WO2019081198A1 - Method for capturing a voice input by a user in an exterior area of a motor vehicle, and motor vehicle - Google Patents

Method for capturing a voice input by a user in an exterior area of a motor vehicle, and motor vehicle

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WO2019081198A1
WO2019081198A1 PCT/EP2018/077452 EP2018077452W WO2019081198A1 WO 2019081198 A1 WO2019081198 A1 WO 2019081198A1 EP 2018077452 W EP2018077452 W EP 2018077452W WO 2019081198 A1 WO2019081198 A1 WO 2019081198A1
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WO
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user
motor vehicle
signal
microphone
detection
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Application number
PCT/EP2018/077452
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Inventor
Enrico Gahner
Original Assignee
Audi Ag
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Publication date
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    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R25/20—Means to switch the anti-theft system on or off
    • B60R25/24—Means to switch the anti-theft system on or off using electronic identifiers containing a code not memorised by the user
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R25/25—Means to switch the anti-theft system on or off using biometry
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    • G07C2209/63—Comprising locating means for detecting the position of the data carrier, i.e. within the vehicle or within a certain distance from the vehicle
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Definitions

  • the invention relates to a method for detecting a spoken speech input by a user in an exterior area of a motor vehicle.
  • the voice input is detected by means of a microphone arrangement, in which for this purpose first of all a microphone selection from a plurality of microphones takes place and / or a directivity of the microphone arrangement is set.
  • the invention also includes a motor vehicle which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • a speech recognition device may be provided so that a user can voice or pronounce a voice command that can then be recognized by the speech recognition device, so that the user can control or operate by voice input at least one component of the motor vehicle.
  • a conventional speech recognition device is constructed in such a way that an acoustic sensor, that is a microphone arrangement, detects or records the voice commands or voice commands inside the motor vehicle from a seated user and uses an algorithm to evaluate the spoken voice command and thereby a user desired or desired by the voice command performs selected action.
  • the microphones of the microphone arrangement are optimally optimally positioned for the acoustic situation in the motor vehicle interior and can be aligned, for example as directional microphones or by means of a directional effect achieved by signal processing, on the seating positions, in order to obtain as much direct sound as possible from the speaker. to detect the user and at the same time to dampen driving noise or other environmental noises (for example an audio output device or the windshield).
  • a preset alignment of a directivity of microphones is not possible since the user can be in a 360 ° environment in the surrounding area of the motor vehicle while speaking the voice input.
  • EP 1 908 640 A1 It is known from EP 1 908 640 A1 to arrange a plurality of microphones respectively in the headlights and rear lights of a motor vehicle, via which directional sound detection can be carried out in each case by setting a directional effect in a partial area of the surroundings of the motor vehicle.
  • the directivity is adaptively performed by means of a beamforming algorithm which uses in the microphone signals the user's voice as an orientation signal and adjusts the directional effect such that the voice is received at maximum volume.
  • background noise can be so loud and alternate with the microphones coming from different directions, so that a beamforming algorithm repeatedly aligns the directivity away from the user to a source of interference. As a result, the detection of the voice input is interrupted or disturbed.
  • a beam-forming method for aligning the interior of a motor vehicle with a directivity of a microphone array or a microphone array.
  • a position sensor is provided in the interior of the motor vehicle in order to determine the position of a chenden vehicle occupants to determine and then align the directional effect of the microphone assembly can.
  • the disadvantage here is that such a position sensor can not be mounted in an exterior of a motor vehicle.
  • the invention has for its object to detect a voice input of a user in an outdoor area of a motor vehicle.
  • the invention provides a method for detecting a voice input of a user in an exterior area of a motor vehicle.
  • a microphone selection and / or a directivity in response to a direction signal is set for a microphone arrangement of the motor vehicle.
  • the microphone assembly may include a microphone or multiple microphones.
  • the microphone selection at least one microphone of the microphone arrangement is selected for detecting the speech input.
  • the directivity the microphone arrangement of several microphones of the microphone arrangement, the beamforming known from the prior art is applied.
  • the underlying direction signal indicates a relative position of the user with respect to the motor vehicle.
  • the direction signal can thus indicate, for example, the direction in which the user stands or is located from the motor vehicle.
  • the direction signal can be, for example, an angle specification or a vector specification. If the microphone selection is made and / or the directivity is aligned with the position of the user, the speech input is detected by means of the microphone arrangement in accordance with the method.
  • the control unit uses a detection device which locates or locates the user and / or the at least one entrained user device.
  • a signal output by the user and / or the at least one user device carried by the user is used to detect the relative position of the user.
  • the detection of the relative position thus takes place passively by observing or evaluating a signal originating from the user and / or from the at least one user device.
  • the thus detected relative position is then signaled by means of the direction signal.
  • the relative position can thus be in particular the direction from which the detected signal of the user and / or the at least one user device arrives at the detection device.
  • the invention provides the advantage that when detecting the speech input not only the microphone array itself must be used as a basis for determining the relative position of the user.
  • an independent detection of the relative position on the basis of a signal originating from the user and / or the at least one user device can be used, for example, to detect the relative position or to determine.
  • the invention also includes embodiments that provide additional benefits.
