WO2018109024A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung eines ereignisses - Google Patents

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WO2018109024A1
WO2018109024A1 PCT/EP2017/082663 EP2017082663W WO2018109024A1 WO 2018109024 A1 WO2018109024 A1 WO 2018109024A1 EP 2017082663 W EP2017082663 W EP 2017082663W WO 2018109024 A1 WO2018109024 A1 WO 2018109024A1
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event
measured values
processing unit
transformed
method step
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PCT/EP2017/082663
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Peter Bakucz
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Robert Bosch Gmbh
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    • G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G06F17/148—Wavelet transforms
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    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
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    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an event.
  • a suitable mother wavelet is determined to a measured value pattern and, depending on the mother wavelet, a wavelet transformation of acquired measured values is carried out in order to detect the event.
  • a suitable maternal wavelet is described, for example, in the publication "Compatibility of Mother Wavelet Functions with the Electroencephalographic Signal” by Mahmoud I. Al-kadi et al. discloses [IEEE EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES), Langkawi, 2012]. It determines the most optimal maternal wavelet for a particular signal by testing a variety of maternal wavelets.
  • the invention also relates to a device having a processing unit and a sensor unit, wherein the processing unit is configured to carry out a method according to the invention.
  • the invention relates to a method for detecting an event.
  • at least one first measured value pattern is detected and stored at the beginning in a method step a.
  • This first measurement pattern characterizes the event.
  • a Hölder exponent becomes multifractal as a function of the first measured value pattern certainly.
  • a mother wavelet is determined as a function of the Hölder exponent.
  • a plurality of measured values of the sensor unit are detected within a period of time.
  • measured values transformed in a method step e are generated by a wavelet transformation of the detected measured values as a function of the determined mother wavelet.
  • the transformed measured values are then compared with a stored limit value. If at least one of the transformed measured values exceeds the stored limit value, is in a
  • Method step g determines that the event has occurred, which is characterized by the first measured value pattern. Finally, in a method step h, a signal is generated which signals that the event has occurred.
  • an optimal mother wavelet is determined in order to recognize the event as accurately as possible. This improves the signal-to-noise ratio.
  • nonlinear measured values which typically occur when acquiring measured values of associated events are particularly well approximated by means of the determination of the mother wavelet as a function of the Hölder exponent.
  • such a determination requires only a small number of measured values, whereby a detection of the event can be performed faster.
  • in the wavelet transformation in contrast to the Fourier transformation, information about local drifts, tendencies as well as short-term changes in the measured values are retained.
  • the mother wavelet is determined by approximating the mother wavelet by means of a base spline scaling function as a function of the Hölder exponent.
  • the mother wavelet can be optimally approximated by means of the base spline scaling function. For this purpose, only a small amount of computation is necessary. Furthermore, it is advantageous that in the wavelet transformation, in contrast to the Fourier transformation, only integers and no complex numbers have to be calculated.
  • a method step i runs, in which it is determined at which points in time the stored limit value is exceeded by the transformed measured values and wherein in step h this information is included in the generated signal is integrated.
  • the detected event can additionally be assigned to the time at which it occurred.
  • the wavelet transformation in contrast to the Fourier
  • the invention also relates to a device for detecting an event, comprising a processing unit and a sensor unit.
  • a device for detecting an event comprising a processing unit and a sensor unit.
  • Processing unit configured to capture and store a first measurement pattern, which characterizes the event. Furthermore, the processing unit is configured to have a holder exponent in
  • the processing unit is set up to detect a plurality of measured values of the sensor unit within a time span and to generate transformed measured values by a wavelet transformation of the detected measured values as a function of the determined mother wavelet. Furthermore, the processing unit is set up to compare the transformed measured values with a stored limit value and, if at least one of the transformed measured values exceeds the stored limit value, to determine that the event has occurred within the time period, and wherein the processing unit is set up, generate a signal that signals that the event has occurred.
  • an optimal mother wavelet is determined in order to identify the event as accurately as possible. This improves the signal-to-noise ratio.
  • non-linear measured values which typically occur when acquiring measured values Associated events occur, are particularly well approximated by means of the determination of the Mutterwavelet depending on the holder exponent.
