect RFID objects, and can provide information about RFID objects that go beyond an exclusive detection of such objects.
Im Bereich des Assisted Living kann der erfindungsgemäße Sensor ebenfalls gute Dienste leisten, nämlich z.B. beim Überwachen von Wohnungsumgebungen bei älteren oder kranken Personen, im sogenannten „Intelligenten Heim", bei der Meldung von akustischen Ereignissen mit Position und weiteren Parametern oder bei allgemein einem Prozesszyklus, der aus Erfassen/Analysieren, Lokalisieren, Verarbeiten und Melden besteht.In the area of assisted living, the sensor according to the invention can also serve well, e.g. in the monitoring of housing environments in elderly or sick people, in the so-called "Smart Home", in the reporting of acoustic events with position and other parameters, or in a general process cycle consisting of acquisition / analysis, localization, processing and reporting.
Auch im Sicherheitsbereich dient der erfindungsgemäße Akustik-Sensor zum Detektieren von Gefahren, zur Analyse von Paniksituationen oder zum kurzfristigen Erstellen eines a- kustischen Überwachungsnetzwerks. Bei der Robotik kann der akustische Sensor in das System künstliche Intelligenz von Robotern eingebunden werden, um beispielsweise auf akustische Ereignisse, wie z.B. Sprachbefehle für einen Serviceroboter zu reagieren oder um typische/untypische Geräusche in industriellen Prozessen, beispielsweise bei Industriero- botern zu erkennen und entsprechend zu reagieren.Also in the security area, the acoustic sensor according to the invention is used for detecting dangers, for analyzing panic situations or for the short-term creation of an acoustic monitoring network. In robotics, the acoustic sensor may be incorporated into the artificial intelligence system of robots, for example, for acoustic events, such as e.g. To respond to voice commands for a service robot or to identify and react to typical / untypical noises in industrial processes, for example in industrial robots.
Auch im Bereich des Home-Entertainment kann der Akustik- Sensor zur automatischen Einmessung von Mehrkanal- Soundsystemen dienen. Auch eine Erfassung der aktuellen Sitzposition und eine entsprechend abhängige optimale Pegel/Zeiteinstellung kann durch den Akustik-Sensor geleistet werden, insbesondere in einem richtungsgerechten Home- Entertainmentsystem oder auch zum Erfassen von Panning- Informationen und beim Verstärken durch zusätzliches Sound- tuning.In the field of home entertainment, too, the acoustic sensor can be used to automatically measure multichannel sound systems. A detection of the current seating position and a correspondingly dependent optimal level / time setting can be done by the acoustic sensor, especially in a directional home entertainment system or to capture panning information and amplification by additional sound tuning.
Auch im Bereich der Beschallung kann eine Raumakustikanalyse durchgeführt werden oder es kann eine Quelllokalisation und eine automatische Weitergabe von Richtungsinformationen durchgeführt werden. Auch eine Erfassung von Publikumsreaktionen und Informationen als kreatives Mittel für den Sounddesigner, z.B. dahin gehend, wo der Applaus am stärks- ten ist, kann erreicht werden. Andererseits kann ein Emissionsschutz bei Konzerten, und insbesondere bei lauten Konzerten durchgeführt werden. Bei größeren Soundanlagen kann ein automatisches Einmessen komplexer Soundsysteme erreicht werden.Also in the field of sound, a room acoustics analysis can be carried out or it can be a source location and automatically passing directional information. It is also possible to record audience reactions and information as a creative tool for the sound designer, for example, where the applause is strongest. On the other hand, emission protection can be carried out at concerts, and in particular at loud concerts. For larger sound systems, an automatic calibration of complex sound systems can be achieved.