  • the detection device has an antenna arrangement and the detection device is set up to determine an incident direction, from which at least one radio signal of the user device is incident on the antenna arrangement, and to determine the determined input. case direction as the relative position.
  • the direction signal is determined on the basis of the determined direction of incidence.
  • DOA Direction of Arrival
  • a time offset can be determined which results between the reception of the same radio signal at two different antennas of the antenna arrangement. From the time offset can be deduced an angle of incidence of the radio signal relative to the antenna arrangement.
  • the embodiment has the advantage that a radio link between the at least one user device, on the one hand, and the motor vehicle, on the other hand, is additionally used to determine the relative position.
  • An embodiment provides that as the at least one radio signal, a Bluetooth signal and / or a WLAN signal (WLAN - Wireless Local Area Network) is received from a mobile terminal.
  • the mobile terminal thus represents a user device.
  • a mobile terminal may be, for example, a smartphone or a tablet PC or a smartwatch.
  • the at least one radio signal can be a communication signal of a radio key which is received by the motor vehicle.
  • Such a radio key then also represents a user device.
  • the communication signal can be transmitted by the radio key, for example, for controlling a locking or unlocking of the motor vehicle.
  • the three described radio signals have the advantage that for these in a motor vehicle usually already an antenna arrangement is provided, by means of which the direction of incidence can be determined.
  • Bluetooth signal this may be provided in conjunction with the standard Bluetooth LE (Low Energy).
  • WLAN signal With a WLAN signal, more antenna arrangements are also available.
  • the determination of the direction of arrival is provided in connection with a safeguarding or plausibility check of the communication signal of the radio key.
  • An embodiment provides that, based on an identifier contained in the at least one radio signal, it is recognized that the user belongs to the Voice input is authorized. In other words, it is checked by means of the identifier whether the user is authorized to enter a voice input in the motor vehicle.
  • the detection device comprises a passive sensor device of the motor vehicle.
  • passive sensor means is meant that this sensor means does not send out its own locating signal which would have to be reflected by the user to recognize the user, instead the sensor device remains passive in that it detects only existing radiation
  • the detection device is configured to detect a location of the user on the basis of at least one sensor signal of the sensor device, that is to say in particular at least one camera image of a camera.
  • the detection device is further configured to determine the relative position based on the detected location, for example, the direction in which the user is viewed from the motor vehicle is determined g property and / or the image distortion to associate a pixel in the at least one camera image showing the user, a location or an outside coordinate.
  • the microphone arrangement by means of which the speech input is finally detected, has a plurality of microphones and a predetermined number of the microphones closest to the user according to the direction signal are selected in the said microphone selection from the microphones in dependence on the direction signal.
  • the N nearest microphones are selected, with which the speech input is then detected or whose microphone signal is used to determine the speech input.
  • the embodiment has the advantage that those N microphones are used or selected which have the smallest distance to the user.
  • the number N may also be fixed or adjusted depending on the relative direction of the user to the motor vehicle to take into account how many microphones currently have a direct line of sight to the user, that is not shielded by parts of the motor vehicle.
  • An embodiment provides that the said directivity of the microphone arrangement is generated by means of a beamforming on the basis of a plurality of microphones of the microphone arrangement. Beamforming is accomplished by combining the microphone signals of these microphones.
  • the beamforming is operated adaptively and a detection minimum of the beamforming, that is to say, for example, a so-called zero point, is aligned towards an acoustic fault (so-called zero-stearing). In the embodiment, however, care is taken to ensure that during this time a detection maximum or the main lobe of the beamforming is kept spatially fixed by means of the directional signal.
  • the detection maximum is controlled by information, namely the direction signal, ie a sound-independent or sound-independent directivity.
  • the embodiment has the advantage that a punctual or directed noise source can be adaptively suppressed or damped, without such an adaptive algorithm also moving or shifting the detection maximum away from the user.
  • Adaptive beamforming to control a detection minimum is inherently available in the art.
  • An embodiment provides that, in addition to the detection of the speech input by means of a further microphone selection and / or a further directivity as a function of the direction signal, the diffuse sound field is also determined in a detection direction facing away from the user.
  • a microphone signal is generated by means of at least one microphone of the microphone arrangement, in which a diffuse Störschallfeld dominates the speech input.
  • another directional effect can be generated by means of a further beamforming, in which, however, the detection maximum is oriented such that the user is outside the detection maximum.
  • the diffuse Störschallfeld dominates over the voice input.
  • the detected speech input is then filtered in this embodiment by means of a noise suppression device based on the detected noise field. For example, a noise power of the interference field can be determined.
  • noise suppression device for example, a so-called Wiener filter can be used, which expects or uses a value for the interference power as an input parameter.
  • An embodiment provides that the detected speech input of a speech recognition device is provided.
  • the voice recognition device can be provided in the motor vehicle or made available to the motor vehicle as an online service or Internet service with which the motor vehicle can be coupled via a radio link.