  • such a determination requires only a small number of measured values, whereby a detection of the event can be performed faster.
  • in the wavelet transformation in contrast to the Fourier transformation, information about local drifts, tendencies as well as short-term changes in the measured values are retained.
  • Processing unit is adapted to determine the Mutterwavelet by approximation by means of a base spline scaling function in dependence on the Hölder exponent.
  • the mother wavelet can be optimally approximated by means of the base spline scaling function. For this purpose, only a small amount of computation is necessary. Furthermore, it is advantageous that in the wavelet transformation, in contrast to the Fourier transformation, only integers and no complex numbers have to be calculated.
  • Processing unit is arranged to determine which
  • Time points within the time span of the stored limit value is exceeded by the transformed measured values, and to integrate this information with in the generated signal.
  • the detected event can additionally be assigned to the time at which it occurred.
  • the wavelet transformation in contrast to the Fourier transformation, both the time information and the frequency information of the acquired measured values are retained.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device according to the invention which is adapted to perform a method according to the invention.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a method according to the invention for detecting an event.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a device according to the invention which is adapted to perform a method according to the invention. Shown is a device 10.
  • the device 10 has a
  • the processing unit 20 and a sensor unit 30 may include, for example, a magnetic field sensor, an acceleration sensor
  • Processing unit 20 is, for example, a microcontroller and connected to sensor unit 30 such that a plurality of measured values 32 can be detected within a certain period of time. Under capturing is this
  • the processing unit 20 for this purpose, an internal memory, not shown, or the device 10 may have a memory unit, not shown, which then with the
  • Processing unit 20 is connected bidirectionally.
  • the processing unit 20 is set up to capture and store at least one first measured value pattern 22. This acquisition can be done directly via the
  • the processing unit 20 is set up to determine a holder exponent multifraktal as a function of the first measured value pattern 22 and, in addition, as a function of the particular holder - Exponents one
  • the processing unit 20 is additionally configured to transform the acquired measured values 32 as a function of the determined mother wavelet. This generates transformed measured values. Furthermore, the processing unit 20 is configured to compare the transformed measured values with a stored limit value and to identify, when the stored limit value is exceeded, that within the time period the event has occurred which is characterized by the at least first measured value pattern 22, as well as to generate a signal 42 which signals that the event has occurred. Optionally, the processing unit 20 is additionally configured to output the generated signal 42. This can be done, for example, by means of a communication unit, not shown in the figure, in particular wireless.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a method according to the invention for detecting an event.
  • At least one first measured value pattern 22 is detected and stored at the beginning in a method step a.
  • This detection can take place, for example, directly via a sensor unit 30, in that the event takes place and the measured values acquired during this time are recorded as measured value pattern 22.
  • the first measured value pattern 22 can also be provided, for example, by a user and thereby detected.
  • This first measured value pattern 22 characterizes the event.
  • Such an event may be, for example, stopping a cyclist at a red light, which is characterized by a typical course of acceleration of an acceleration sensor mounted on the bicycle. This acceleration profile is then detected as the first measured value pattern 22.
  • any other event is conceivable, which can be characterized by a measured value pattern and detected by means of a sensor. This could also be, for example, a flat-point detection of a rail vehicle, a state recognition of a parking space or a specific course of an ECG signal.
  • the Holder exponent should assume a value between 0.5 and 2, in order to enable a square integrable function.
  • a mother wavelet is determined as a function of the holder exponent.
  • the determination of the mother wavelet is carried out, for example, by means of a base spline scaling function, which approximates to the parent wavelet depending on the particular holder exponent.
  • the base spline scaling function is: where r (o + 1) is the following gamma function: and where% is the following one-sided energy function: and where ⁇ +1 is the fractal operator of finite differences and a is the holder exponent.
  • the base spline scaling function which is thus determined as a function of the holder exponent, is subsequently used as the mother wavelet.
  • Measured values 32 of the sensor unit 30 detected within a period of time For example, for the cyclist example, an acceleration sensor is sampled at a sampling frequency of about 500 Hz over a certain period of time. This certain time range is to be chosen so that at least the event can occur within the certain time range.
  • transformed measured values are generated by a wavelet transformation of the detected measured values 32 as a function of the determined mother wavelet.