In der Messtechnik können durch den erfindungsgemäßen mobilen Akustik-Sensor automatisch kalibrierende Mikrofonarrays erhalten werden.In measuring technology, automatically calibrating microphone arrays can be obtained by the mobile acoustic sensor according to the invention.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen findet eine Kooperation der Akustik-Sensoren mit RFID-Elementen statt. Mit RFID-Elementen können erfindungsgemäße mobile Akustik- Sensoren beispielsweise zu Zwecken der Lokalisation zusammenarbeiten, wenn die Lokalisation über Funksignale statt- findet. Dann können RFID-Empfänger Laufzeitmessungen durchführen und ihre Ergebnisse zu einer Zentraleinheit melden, die dann die tatsächliche Position berechnet.In preferred embodiments, a cooperation of the acoustic sensors with RFID elements takes place. With RFID elements, mobile acoustic sensors according to the invention can cooperate, for example, for the purpose of localization, if the localization takes place via radio signals. Then, RFID receivers can make runtime measurements and report their results to a central processing unit, which then calculates the actual position.
Audio wird über ein Mikrofonmodul aufgenommen und AD gewan- delt. Im DSP werden Metainformationen zugefügt (in eine Locke im Datenstrom) . Dies kann sowohl über standardisierte Verfahren (AAC, Broadcastwave, MXF... ) oder auch proprietäre Formate erfolgen. Das mit Metadaten „angereicherte" Audiosignal wird über RF oder Kabel zu einer weiteren Einheit übertragen und kann dort ausgepackt werden. Das geschieht, indem die Metadaten und Audiodaten demoduliert werden, das Audio wenn nötig DA gewandelt wird und die Metainformationen als Standardformat (z.B. ASCI) am Modul zur Verfügung gestellt werden.Audio is recorded via a microphone module and AD is converted. In the DSP meta information is added (in a lock in the data stream). This can be done using standardized methods (AAC, Broadcastwave, MXF ...) or even proprietary formats. The "enriched" metadata audio signal is transmitted via RF or cable to another unit and can be unpacked there, by demodulating the metadata and audio data, converting the audio if necessary, and converting the meta information to standard format (eg ASCI). be made available at the module.
Gewinnen der Metadaten:Gaining the metadata:
Positionsinformation - werden gewonnen über 1. Funkpeilung aktivPosition information - are gained via 1. Radio detection active
Das relevante Modul (welches das Audiosignal liefert) sen- det über sein RF Transmittermodul einen Impuls aus und kann über mindestens 2 weitere erfindungsgemäße Einheiten mit Receiver Modulen lokalisiert werden, indem die Laufzeit zu jeder Einheit ermittelt wird. Das System ermittelt so relative Positionskoordinaten, die mit Kenntnis über die festen Koordinaten der beiden Receiver Einheiten zu absoluten Koordinaten gewandelt werden können, welche dann die Position im Raum beschreiben (z.B. absolute Koordinaten [Länge, Breite in Grad/Sekunden, x,y,z...)The relevant module (which supplies the audio signal) transmits a pulse via its RF transmitter module and can be localized via at least 2 further units according to the invention with receiver modules by determining the runtime for each unit. The system thus determines relative position coordinates that can be converted to absolute coordinates with knowledge of the fixed coordinates of the two receiver units, which then describe the position in space (eg absolute coordinates [length, width in degrees / seconds, x, y, z ...)
Zur Gewinnung dieser Informationen können verschiedenste Modulationen (Wellen) in der Luft verwendet werden. Dabei ist die Anwendung und die Umgebung entscheidend. So können von Schallwellen im hörbaren Frequenzbereich bis zu Mikrowellen verschiedene Verfahren zur Lokalisation verwendet werden. Dabei ist lediglich das Receive/Transmit Modul an der erfindungsgemäßen Einheit auszutauschen.To obtain this information a variety of modulations (waves) in the air can be used. The application and the environment are decisive. Thus, from sound waves in the audible frequency range to microwaves different methods of localization can be used. In this case, only the Receive / Transmit module is to be replaced on the unit according to the invention.
2. Funkpeilung passiv2. Passive bearing passive
Ebenfalls möglich ist eine Lokalisierung des Sensors über passive Peilung. Hier kann mit bekannten Verfahren, wie sie im RFID Bereich üblich sind von 2 erfindungsgemäßen Einheiten ein Signal ausgesendet von der zu lokalisierenden Einheit verändert und von den aussendenden Einheiten wieder empfangenes Signal Aussage über die Position des zu lokalisierenden Sensors liefern. Das passive Verfahren zeichnet sich jedoch durch geringere Reichweiten aus und wird somit nicht alle Anwendungsforderungen erfüllen.Also possible is a localization of the sensor via passive bearing. Here, with known methods, as are customary in the field of RFID, a signal emitted by the units according to the invention can be changed by the unit to be located, and a signal received from the transmitting units can be provided about the position of the sensor to be located. However, the passive method is characterized by shorter ranges and thus will not meet all application requirements.