  • the speech recognition device recognizes in the speech input a spoken command issued by the user. Depending on the recognized voice command, at least one component of the motor vehicle is then activated in the motor vehicle. Since the directivity and / or the microphone selection is independent of the speech input, but based on the directional signal, already the first spoken by the user voice command can be made using the directivity and / or microphone selection. In this way, the first word uttered by the user can already be processed with noise suppression before it is transmitted to the speech recognition device.
  • the invention also includes a motor vehicle by means of which the method according to the invention can be carried out.
  • the motor vehicle has the described microphone arrangement for detecting a voice input of a user in an exterior area of the motor vehicle.
  • the microphone arrangement has at least one microphone whose detection area is oriented in the outer area.
  • the motor vehicle furthermore has a detection device, which is different from the microphone arrangement and which may comprise, for example, the said antenna arrangement and / or the said sensor device. In general, the detection device is set up to detect the relative position of the user and / or the at least one user device carried by the user.
  • the motor vehicle furthermore has a control unit which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention.
  • the control unit may be configured, for example, as a control unit of the motor vehicle.
  • the control unit may have a processor device, which may be formed on the basis of at least one microprocessor and / or at least one microcontroller.
  • the processor device can have a program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention.
  • the program code may be stored in a data memory of the processor device.
  • the motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck.
  • the invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as they have already been described in connection with the developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
  • the invention also includes the combinations of the described embodiments. In the following, embodiments of the invention are described. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention; a Flußschaudiagramm an embodiment of the method according to the invention; a schematic representation of the motor vehicle of Figure 1 with a microphone assembly having a microphone array.
  • Fig. 4 is a schematic representation of the motor vehicle of Fig. 1 in a variant in which the microphone assembly comprises a plurality of microphones distributed on the motor vehicle.
  • the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which each further develop the invention independently of one another and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 10, which may be, for example, a motor vehicle, especially a passenger car or truck. Furthermore, a user 12 of the motor vehicle is shown in an environment 11 of the motor vehicle 10. The user 12 may carry with him a user device 13 which may transmit a radio signal 13 '. The user 12 wants to operate the motor vehicle 10 in the illustrated example by means of a voice input 14. For this purpose, the user 12 can pronounce a voice command 15 as voice input 14. A speech sound 16 of the spoken speech input 14 propagates from the user 12 in the direction of the motor vehicle 10. Furthermore, a diffuse noise 17, that is to say an undirected or distributed noise 17, can be incident on the motor vehicle 10 in the exterior area 11. Furthermore, an interference sound source 18 is shown in the environmental region 1 1, from which a directional noise 19 can emanate, which can also be incident on the motor vehicle 10.
  • a microphone arrangement 20 From the motor vehicle 10, a microphone arrangement 20, a control unit 21, a speech recognition device 22, a component 23 and a different detection device 24 from the microphone arrangement 20 are shown.
  • the speech sound 16 of the speech input 14 is detected by means of the microphone arrangement 20 and at least one microphone signal 25 of the microphone arrangement 20 is forwarded to the control unit 21.
  • the control unit 21 may, based on the at least one microphone signal 25, detect the voice input 14 as an audio signal or voice signal and provide the voice input 14 to the voice recognition device 22.
  • the voice recognition device 22 may recognize the voice command 15 based on the voice input 14.
  • the component 23 can be controlled.
  • the component 23 may be, for example, a locking system of the motor vehicle 10, which then unlocks or locks, for example, the motor vehicle in dependence on the voice signal 15.
  • Another possible component may be a lighting system of the power vehicle 10, which activates, depending on the voice command 15, for example, for a light test at least one lamp of the motor vehicle 10 in response to the voice command 15.
  • the microphone arrangement 20 can have a plurality of microphones 26, by means of which a microphone signal 25 can be generated in each case.
  • the control unit 21 can realize a directed sound detection, in which a detection maximum 27 can be aligned with the user 12.
  • the speech sound 16 is thus detected with a greater gain or a greater gain than a sound outside the detection maximum 27.
  • the directional noise 19 is detected with a lower gain or a lower gain.
  • the control unit 21 dynamically align a detection minimum 28 and align it, for example, with the interference source 18.
  • the microphone signals 25 but also in a further signal processing, which does not form the detection maximum 27, and the diffuse Noise 17 can be detected.
  • the control unit 21 uses a direction signal 29 which can be generated by means of the detection device 24.
  • the detection device 24 may, for example, have an antenna arrangement 30 with a plurality of antennas 31, by means of which an incident direction 32 can be determined with which the radio signal 1 3 'strikes the antenna arrangement 30.
  • the direction of incidence 32 may be indicated, for example, as a horizontal angle with respect to a longitudinal axis 33 of the motor vehicle 10.
  • the direction of incidence 32 can be used as the basis for indicating the direction signal 29.
  • the user device 13 may be, for example, a radio key or a mobile terminal.
  • the radio connection 14 may be, for example, a Bluetooth radio connection or a WLAN radio connection or a communication signal of a radio key.
  • a sensor device 34 may be provided, which may for example comprise a camera. By means of the sensor device 34, the user 12 can be detected optically, for example.
  • the position or position of the user 12 in the outer region 11 can be determined in camera images of the camera or generally in a sensor signal 35 of the sensor device 34. Also from this, the direction signal 29 can be determined.