  • a method step f the transformed measured values are then compared with a stored limit value.
  • Exceeds threshold it is identified in a method step g, that the event has occurred, which by the first measured value pattern 22
  • a signal 42 is generated, which signals that the event has occurred.
  • a method step i starts, in which it is determined at what points in time within the time span the stored limit value of the transformed measured values is exceeded. This information is then integrated into the generated signal 42 in method step h.
  • the generated signal 42 can still be processed internally or also output, in particular by means of a communication unit (not shown pictorially) in order to respond to the detected event accordingly.
  • a communication unit not shown pictorially
  • a height adjustment unit of a saddle may be driven to place the height of the saddle in a descending position.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Ereignisses. Hierbei wird zu Beginn in einem Verfahrensschritt a wenigstens ein erstes Messwert- Muster (22) erfasst und abgespeichert, welches das Ereignis charakterisiert. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt b ein Holder- Exponent in Abhängigkeit von dem ersten Messwert- Muster (22) multifraktal bestimmt. Daraufhin wird in einem Verfahrensschritt c eine Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem Holder- Exponenten bestimmt. In einem anschließenden Verfahrensschritt d wird eine Mehrzahl von Messwerten (32) einer Sensoreinheit (30) innerhalb einer Zeitspanne erfasst. Danach werden in einem Verfahrensschritt e transformierte Messwerte durch eine Wavelet-Transformation der erfassten Messwerte (32) in Abhängigkeit von der bestimmten Mutterwavelet erzeugt. In einem Verfahrensschritt f werden daraufhin die transformierten Messwerte mit einem hinterlegten Grenzwert verglichen. Wenn wenigstens einer der transformierten Messwerte den Grenzwert überschreitet, wird in einem Verfahrensschritt g identifiziert, dass das Ereignis aufgetreten ist. Abschließend wird in einem Verfahrensschritt h ein Signal (42) erzeugt, welches signalisiert, dass das Ereignis aufgetreten ist. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung (10) mit einer Verarbeitungseinheit (20) und einer Sensoreinheit (30), wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Ereignisses Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Ereignisses. Hierbei wird im Verfahren eine passende Mutterwavelet zu einem Messwert-Muster bestimmt und in Abhängigkeit von der Mutterwavelet eine Wavelet- Transformation erfasster Messwerte durchgeführt, um das Ereignis zu erkennen.
Die Bestimmung einer passenden Mutterwavelet ist beispielsweise in der Schrift "Compatibility of Mother Wavelet Functions with the Electroencephalographic Signal" von Mahmoud I. Al-kadi et al. offenbart [IEEE EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (lECBES), Langkawi, 2012]. Darin wird für ein spezielles Signal die optimalste Mutterwavelet bestimmt, indem eine Vielzahl von Mutterwavelets getestet werden.
Des Weiteren ist beispielsweise aus der Schrift "On the Identification of the pointwise Holder exponent of the generalized multifractional Brownian motion" von Antoine Ayache et al. bekannt, wie der Holder- Exponent eines Signals multifraktal bestimmt werden kann [Stochastic Processes and their Applications, Volume 111, Issue 1, May 2004, Pages 119-156].
Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung mit einer Verarbeitungseinheit und einer Sensoreinheit, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Ereignisses. Hierbei wird zu Beginn in einem Verfahrensschritt a wenigstens ein erstes Messwert- Muster erfasst und abgespeichert. Dieses erste Messwert-Muster charakterisiert das Ereignis. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt b ein Hölder- Exponent in Abhängigkeit von dem ersten Messwert-Muster multifraktal bestimmt. Daraufhin wird in einem Verfahrensschritt c eine Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem Hölder-Exponenten bestimmt. In einem anschließenden Verfahrensschritt d wird eine Mehrzahl von Messwerten der Sensoreinheit innerhalb einer Zeitspanne erfasst. Danach werden in einem Verfahrensschritt e transformierte Messwerte durch eine Wavelet-Transformation der erfassten Messwerte in Abhängigkeit von der bestimmten Mutterwavelet erzeugt. In einem Verfahrensschritt f werden daraufhin die transformierten Messwerte mit einem hinterlegten Grenzwert verglichen. Wenn wenigstens einer der transformierten Messwerte den hinterlegten Grenzwert überschreitet, wird in einem
Verfahrensschritt g bestimmt, dass das Ereignis aufgetreten ist, welches durch das erste Messwert- Muster charakterisiert ist. Abschließend wird in einem Verfahrensschritt h ein Signal erzeugt, welches signalisiert, dass das Ereignis aufgetreten ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass je nach erfassten Mess wert- Muster eine optimale Mutterwavelet bestimmt wird, um das Ereignis möglichst exakt zu erkennen. Hierbei wird das Signal- Rausch- Verhältnis verbessert. Insbesondere nichtlineare Messwerte, welche typischerweise bei der Erfassung von Messwerten zugehöriger Ereignisse vorkommen, werden dabei mittels der Bestimmung der Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem Hölder-Exponenten besonders gut angenähert. Zudem benötigt solch eine Bestimmung nur eine geringe Anzahl von Messwerten, wodurch eine Erkennung des Ereignisses schneller durchgeführt werden kann. Des Weiteren ist von Vorteil, dass bei der Wavelet-Transformation im Gegensatz zur Fourier-Transformation Informationen sowohl über lokale Drifts, über Tendenzen als auch über kurzfristige Änderungen der Messwerte erhalten bleiben.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt c die Mutterwavelet bestimmt wird, indem mittels einer Basis-Spline-Skalierungsfunktion in Abhängigkeit von dem Hölder- Exponenten die Mutterwavelet angenähert wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass mittels der Basis-Spline-Skalierungsfunktion die Mutterwavelet optimal angenähert werden kann. Hierzu ist zudem nur ein geringer Rechenaufwand nötig. Des Weiteren ist von Vorteil, dass bei der Wavelet-Transformation im Gegensatz zur Fourier-Transformation nur ganze Zahlen und keine komplexen Zahlen berechnet werden müssen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt g ein Verfahrensschritt i abläuft, in welchem bestimmt wird, zu welchen Zeitpunkten innerhalb der Zeitspanne der hinterlegte Grenzwert von den transformierten Messwerten überschritten wird und wobei im Verfahrensschritt h diese Information mit in das erzeugte Signal integriert wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass hierdurch das erkannte Ereignis zusätzlich noch dem Zeitpunkt, an welchem es aufgetreten ist, zugeordnet werden kann. Hierbei ist von Vorteil, dass bei der Wavelet-Transformation im Gegensatz zur Fourier-
Transformation sowohl die Zeit- als auch die Frequenzinformationen der erfassten Messwerte erhalten bleiben.
Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Erkennung eines Ereignisses, aufweisend eine Verarbeitungseinheit und eine Sensoreinheit. Hierbei ist die
Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, ein erstes Messwert- Muster, welches das Ereignis charakterisiert, zu erfassen und abzuspeichern. Des Weiteren ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, einen Holder- Exponenten in
Abhängigkeit von dem wenigstens ersten Messwert- Muster multifraktal zu bestimmen und zudem eine Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem bestimmten
Hölder-Exponenten zu bestimmen. Zudem ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von Messwerten der Sensoreinheit innerhalb einer Zeitspanne zu erfassen und transformierte Messwerte durch eine Wavelet- Transformation der erfassten Messwerte in Abhängigkeit von der bestimmten Mutterwavelet zu erzeugen. Des Weiteren ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, die transformierten Messwerte mit einem hinterlegten Grenzwert zu vergleichen und, wenn wenigstens einer der transformierten Messwerte den hinterlegten Grenzwert überschreitet, zu bestimmen, dass das Ereignis innerhalb der Zeitspanne aufgetreten ist, und wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, welches signalisiert, dass das Ereignis aufgetreten ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass je nach erfassten Messwert-Muster eine optimale Mutterwavelet bestimmt wird, um das Ereignis möglichst exakt zu erkennen. Hierbei wird das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert. Insbesondere nichtlineare Messwerte, welche typischerweise bei der Erfassung von Messwerten zugehöriger Ereignisse vorkommen, werden dabei mittels der Bestimmung der Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem Holder- Exponenten besonders gut angenähert. Zudem benötigt solch eine Bestimmung nur eine geringe Anzahl von Messwerten, wodurch eine Erkennung des Ereignisses schneller durchgeführt werden kann. Des Weiteren ist von Vorteil, dass bei der Wavelet-Transformation im Gegensatz zur Fourier-Transformation Informationen sowohl über lokale Drifts, über Tendenzen als auch über kurzfristige Änderungen der Messwerte erhalten bleiben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die
Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die Mutterwavelet durch Annäherung mittels einer Basis-Spline-Skalierungsfunktion in Abhängigkeit von dem Hölder- Exponenten zu bestimmen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass mittels der Basis-Spline-Skalierungsfunktion die Mutterwavelet optimal angenähert werden kann. Hierzu ist zudem nur ein geringer Rechenaufwand nötig. Des Weiteren ist von Vorteil, dass bei der Wavelet-Transformation im Gegensatz zur Fourier-Transformation nur ganze Zahlen und keine komplexen Zahlen berechnet werden müssen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die
Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, zu welchen
Zeitpunkten innerhalb der Zeitspanne der hinterlegte Grenzwert von den transformierten Messwerten überschritten wird, und diese Information mit in das erzeugte Signal zu integrieren.