Signalinformation (Pegel, Dynamik...) - werden gewonnen ü- ber : Spezielle Algorithmen, die direkt im DSP implementiert sind und dort das Audiosignal analysieren. So können bestimmte Parameter direkt (z.B.: absoluter Pegel beträgt ... dB) als Schwellwert (absoluter Pegel von... dB wurde überschritten) oder indirekt (absoluter Pegel von... dB wurde in Zeit ... s erreicht - das bedeutet Alarm XY) usw. Die einzelnen Sensoren können somit individuell auf ihre jeweilige Anwendung angepasst werden (worauf sollen sie hören/reagieren) .Signal information (level, dynamics ...) - are obtained via: Special algorithms that are implemented directly in the DSP and analyze the audio signal there. Thus, certain parameters directly (eg: absolute level is ... dB) as a threshold (absolute level of ... dB was exceeded) or indirectly (absolute level of ... dB was reached in time ... s - that means Alarm XY) etc. The individual sensors can thus be individually adapted to their respective application (what should they hear / respond to).
Über die Bestückung der erfindungsgemäßen Einheiten mit Kommunikationsmodulen und die Möglichkeit der individuellen anwendungsbezogenen Programmierung sind diese Sensoren vielseitig einsetzbar.About the placement of the units according to the invention with communication modules and the possibility of individual application-related programming these sensors are versatile.
Wie es ausgeführt worden ist, ist der DSP 14 in Fig. 1 bzw. Fig. 2 oder Fig. 3 individuell anpassbar über Softwaremodule. Entweder ist eine direkte Schnittstelle am Sensor vorgesehen oder die individuelle Anpassung funktioniert über ein sogenanntes „Flashen", also dass je nach Implementie- rung eine andere Speicherkarte mit gespeicherten Konfigurationsdaten in den Akustik-Sensor eingesetzt wird, wobei eine solche Speicherkarte z.B. als Flash-Speicher ausgeführt ist.As has been stated, the DSP 14 in FIG. 1 or FIG. 2 or FIG. 3 is individually adaptable via software modules. Either a direct interface is provided on the sensor or the individual adjustment works via a so-called "flashing", so that depending on the implementation of another memory card with stored configuration data is inserted into the acoustic sensor, such a memory card eg as a flash memory is executed.
Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Funktionsweise einer vorliegenden Implementierung, bei der die Haupteinheit 20 aus dem DSP 14, der Audio-I/O-Einheit 22 und dem Steuermodul 24 besteht. Die Haupteinheit 20 kann mit Modulen individuell bestückt werden, um anwendungsbezogen konfiguriert zu werden. Neben der spezifischen Matrixkonfiguration werden die einzelnen Einheiten mit Softwarepaketen bespielt, die sich konfigurieren .FIG. 2 shows a basic operation of a present implementation in which the main unit 20 consists of the DSP 14, the audio I / O unit 22, and the control module 24. The main unit 20 may be individually populated with modules to be configured for use. In addition to the specific matrix configuration, the individual units are recorded with software packages that configure themselves.
Bei einer Beispielkonfiguration zur Gewinnung von akusti- sehen Signalen und Metadaten wird das akustische Signal von dem Mikrofonmodul 10 erfasst und nach einer A/D-Wandlung in der I/O-Einheit am DSP bereitgestellt. Der DSP bekommt weiterhin Metadaten über die Steuereinheit 24, wie beispiels- weise Position, Pegel, Dynamik u.a. Diese Daten werden im DSP in einem Audiostrom verpackt, wie beispielsweise einem MXF-Audiostrom und das Signal kann über eine Ausgabeeinheit (Kabel, HF...) bereitgestellt werden. Im DSP erfolgt eine weitere Auswertung des Audiosignals entsprechend den Anforderungen und dem gewählten Softwaremodul. Eine weitere Einheit kann nun das Signal empfangen oder das Signal kann gleich auf eine konventionelle Einheit, wie beispielsweise einen Computer gespielt werden.In an example configuration for obtaining audio signals and metadata, the acoustic signal is detected by the microphone module 10 and provided to the DSP after A / D conversion in the I / O unit. The DSP continues to receive metadata via the control unit 24, such as Position, level, dynamics, etc. These data are packaged in the DSP in an audio stream, such as an MXF audio stream, and the signal can be provided via an output unit (cable, RF ...). In the DSP, a further evaluation of the audio signal takes place according to the requirements and the selected software module. Another unit can now receive the signal or the signal can be played on a conventional unit, such as a computer.