  • the direction signal 29 can indicate, for example, in which direction the detection maximum 27 has to be aligned or in general in which direction the user 12 is with respect to the motor vehicle 10.
  • a noise suppression device 36 for example, a Wiener filter, for example, a noise power of the diffuse Störschalls 17 can be determined.
  • at least one microphone signal 25 can be generated by means of the microphone arrangement 20, in which the diffuse noise 17 is dominated by the speech sound 16.
  • a further detection maximum 27 ' can be directed away from the user 12.
  • the detection minimum 28 can be aligned with the user 12.
  • FIG. 2 illustrates a method that may arise during operation of the motor vehicle 10.
  • the detection device 24 can detect the relative position of the user 12 and / or at least one user device 13 carried by the user 12 on the basis of the respective signal originating from the user or user device.
  • the signal may be, for example, a radio signal 13 'of the user device 13 and / or outgoing light from the user 12.
  • the detected relative position is signaled by means of the direction signal 29.
  • a microphone selection from the microphones 26 and / or a control unit can be selected by the control unit 21 for the microphone arrangement 20. Effect of the detection maximum 27 are set in response to the direction signal.
  • the voice input can then be determined by means of the microphone arrangement 20.
  • the determined speech input 14 may be provided to the speech recognizer 22.
  • the speech recognition device 22 can recognize the speech command 15 contained in the speech input 14 in a step S13.
  • the speech recognition device 22 can be configured in a manner known per se.
  • the component 23 or a plurality of components 23 can be activated.
  • the speech input 14 of the user 12 can thus also be detected by the method in the presence of a diffuse noise 17 and / or an interference source 18, without the latter impairing the speech recognition performance of the speech recognition device 22.
  • FIG. 3 illustrates a possible arrangement of the microphones 26 for the microphone arrangement 20.
  • the microphone arrangement 20 may have a plurality of microphones 26 distributed on the motor vehicle.
  • Each microphone 26 may, for example, be a directional microphone whose main detection direction 37 may be oriented away from the motor vehicle 10 into the outer region 11.
  • the direction signal 29 can be described by the user 12 whose relative position 38, for example, as a relative direction starting from the motor vehicle 10.
  • a microphone selection 39 in the embodiment according to FIG. 3 with the distributed microphones 36 from the microphones 26, those microphones 26 which are closest to the user 12 can be selected.
  • the superimposition of the detection directions 37 of these microphones 26 of the microphone selection 39 then results in the detection maximum 27.
  • FIG. 3 illustrates a possible arrangement of the microphones 26 for the microphone arrangement 20.
  • the microphones 26 can be arranged centrally.
  • the microphones 26 may be grouped together in an area that is less than 50 centimeters in dimension.
  • the microphones 26 of the microphone array 20 may be omnidirectional microphones.
  • a beamforming to form the detection maximum 27 may be performed.
  • the so-called main lobe, which forms the detection maximum 27, can be aligned in the direction of the relative position 38.
  • a detection area 40 in the outer area 11 can be covered, which can have a detection radius 41, which can lie in a range of one meter to six meters. For a detection / recognition of a person located outside of the motor vehicle (ie the user), a total unerring detection by the described method can thus be ensured.
  • the user wishes to send voice commands from outside the motor vehicle (within a detection radius 41) with his voice to the motor vehicle, he / she is in an acoustically disturbed environment.
  • the corresponding acoustic sensors are located outside the motor vehicle at a favorable position for detection from all directions.
  • the environmental noise may be very high and couple from all directions to the microphone assembly 20 (e.g., parking lot, passing cars, other people talking, screaming kids, wind, rain).
  • the underlying idea is now a method of how to implement this speech recognition as robust as possible.
  • the aim is to determine with sufficient accuracy, from which direction or relative position 38 of the user controls the motor vehicle discusses. It would not be expedient to let an adaptive beamforming algorithm be automatically adjusted to a speaker position if the latter had to determine for itself, from where, within the complete horizontal 360 ° radii. Us speaking relevant person. This algorithm would constantly align it to sound sources, which it detects as voices. The 360 ° monitoring would also mean an increased computational effort and be very error prone.
  • the control unit In order to give the recognizer algorithm information that is helpful to him, one must inform him as precisely as possible of the direction from which the user approaches or is in the direction of the motor vehicle. For this detection of the relative position, e.g. the smartwatch, the cell phone, an alternative carried along transmitter or the sensor device located in the motor vehicle can be used to help. Preferably, the operator authorized to operate is checked or identified, and the direction in which the user is in the vehicle can be determined. If the control unit now has this information, it can control its voice sensitivity sensitive acoustic sensitivity in this direction. This beamformer can now be sensitive to the corresponding voice command or generally the voice input at a defined angle in the relevant direction and can dampen the remaining range for all other incoming noise and render it insensitive.
  • the control unit now has information from the direction of the relevant person and acoustic information from the remaining acoustic interference field.
  • the information from the interference field can therefore be used in addition to calculate precisely these acoustic disturbances out of the signal, which also couple in part from the direction from which the operator speaks.
  • the relevant speech command can thus be noise-reduced once again for the speech recognizer, i. be freed from non-relevant disturbances and thus lead to a more reliable speech recognition.