Vorteilhaft ist hierbei, dass hierdurch das erkannte Ereignis zusätzlich noch dem Zeitpunkt, an welchem es aufgetreten ist, zugeordnet werden kann. Hierbei ist von Vorteil, dass bei der Wavelet-Transformation im Gegensatz zur Fourier- Transformation sowohl die Zeit- als auch die Frequenzinformationen der erfassten Messwerte erhalten bleiben.
Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung welche dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung eines Ereignisses.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung welche dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Dargestellt ist eine Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 weist eine
Verarbeitungseinheit 20 und eine Sensoreinheit 30 auf. Die Sensoreinheit 30 kann beispielsweise ein Magnetfeldsensor, ein Beschleunigungssensor, ein
Drehratensensor oder eine beliebige andere Art von Sensor sein. Die
Verarbeitungseinheit 20 ist beispielsweise ein Mikrocontroller und derartig mit der Sensoreinheit 30 verbunden, dass eine Mehrzahl von Messwerten 32 innerhalb einer gewissen Zeitspanne erfassbar sind. Unter Erfassen ist dabei das
Abgreifen der Messwerte 32 sowie das zumindest zeitweise Abspeichern dieser
Messwerte 32 zu verstehen. Insbesondere kann die Verarbeitungseinheit 20 hierfür einen nicht dargestellten internen Speicher oder auch die Vorrichtung 10 eine nicht dargestellte Speichereinheit aufweisen, welche dann mit der
Verarbeitungseinheit 20 bidirektional verbunden ist. Die Verarbeitungseinheit 20 ist dazu eingerichtet, wenigstens ein erstes Messwert-Muster 22 zu erfassen und abzuspeichern. Diese Erfassung kann beispielsweise direkt über die
Sensoreinheit 30 erfolgen oder auch von außen über eine bildlich nicht dargestellte Kommunikationseinheit der Vorrichtung 10. Des Weiteren ist die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von dem ersten Messwert- Muster 22 einen Holder- Exponenten multifraktal zu bestimmen und zudem in Abhängigkeit von dem bestimmten Holder- Exponenten eine
Mutterwavelet zu bestimmen. Die Verarbeitungseinheit 20 ist zudem dazu eingerichtet, die erfassten Messwerte 32 in Abhängigkeit von der bestimmten Mutterwavelet zu transformieren. Hierdurch werden transformierte Messwerte erzeugt. Des Weiteren ist die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet, die transformierten Messwerte mit einem hinterlegten Grenzwert zu vergleichen und bei Überschreitung des hinterlegten Grenzwerts zu identifizieren, dass innerhalb der Zeitspanne das Ereignis aufgetreten ist, welches durch das wenigstens erste Mess wert- Muster 22 charakterisiert ist, sowie ein Signal 42 zu erzeugen, welches signalisiert, dass das Ereignis aufgetreten ist. Optional ist die Verarbeitungseinheit 20 zusätzlich dazu eingerichtet, das erzeugte Signal 42 auszugeben. Dies kann beispielsweise mittels einer bildlich nicht dargestellten, insbesondere drahtlosen, Kommunikationseinheit erfolgen.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung eines Ereignisses.