Bei einer anderen Beispielskonfiguration zur Gewinnung von Positionsparametern sind neben dem Eingangssensor, also der Einheit für die die Position ermittelt werden soll, zwei weitere mobile Akustik-Sensoren für eine zweidimensionale Bestimmung bzw. drei weitere mobile Akustik-Sensoren gemäß der vorliegenden Erfindung für eine dreidimensionale Positionsbestimmung erforderlich. Über eine Laufzeitbestimmung basierend auf den Signallaufzeiten der Einheiten zum Eingangssensor wird nun die Position des Eingangssensor rela- tiv zu den Positionssensoren ermittelt. Der Eingangssensor empfängt über seine HF-Schnittstelle die Laufzeiten und berechnet nun seine eigene Position. Um eine absolute Koordination zu erhalten, werden die Positionen der Positionssensoren bekannt, z.B. deren geographische Länge oder Breite. Positionssensoren benötigen somit eine Transceiver bzw. eine Transmitter/Receiver-Bestückung.In another example configuration for obtaining positional parameters, in addition to the input sensor, ie the unit for which the position is to be determined, two further mobile acoustic sensors for a two-dimensional determination or three further mobile acoustic sensors according to the present invention for a three-dimensional position determination required. The position of the input sensor is determined relative to the position sensors via a transit time determination based on the signal propagation times of the units to the input sensor. The input sensor receives the transit times via its HF interface and now calculates its own position. In order to obtain an absolute coordination, the positions of the position sensors are known, e.g. their geographical length or latitude. Position sensors thus require a transceiver or a transmitter / receiver equipment.
Aus den voranstehenden Beispielen ist ersichtlich, dass sich das System flexibel gestaltet und somit individuell auf den Anwendungsfall angepasst werden kann und damit Kosten spart.From the above examples, it can be seen that the system is flexible and can therefore be adapted individually to the application and thus saves costs.
Abhängig von den Gegebenheiten können die erfindungsgemäßen Verfahren in Hardware oder in Software implementiert wer- den. Die Implementierung kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computer-Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, wenn das Compu- ter-Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer abläuft. Depending on the circumstances, the methods according to the invention can be implemented in hardware or in software. The implementation may be on a digital storage medium, in particular a floppy disk or CD with electronically readable control signals that may interact with a programmable computer system such that a method is carried out. In general, the invention thus also consists in a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method when the computer program product runs on a computer. In other words, the invention can thus be realized as a computer program with a program code for carrying out the method when the computer program runs on a computer.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mobiler Akustik-Sensor mit folgenden Merkmalen:1. Mobile Acoustic Sensor with the following features:
einem Mikrofon (10) zum Aufnehmen eines Schallsignals, das auf das Mikrofon (10) fällt;a microphone (10) for receiving a sound signal incident on the microphone (10);
einer Einrichtung (12) zum Liefern einer Orts- Information über einen Ort, an dem sich das Mikrofon zum Zeitpunkt des Aufnehmens des Schallsignals (11) befindet; undmeans (12) for providing location information about a location where the microphone is located at the time of recording the sound signal (11); and
einem Signalprozessor (14) zum Verarbeiten eines Mik- rofon-Ausgangssignals und der Orts-Information, um Ausgangsdaten (17) zu erzeugen, die ein Audiosignal und als zugeordnete Metadaten Ortsdaten umfassen, die von der Orts-Information abgeleitet sind, oder die der Orts-Information entsprechen.a signal processor (14) for processing a microphone output signal and the location information to generate output data (17) comprising an audio signal and as associated metadata location data derived from the location information or the location Information correspond.