  • the sensors / acoustic sensors need not be located at one point in this process, but can also be distributed at different positions on the motor vehicle depending on the performance gain. That for the speaker optimal microphone or the microphones which generate the beam for the person are used accordingly for the formation of this beam. All other microphones can then be used to record the noise for the calculation.

Abstract

The invention relates to a method for capturing a voice input (14) by a user (12) in an exterior area (11) of a motor vehicle (10), wherein a control unit (21) of the motor vehicle (10) sets a microphone selection (39) and/or a directivity for a microphone arrangement (20) of the motor vehicle (10) on the basis of a direction signal (29) indicating a relative orientation (38) of the user (12) in relation to the motor vehicle (10), and the voice input (14) is captured by means of the microphone arrangement (20). The invention provides for the direction signal (29) to be ascertained by the control unit (21) by virtue of a capture device (24), which is different from the microphone arrangement (20), being used to detect the relative orientation (38) of the user (12) and/or of at least one user device (13) carried by the user (12) on the basis of a respective signal emanating therefrom and the detected relative orientation (38) being signalled by means of the direction signal (29).

Description

Verfahren zum Erfassen einer Spracheingabe eines Benutzers in einem Außenbereich eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug  Method for detecting a voice input of a user in an exterior of a motor vehicle and motor vehicle
BESCHREIBUNG: DESCRIPTION:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer gesprochenen Spracheingabe eines Benutzers in einem Außenbereich eines Kraftfahrzeugs. Die Spracheingabe wird mittels einer Mikrofonanordnung erfasst, bei welcher hierzu zunächst eine Mikrofonauswahl aus mehreren Mikrofonen stattfindet und/oder eine Richtwirkung der Mikrofonanordnung eingestellt wird. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug, das dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. In einem Kraftfahrzeug kann eine Spracherkennungseinrichtung bereitgestellt sein, damit ein Benutzer per Spracheingabe einen Sprachbefehl äußern oder aussprechen kann, der dann von der Spracherkennungseinrichtung erkannt werden kann, sodass der Benutzer per Spracheingabe zumindest eine Komponente des Kraftfahrzeugs steuern oder bedienen kann. Eine konventionelle Spracherkennungseinrichtung ist derart aufgebaut, dass ein akustischer Sensor, also eine Mikrofonanordnung, die Sprachkommandos oder Sprachbefehle im Inneren des Kraftfahrzeugs von einem darin sitzenden Benutzer erfasst oder aufnimmt und mithilfe eines Algorithmus den gesprochenen Sprachbefehl auswertet und hierdurch eine vom Benutzer durch den Sprachbefehl gewünschte oder ausgewählte Aktion ausführt. Bei einer solchen Spracherkennungseinrichtung sind die Mikrofone der Mikrofonanordnung für die akustische Situation im Kraftfahrzeuginnenraum hinreichend optimal positioniert und können beispielsweise als Richtmikrofone oder mittels einer durch Signalverarbeitung erreichten Richtwirkung auf die Sitzposi- tionen ausgerichtet sein, um möglichst viel Direktschall von dem sprechen- den Benutzer zu erfassen und gleichzeitig Fahrgeräusche oder andere Um- gebungsgeräusche (zum Beispiel einer Audio-Ausgabeeinrichtung oder der Frontscheibe) zu dämpfen. Bei der Erfassung einer Spracheingabe in einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs ist dagegen eine voreingestellte Ausrichtung einer Richtwirkung von Mikrofonen nicht möglich, da sich der Benutzer in einem 360°-Umfeld im Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs aufhalten kann, während er die Spracheingabe spricht. The invention relates to a method for detecting a spoken speech input by a user in an exterior area of a motor vehicle. The voice input is detected by means of a microphone arrangement, in which for this purpose first of all a microphone selection from a plurality of microphones takes place and / or a directivity of the microphone arrangement is set. The invention also includes a motor vehicle which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. In a motor vehicle, a speech recognition device may be provided so that a user can voice or pronounce a voice command that can then be recognized by the speech recognition device, so that the user can control or operate by voice input at least one component of the motor vehicle. A conventional speech recognition device is constructed in such a way that an acoustic sensor, that is a microphone arrangement, detects or records the voice commands or voice commands inside the motor vehicle from a seated user and uses an algorithm to evaluate the spoken voice command and thereby a user desired or desired by the voice command performs selected action. In such a speech recognition device, the microphones of the microphone arrangement are optimally optimally positioned for the acoustic situation in the motor vehicle interior and can be aligned, for example as directional microphones or by means of a directional effect achieved by signal processing, on the seating positions, in order to obtain as much direct sound as possible from the speaker. to detect the user and at the same time to dampen driving noise or other environmental noises (for example an audio output device or the windshield). On the other hand, when detecting a voice input in an outside area of the motor vehicle, a preset alignment of a directivity of microphones is not possible since the user can be in a 360 ° environment in the surrounding area of the motor vehicle while speaking the voice input.