Hierbei wird zu Beginn in einem Verfahrensschritt a wenigstens ein erstes Messwert-Muster 22 erfasst und abgespeichert. Diese Erfassung kann beispielsweise direkt über eine Sensoreinheit 30 erfolgen, indem das Ereignis abläuft und die währenddessen erfassten Messwerte als Messwert-Muster 22 erfasst werden. Das erste Messwert- Muster 22 kann aber auch beispielsweise von einem Nutzer gestellt und hierdurch erfasst werden. Dieses erste Messwert- Muster 22 charakterisiert das Ereignis. Solch ein Ereignis kann beispielsweise ein Anhalten eines Fahrradfahrers an einer roten Ampel sein, welches durch einen typischen Beschleunigungsverlauf eines am Fahrrad angeordneten Beschleunigungssensors charakterisiert ist. Dieser Beschleunigungsverlauf wird dann als erstes Messwert- Muster 22 erfasst. Alternativ ist natürlich auch jedes andere Ereignis denkbar, welches durch ein Messwert-Muster charakterisiert und mittels eines Sensors detektiert werden kann. Dies könnte beispielsweise auch eine Flachstellenerkennung eines Schienenfahrzeugs, eine Zustandserkennung eines Parkplatzes sein oder ein spezieller Verlauf eines EKG-Signals sein.
Anschließend wird in einem Verfahrensschritt b ein Holder- Exponent in
Abhängigkeit von dem ersten Messwert- Muster 22 multifraktal bestimmt. Der Holder- Exponent sollte dabei einen Wert zwischen 0,5 und 2 annehmen, um eine quadratintegrierbare Funktion zu ermöglichen.
Daraufhin wird in einem Verfahrensschritt c eine Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem Holder- Exponenten bestimmt. Die Bestimmung der Mutterwavelet erfolgt beispielsweise mittels einer Basis-Spline-Skalierungsfunktion, welche sich in Abhängigkeit von dem bestimmten Holder- Exponenten an die Mutterwavelet annähert.
Die Basis-Spline-Skalierungsfunktion lautet:
Figure imgf000009_0001
wobei r(o + 1) folgende Gammafunktion ist:
Figure imgf000009_0002
und wobei % folgende einseitige Energiefunktion ist:
Figure imgf000009_0003
und wobei Δ +1 der fraktale Operator der endlichen Differenzen und a der Holder- Exponent sind. Die somit in Abhängigkeit vom Holder- Exponenten bestimmte Basis-Spline-Skalierungsfunktion wird anschließend als Mutterwavelet verwendet.
In einem anschließenden Verfahrensschritt d wird eine Mehrzahl von
Messwerten 32 der Sensoreinheit 30 innerhalb einer Zeitspanne erfasst. Für das Beispiel des Fahrradfahrers wird beispielsweise ein Beschleunigungssensor mit einer Abtastfrequenz von etwa 500 Hz über einen gewissen Zeitbereich abgetastet. Dieser gewisse Zeitbereich ist hierbei so zu wählen, dass wenigstens das Ereignis innerhalb des gewissen Zeitbereichs auftreten kann.
Danach werden in einem Verfahrensschritt e transformierte Messwerte durch eine Wavelet-Transformation der erfassten Messwerte 32 in Abhängigkeit von der bestimmten Mutterwavelet erzeugt.
In einem Verfahrensschritt f werden daraufhin die transformierten Messwerte mit einem hinterlegten Grenzwert verglichen.
Wenn wenigstens einer der transformierten Messwerte den hinterlegten
Grenzwert überschreitet, wird in einem Verfahrensschritt g identifiziert, dass das Ereignis aufgetreten ist, welches durch das erste Messwert-Muster 22
charakterisiert ist.
Abschließend wird in einem Verfahrensschritt h ein Signal 42 erzeugt, welches signalisiert, dass das Ereignis aufgetreten ist. Optional läuft zwischen dem Verfahrensschritt g und dem Verfahrensschritt h ein Verfahrensschritt i ab, in welchem bestimmt wird, zu welchen Zeitpunkten innerhalb der Zeitspanne der hinterlegte Grenzwert von den transformierten Messwerten überschritten wird. Diese Information wird im Verfahrensschritt h dann in das erzeugte Signal 42 integriert.