2. Mobiler Akustik-Sensor nach Anspruch 1, der ferner folgendes Merkmal aufweist:2. A mobile acoustic sensor according to claim 1, further comprising:
eine Funkschnittstelle (18) zum Übertragen der Aus- gangsdaten (17) zu einem entfernten Empfänger.a radio interface (18) for transmitting the output data (17) to a remote receiver.
3. Mobiler Akustik-Sensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Signalprozessor (14) einen Audiokomprimierer aufweist, um das Mikrofon-Ausgangssignal (15) zu kompri- mieren, um ein komprimiertes Ausgangssignal zu erhalten, und bei dem der Signalprozessor (14) ferner ausgebildet ist, um die Orts-Information dem komprimierten Audiosignal als Metainformationen zuzuordnen.3. A mobile acoustic sensor according to claim 1 or 2, wherein the signal processor (14) comprises an audio compressor to compress the microphone output signal (15) to obtain a compressed output signal, and wherein the signal processor (14 ) is further adapted to associate the location information with the compressed audio signal as meta-information.
4. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (12) zum Liefern ausgebildet ist, um ein Senden eines Ortungssignals zu einem entfernten Referenzempfänger an einer Referenz- Position zu bewirken, und um die Orts-Information ansprechend auf ein Senden des Ortungssignals zu empfangen.A mobile acoustic sensor according to any one of the preceding claims, wherein the means (12) is adapted to provide for transmitting a locating signal to a remote reference receiver at a reference Position and to receive the location information in response to a transmission of the location signal.
5. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung (12) zum Liefern ausgebildet ist, um ein Aussenden eines Schallsignals oder eines Funksignals als Ortungssignal zu bewirken.5. A mobile acoustic sensor according to any one of the preceding claims, wherein the means (12) is adapted to supply, to cause a transmission of a sound signal or a radio signal as a detection signal.
6. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Signalprozessor (14) ein digitaler Signalprozessor (DSP) ist, der durch Software programmierbar ist.A mobile acoustic sensor according to any one of the preceding claims, wherein the signal processor (14) is a digital signal processor (DSP) programmable by software.
7. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Signalprozessor (14) ausgebildet ist, um das Mikrofon-Ausgangssignal (15) zu analysieren, um als weitere Metadaten Daten zu liefern, die das Mikrofon-Ausgangssignal charakterisieren, und um diese weiteren Metadaten dem Ausgangssignal (17) hinzuzufügen.7. A mobile acoustic sensor according to any one of the preceding claims, wherein the signal processor (14) is adapted to analyze the microphone output signal (15) to provide as further metadata data characterizing the microphone output signal and Add this additional metadata to the output signal (17).
8. Mobiler Akustik-Sensor nach Anspruch 7, bei dem die weiteren Metadaten eine Lautstärke, eine Ursprungs- Richtung, einen Frequenzbereich oder ein von dem Mikrofon-Ausgangssignal (15) abgeleitetes Charakteristikum einer Schallquelle für das Schallsignal aufweist.8. A mobile acoustic sensor according to claim 7, wherein the further metadata has a volume, an originating direction, a frequency range or a characteristic of a sound source for the sound signal derived from the microphone output signal (15).
9. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der in einem Gehäuse untergebracht ist, dessen Volumen kleiner oder gleich 30 Kubikzentimeter ist.9. A mobile acoustic sensor according to one of the preceding claims, which is housed in a housing whose volume is less than or equal to 30 cubic centimeters.
10. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Signalprozessor (14) programmiert ist, um den Akustik-Sensor für eine Lokalisierung eines entfernten Sensors einzusetzen, bei dem eine Referenzposition des mobilen Akustik-Sensors be- kannt ist, und bei dem der mobile Akustik-Sensor ausgebildet ist, um ein Ortungssignal eines entfernten Sensors zu empfangen, um eine Information von einem weiteren entfernten Sensor zu empfangen, und um unter Verwendung einer Referenzposition des mobilen Akustik- Sensors und der Informationen des weiteren entfernten Sensors eine Position des Sensors, von dem das Ortungssignal stammt, zu berechnen, und um ein Senden der Orts-Informationen zu dem entfernten Sensor zu be- wirken.10. A mobile acoustic sensor according to any one of the preceding claims, wherein the signal processor (14) is programmed to use the acoustic sensor for localization of a remote sensor in which a reference position of the mobile acoustic sensor is detected. and wherein the mobile acoustic sensor is configured to receive a location signal of a remote sensor to receive information from another remote sensor and to use a reference position of the mobile acoustic sensor and the information of the other remote sensor to calculate a position of the sensor from which the locating signal originates, and to cause a transmission of the location information to the remote sensor.
11. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ausgebildet ist, um als Notfall-Sensor für eine zu überwachende Person eingesetzt zu werden, wobei der Sensor ausgebildet ist, um durchgehend das Schallsignal zu erfassen und zu verarbeiten, und um automatisch, ansprechend auf eine Detektion eines vorbestimmten Ereignisses aufgrund der durchgehenden Erfassung und Verarbeitung, eine Ausgabe des Ausgangs- Signals zu beginnen, während vor der Detektion des vorbestimmten Ereignisses kein Ausgangssignal ausgegeben wird.11. A mobile acoustic sensor according to one of the preceding claims, which is designed to be used as an emergency sensor for a person to be monitored, wherein the sensor is designed to continuously detect and process the sound signal, and to automatically, in response to detection of a predetermined event due to continuous detection and processing, to begin outputting the output signal while no output signal is output prior to detection of the predetermined event.
12. Mobiler Akustik-Sensor nach Anspruch 11, bei dem das Ereignis ein schneller Energieanstieg über einen bestimmten relativen oder absoluten Energiepegel ist.12. A mobile acoustic sensor according to claim 11, wherein the event is a rapid energy increase above a certain relative or absolute energy level.
13. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ausgebildet ist, um ansprechend auf ei- ne Konfiguration einen einer Mehrzahl von unterschiedlichen Übertragungskanälen zu verwenden.13. A mobile acoustic sensor according to one of the preceding claims, which is configured to use one of a plurality of different transmission channels in response to a configuration.
14. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ausgebildet ist, um eine autarke Strom- Versorgung zu haben, die als Batterie oder Akkumulator (26) ausgebildet ist. 14. A mobile acoustic sensor according to one of the preceding claims, which is designed to have a self-sufficient power supply, which is designed as a battery or accumulator (26).
15. Mobiler Akustik-Sensor nach Anspruch 2, bei dem die Funkschnittstelle gemäß einem internationalen Standard ausgelegt ist.15. A mobile acoustic sensor according to claim 2, wherein the radio interface is designed according to an international standard.
16. Mobiler Akustik-Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der als Modulkern (20) den Signalprozessor (14), der als digitaler Signalprozessor (DSP) ausgebildet ist, eine Audio-Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (22) und eine Steuer-Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle (24) aufweist,16. A mobile acoustic sensor according to any one of the preceding claims, as the module core (20) the signal processor (14), which is designed as a digital signal processor (DSP), an audio input / output interface (22) and a control input Has / output interface (24),
wobei der Modulkern mit dem Mikrofon (10) und einem dem Mikrofon zugeordneten Analog/Digital-Wandler (10b) gekoppelt ist, und ferner mit einer HF- Eingangsschnittstelle oder mit einem Eingabegerät ver- schaltbar ist, undwherein the module core is coupled to the microphone (10) and an analog-to-digital converter (10b) associated with the microphone, and is further connectable to an RF input interface or to an input device, and
wobei der Modulkern (20) ausgangsseitig mit einem HF- Sender, einem drahtgebundenen Sender, einer Datenaus- gabeeinheit oder einem HF-Empfänger koppelbar ist.wherein the module core (20) can be coupled on the output side with an RF transmitter, a wired transmitter, a data output unit or an RF receiver.
17. Verfahren zum akustischen Überwachen mit einem Mikrofon, mit folgenden Schritten:17. Method for acoustic monitoring with a microphone, comprising the following steps:
Aufnehmen eines Schallsignals (11) mit dem Mikrofon;Recording a sound signal (11) with the microphone;
Liefern einer Orts-Information über einen Ort, an dem sich das Mikrofon (10) zum Zeitpunkt des Aufnehmens des Schallsignals (11) befindet; undProviding location information about a location where the microphone (10) is located at the time of recording the sound signal (11); and
Verarbeiten des Mikrofon-Ausgangssignals und der Orts- Information, um Ausgangsdaten zu erzeugen, die ein Audiosignal und als zugeordnete Metadaten Ortsdaten umfassen, die von der Orts-Information abgeleitet sind oder die der Orts-Information entsprechen.Processing the microphone output signal and the location information to produce output data comprising an audio signal and, as associated metadata, location data derived from the location information or corresponding to the location information.