Aus der EP 1 908 640 A1 ist hierzu bekannt, in den Scheinwerfern und Rückleuchten eines Kraftfahrzeugs jeweils mehrere Mikrofone anzuordnen, über welche jeweils durch Einstellen einer Richtwirkung eine gerichtete Schallerfassung in einen Teilbereich der Umgebung des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Die Richtwirkung wird adaptiv mittels eines Beamforming- Algorithmus durchgeführt, welcher in den Mikrofonsignalen die Stimme des Benutzers als Orientierungssignal verwendet und die Richtungswirkung derart einstellt, dass die Stimme mit maximaler Lautstärke empfangen wird. Je nachdem, wo sich das Kraftfahrzeug aber gerade befindet, können Störge- räusche der Umgebung derart laut sein und abwechselnd aus unterschiedlichen Richtungen auf die Mikrofone einfallen, dass ein Beamforming- Algorithmus sprunghaft die Richtwirkung immer wieder von dem Benutzer weg hin zu einer Störquelle ausrichtet. Hierdurch wird die Erfassung der Spracheingabe unterbrochen oder gestört. It is known from EP 1 908 640 A1 to arrange a plurality of microphones respectively in the headlights and rear lights of a motor vehicle, via which directional sound detection can be carried out in each case by setting a directional effect in a partial area of the surroundings of the motor vehicle. The directivity is adaptively performed by means of a beamforming algorithm which uses in the microphone signals the user's voice as an orientation signal and adjusts the directional effect such that the voice is received at maximum volume. However, depending on where the motor vehicle is currently located, background noise can be so loud and alternate with the microphones coming from different directions, so that a beamforming algorithm repeatedly aligns the directivity away from the user to a source of interference. As a result, the detection of the voice input is interrupted or disturbed.
Aus der DE 103 39 973 A1 ist ein akustisches Mikrofon-Frontend für einen Spracherkenner eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei die Mikrofonsignale einzelner Mikrofone in Abhängigkeit davon ausgewählt werden, welches Potential für die bestmögliche Erkennungsleistung sie aufweisen. From DE 103 39 973 A1 an acoustic microphone front end for a speech recognizer of a motor vehicle is known, wherein the microphone signals of individual microphones are selected depending on which potential they have for the best possible recognition performance.
Aus der DE 10 2014 203 914 A1 ist eine Beamforming-Methode bekannt, um den Innenraum eines Kraftfahrzeugs eine Richtwirkung eines Mikrofonarrays oder einer Mikrofonanordnung auszurichten. Hierzu ist ein Positionssensor im Innenraum des Kraftfahrzeugs bereitgestellt, um die Position eines spre- chenden Fahrzeuginsassen zu ermitteln und daraufhin die Richtwirkung der Mikrofonanordnung dahin ausrichten zu können. Nachteilig hierbei ist, dass ein solcher Positionssensor in einem Außenbereich eines Kraftfahrzeugs nicht angebracht werden kann. From DE 10 2014 203 914 A1, a beam-forming method is known for aligning the interior of a motor vehicle with a directivity of a microphone array or a microphone array. For this purpose, a position sensor is provided in the interior of the motor vehicle in order to determine the position of a chenden vehicle occupants to determine and then align the directional effect of the microphone assembly can. The disadvantage here is that such a position sensor can not be mounted in an exterior of a motor vehicle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spracheingabe eines Benutzers in einem Außenbereich eines Kraftfahrzeugs zu erfassen. The invention has for its object to detect a voice input of a user in an outdoor area of a motor vehicle.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprü- che gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben. The object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are described by the dependent claims, the following description and the figure.
Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Erfassen einer Spracheingabe eines Benutzers in einem Außenbereich eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Durch eine Steuereinheit des Kraftfahrzeugs wird für eine Mikrofonanordnung des Kraftfahrzeugs eine Mikrofonauswahl und/oder eine Richtwirkung in Abhängigkeit von einem Richtungssignal eingestellt. Die Mikrofonanordnung kann ein Mikrofon oder mehrere Mikrofone umfassen. Bei der Mikro- fonauswahl wird zumindest ein Mikrofon der Mikrofonanordnung zum Erfassen der Spracheingabe ausgewählt. Beim Einstellen der Richtwirkung wird mittels der Mikrofonsignale mehrerer Mikrofone der Mikrofonanordnung das aus dem Stand der Technik bekannte Beamforming (Strahlformung) angewendet. Das hierbei zugrundegelegte Richtungssignal gibt eine relative Lage des Benutzers bezüglich des Kraftfahrzeugs an. Das Richtungssignal kann also beispielsweise die Richtung angeben, in welcher der Benutzer vom Kraftfahrzeug aus gesehen steht oder sich befindet. Das Richtungssignal kann beispielsweise eine Winkelangabe sein oder eine Vektorangabe. Ist die Mikrofonauswahl getroffen und/oder die Richtwirkung auf die Lage des Be- nutzers ausgerichtet, so wird gemäß dem Verfahren die Spracheingabe mittels der Mikrofonanordnung erfasst. The invention provides a method for detecting a voice input of a user in an exterior area of a motor vehicle. By a control unit of the motor vehicle, a microphone selection and / or a directivity in response to a direction signal is set for a microphone arrangement of the motor vehicle. The microphone assembly may include a microphone or multiple microphones. In the microphone selection, at least one microphone of the microphone arrangement is selected for detecting the speech input. When adjusting the directivity, the microphone arrangement of several microphones of the microphone arrangement, the beamforming known from the prior art is applied. The underlying direction signal indicates a relative position of the user with respect to the motor vehicle. The direction signal can thus indicate, for example, the direction in which the user stands or is located from the motor vehicle. The direction signal can be, for example, an angle specification or a vector specification. If the microphone selection is made and / or the directivity is aligned with the position of the user, the speech input is detected by means of the microphone arrangement in accordance with the method.