Ferner kann optional das erzeugte Signal 42 noch intern verarbeitet werden oder auch ausgegeben werden, insbesondere mittels einer bildlich nicht dargestellten Kommunikationseinheit, um auf das erkannte Ereignis entsprechend zu reagieren. So kann beispielsweise, wenn erkannt wird, dass ein Fahrradfahrer an einer roten Ampel anhält, eine Höhenverstelleinheit eines Sattels angesteuert werden, um die Höhe des Sattels in eine Absteigeposition zu versetzen.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur Erkennung eines Ereignisses, aufweisend folgende
Verfahrensschritte:
a. Erfassen und Abspeichern wenigstens eines ersten Messwert- Musters (22) zur Charakterisierung des Ereignisses,
b. Multifraktales Bestimmen eines Holder- Exponenten in Abhängigkeit von dem wenigstens ersten Messwert- Muster (22),
c. Bestimmen einer Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem bestimmten Holder- Exponenten,
d. Erfassen einer Mehrzahl von Messwerten (32) einer Sensoreinheit (30) innerhalb einer Zeitspanne,
e. Erzeugen von transformierten Messwerten durch eine Wavelet- Transformation der erfassten Messwerte (32) in Abhängigkeit von der bestimmten Mutterwavelet,
f. Vergleichen der transformierten Messwerte mit einem hinterlegten
Grenzwert,
g. Identifizieren, dass das Ereignis, welches durch das wenigstens erste Messwert- Muster (22) charakterisiert ist, innerhalb der Zeitspanne aufgetreten ist, wenn wenigstens einer der transformierten Messwerte den hinterlegten Grenzwert überschreitet, und
h. Erzeugen eines Signals (42), welches signalisiert, dass das Ereignis aufgetreten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c die Mutterwavelet bestimmt wird, indem mittels einer Basis-Spline- Skalierungsfunktion in Abhängigkeit von dem Holder- Exponenten die Mutterwavelet angenähert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt g ein Verfahrensschritt i abläuft, in welchem bestimmt wird, zu welchen Zeitpunkten innerhalb der Zeitspanne der hinterlegte Grenzwert von den transformierten Messwerten überschritten wird und wobei im
Verfahrensschritt h diese Information mit in das erzeugte Signal (42) integriert wird.
4. Vorrichtung zur Erkennung eines Ereignisses, aufweisend eine
Verarbeitungseinheit (20) und eine Sensoreinheit (30), wobei die
Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, wenigstens ein erstes Messwert- Muster (22), welches das Ereignis charakterisiert, zu erfassen und abzuspeichern, und wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, einen Hölder- Exponenten in Abhängigkeit von dem wenigstens ersten Messwert- Muster (22) multifraktal zu bestimmen und zudem eine Mutterwavelet in Abhängigkeit von dem bestimmten Holder- Exponenten zu bestimmen, und wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von Messwerten (32) der Sensoreinheit (30) innerhalb einer Zeitspanne zu erfassen und transformierte Messwerte durch eine Wavelet-Transformation der erfassten Messwerte (32) in Abhängigkeit von der bestimmten Mutterwavelet zu erzeugen, und wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, die transformierten Messwerte mit einem hinterlegten
Grenzwert zu vergleichen und, wenn wenigstens einer der transformierten
Messwerte den hinterlegten Grenzwert überschreitet, zu identifizieren, dass das Ereignis, welches durch das wenigstens erste Messwert- Muster (22) charakterisiert ist, innerhalb der Zeitspanne aufgetreten ist, und wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, ein Signal (42) zu erzeugen, welches signalisiert, dass das Ereignis aufgetreten ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, die Mutterwavelet durch
Annäherung mittels einer Basis-Spline-Skalierungsfunktion in Abhängigkeit von dem Hölder-Exponenten zu bestimmen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, zu welchen
Zeitpunkten innerhalb der Zeitspanne der hinterlegte Grenzwert von den transformierten Messwerten überschritten wird, und diese Information mit in das erzeugte Signal (42) zu integrieren.
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