18. Computer-Programm mit einem Programmcode zum Ausführen eines Verfahrens zum akustischen Überwachen gemäß Pa- tentanspruch 17, wenn das Computer-Programm auf einem Rechner ausgeführt wird. 18. Computer program with a program code for carrying out a method for acoustic monitoring according to Pa tentanspruch 17, when the computer program is executed on a computer.
PCT/EP2008/003187 2007-07-02 2008-04-21 Mobile sonic sensor WO2009003548A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007030725.1 2007-07-02
DE102007030725A DE102007030725B3 (en) 2007-07-02 2007-07-02 Mobile acoustic sensor for monitoring e.g. ill or weak person, has signal processor processing microphone output signal and location information to produce output data having audio signal and location data

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009003548A1 true WO2009003548A1 (en) 2009-01-08

Family

ID=39639077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2008/003187 WO2009003548A1 (en) 2007-07-02 2008-04-21 Mobile sonic sensor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007030725B3 (en)
WO (1) WO2009003548A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009037687A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Microphone unit, bodypack transmitter and wireless audio system
GB2551780A (en) * 2016-06-30 2018-01-03 Nokia Technologies Oy An apparatus, method and computer program for obtaining audio signals

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019004241A1 (en) * 2019-06-18 2020-12-24 HST High Soft Tech GmbH Arrangement and procedure for acoustic monitoring of surroundings

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6028514A (en) * 1998-10-30 2000-02-22 Lemelson Jerome H. Personal emergency, safety warning system and method
US20010001561A1 (en) * 1989-01-16 2001-05-24 Coles Christopher F. Photographic security system
EP1280120A1 (en) * 2001-07-27 2003-01-29 Riviera Trasporti S.p.A. Emergency location and warning device and method for means of transport
US20030067392A1 (en) * 2001-10-10 2003-04-10 Monroe David A. Networked personal security system
US20060004579A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-05 Claudatos Christopher H Flexible video surveillance
US20060199609A1 (en) * 2005-02-28 2006-09-07 Gay Barrett J Threat phone: camera-phone automation for personal safety

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3900870B2 (en) * 2001-08-07 2007-04-04 オムロン株式会社 Information collection device, information collection method, and information collection system
AT500235B1 (en) * 2002-06-21 2007-05-15 Joanneum Res Forschungsgesells SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATIC MONITORING OF A ROADWAY
DE102005025545B4 (en) * 2005-06-01 2010-04-08 Cremona, Virginia Signaling device for vehicles

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010001561A1 (en) * 1989-01-16 2001-05-24 Coles Christopher F. Photographic security system
US6028514A (en) * 1998-10-30 2000-02-22 Lemelson Jerome H. Personal emergency, safety warning system and method
EP1280120A1 (en) * 2001-07-27 2003-01-29 Riviera Trasporti S.p.A. Emergency location and warning device and method for means of transport
US20030067392A1 (en) * 2001-10-10 2003-04-10 Monroe David A. Networked personal security system
US20060004579A1 (en) * 2004-07-01 2006-01-05 Claudatos Christopher H Flexible video surveillance
US20060199609A1 (en) * 2005-02-28 2006-09-07 Gay Barrett J Threat phone: camera-phone automation for personal safety

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009037687A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Microphone unit, bodypack transmitter and wireless audio system
WO2011020850A1 (en) 2009-08-18 2011-02-24 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Microphone unit, pocket transmitter and wireless audio system
US9584917B2 (en) 2009-08-18 2017-02-28 Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg Microphone unit, pocket transmitter and wireless audio system
GB2551780A (en) * 2016-06-30 2018-01-03 Nokia Technologies Oy An apparatus, method and computer program for obtaining audio signals

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