Damit die Mikrofonauswahl und/oder das Einstellen der Richtwirkung nicht beispielsweise durch eine Störschallquelle abgelenkt oder verfälscht wird, ist erfindungsgemäß nun vorgesehen, dass zum Ermitteln des Richtungssignals durch die Steuereinheit mittels einer von der Mikrofonanordnung verschiedenen Erfassungseinrichtung die relative Lage des Benutzers und/oder die relative Lage zumindest eines von dem Benutzer mitgeführten Benutzerge- räts erkannt wird. Mit anderen Worten nutzt die Steuereinheit eine Erfassungseinrichtung, welche dem Benutzer und/oder die das zumindest eine mitgeführte Benutzergerät ortet oder lokalisiert. Mit anderen Worten wird ein von dem Benutzer und/oder dem von diesem mitgeführten zumindest einen Benutzergerät ausgehendes Signal genutzt, um die relative Lage des Benut- zers zu erkennen. Die Erfassung der relativen Lage erfolgt also passiv durch Beobachten oder Auswerten eines von dem Benutzer und/oder von dem zumindest einen Benutzergerät ausgehenden Signals. Die so erkannte relative Lage wird dann mittels des Richtungssignals signalisiert. Die relative Lage kann also insbesondere die Richtung sein, aus welcher das erkannte Signal des Benutzers und/oder des zumindest einen Benutzergeräts bei der Erfassungseinrichtung eintrifft. So that the microphone selection and / or the setting of the directivity is not distracted or distorted, for example, by an interfering sound source is According to the invention, it is provided that, for determining the direction signal by the control unit, the relative position of the user and / or the relative position of at least one user device carried by the user is detected by means of a detection device different from the microphone arrangement. In other words, the control unit uses a detection device which locates or locates the user and / or the at least one entrained user device. In other words, a signal output by the user and / or the at least one user device carried by the user is used to detect the relative position of the user. The detection of the relative position thus takes place passively by observing or evaluating a signal originating from the user and / or from the at least one user device. The thus detected relative position is then signaled by means of the direction signal. The relative position can thus be in particular the direction from which the detected signal of the user and / or the at least one user device arrives at the detection device.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass beim Erfassen der Spracheingabe nicht ausschließlich die Mikrofonanordnung selbst als Grundlage zum Ermitteln der relativen Lage des Benutzers verwendet werden muss. Mittels der von der Mikrofonanordnung verschiedenen Erfassungseinrichtung kann eine zum Beispiel vom Störschall im Außenbereich unabhängige Erkennung der relativen Lage auf der Grundlage eines vom Benutzer und/oder dem zumindest einen Benutzergerät ausgehenden, von Schall verschiede- nen Signal genutzt werden, um die relative Lage zu erkennen oder zu ermitteln. The invention provides the advantage that when detecting the speech input not only the microphone array itself must be used as a basis for determining the relative position of the user. By means of the detection device different from the microphone arrangement, an independent detection of the relative position on the basis of a signal originating from the user and / or the at least one user device can be used, for example, to detect the relative position or to determine.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben. The invention also includes embodiments that provide additional benefits.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung eine Antennenanordnung aufweist und die Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Einfallsrichtung, aus welcher zumindest ein Funksignal des Benutzergeräts auf die Antennenanordnung einfällt, zu ermitteln und die ermittelte Ein- fallsrichtung als die relative Lage zu signalisieren. Mit anderen Worten wird anhand der ermittelten Einfallsrichtung das Richtungssignal ermittelt. Es wird also die sogenannte DOA (Direction of Arrival) mittels einer Antennenanordnung ermittelt. Hierzu kann beispielsweise ein Zeitversatz ermittelt werden, der sich zwischen dem Empfang desselben Funksignals an zwei unterschiedlichen Antennen der Antennenanordnung ergibt. Aus dem Zeitversatz kann auf einen Einfallswinkel des Funksignals relativ zu der Antennenanordnung rückgeschlossen werden. Die Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass eine zwischen dem zumindest einen Benutzergerät einerseits und dem Kraftfahrzeug andererseits bestehende oder aufgebaute Funkverbindung zusätzlich dazu genutzt wird, die relative Lage zu ermitteln. One embodiment provides that the detection device has an antenna arrangement and the detection device is set up to determine an incident direction, from which at least one radio signal of the user device is incident on the antenna arrangement, and to determine the determined input. case direction as the relative position. In other words, the direction signal is determined on the basis of the determined direction of incidence. Thus, the so-called DOA (Direction of Arrival) is determined by means of an antenna arrangement. For this purpose, for example, a time offset can be determined which results between the reception of the same radio signal at two different antennas of the antenna arrangement. From the time offset can be deduced an angle of incidence of the radio signal relative to the antenna arrangement. The embodiment has the advantage that a radio link between the at least one user device, on the one hand, and the motor vehicle, on the other hand, is additionally used to determine the relative position.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass als das zumindest eine Funksignal ein Bluetooth-Signal und/oder ein WLAN-Signal (WLAN - Wireless Local Area Network) aus einem mobilen Endgerät empfangen wird. Das mobile Endgerät stellt somit ein Benutzergerät dar. Ein mobiles Endgerät kann beispielsweise ein Smartphone oder ein Tablet-PC oder eine Smartwatch sein. Zusätzlich oder alternativ zu einem mobilen Endgerät kann das zumindest eine Funksignal ein Kommunikationssignal eines Funkschlüssels sein, das von dem Kraftfahrzeug empfangen wird. Ein solcher Funkschlüssel stellt dann auch ein Benutzergerät dar. Das Kommunikationssignal kann von dem Funkschlüssel beispielsweise zum Steuern einer Verriegelung oder Entriegelung des Kraftfahrzeugs ausgesendet sein. Die drei beschriebenen Funksignale weisen den Vorteil auf, dass für diese in einem Kraftfahrzeug in der Regel bereits eine Antennenanordnung bereitgestellt ist, mittels welcher sich die Einfallsrichtung ermitteln lässt. Bei einem Bluetooth-Signal kann dies im Zusammenhang mit dem Standard Bluetooth LE (Low Energy) vorgesehen sein. Bei einem WLAN-Signal sind mehr Antennenanordnungen ebenfalls verfügbar. Bei einem Funkschlüssel ist die Ermittlung der Einfallsrichtung im Zusammenhang mit einer Absicherung oder Plausibilisierung des Kommunikationssignals des Funkschlüssels vorgesehen. An embodiment provides that as the at least one radio signal, a Bluetooth signal and / or a WLAN signal (WLAN - Wireless Local Area Network) is received from a mobile terminal. The mobile terminal thus represents a user device. A mobile terminal may be, for example, a smartphone or a tablet PC or a smartwatch. In addition or as an alternative to a mobile terminal, the at least one radio signal can be a communication signal of a radio key which is received by the motor vehicle. Such a radio key then also represents a user device. The communication signal can be transmitted by the radio key, for example, for controlling a locking or unlocking of the motor vehicle. The three described radio signals have the advantage that for these in a motor vehicle usually already an antenna arrangement is provided, by means of which the direction of incidence can be determined. In the case of a Bluetooth signal, this may be provided in conjunction with the standard Bluetooth LE (Low Energy). With a WLAN signal, more antenna arrangements are also available. In the case of a radio key, the determination of the direction of arrival is provided in connection with a safeguarding or plausibility check of the communication signal of the radio key.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass anhand einer in dem zumindest einen Funksignal enthaltenen Kennung erkannt wird, dass der Benutzer zu der Spracheingabe berechtigt ist. Mit anderen Worten wird anhand der Kennung überprüft, ob der Benutzer autorisiert ist, in dem Kraftfahrzeug eine Spracheingabe einzugeben. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass Sprache einer zufällig im Außenbereich des Kraftfahrzeugs befindlichen Person nicht un- gewollt als Spracheingabe von dem Kraftfahrzeug erfasst wird. Insbesondere im Zusammenhang mit einer Spracheingabe für eine Sprachsteuerung des Kraftfahrzeugs wird zudem vermieden, dass eine unautorisierte Person das Kraftfahrzeug mittels einer Spracheingabe steuern könnte. An embodiment provides that, based on an identifier contained in the at least one radio signal, it is recognized that the user belongs to the Voice input is authorized. In other words, it is checked by means of the identifier whether the user is authorized to enter a voice input in the motor vehicle. This results in the advantage that language of a person who happens to be in the outer area of the motor vehicle is not unintentionally detected as a voice input by the motor vehicle. In particular, in connection with a voice input for a voice control of the motor vehicle is also avoided that an unauthorized person could control the vehicle by means of a voice input.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung eine passive Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs umfasst. Mit„passiver Sensoreinrichtung" ist gemeint, dass diese Sensoreinrichtung kein eigenes Ortungssignal aussendet, welches von dem Benutzer reflektiert werden müsste, um den Benutzer zu erkennen. Stattdessen bleibt die Sensoreinrichtung dahingehend passiv, dass sie nur vorhandene Strahlung erfasst. Insbesondere handelt es sich bei der passiven Sensoreinrichtung um zumindest eine Kamera, die zumindest ein Kamerabild von dem Außenbereich erzeugt. Bei der Ausführungsform ist die Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, einen Aufenthaltsort des Benutzers auf der Grundlage von zumindest einem Sensorsignal der Sensoreinrichtung, also insbesondere zumindest einem Kamerabild einer Kamera, zu erkennen. Die Erfassungseinrichtung ist des Weiteren dazu eingerichtet, anhand des erkannten Aufenthaltsorts die relative Lage zu ermitteln. Beispielsweise wird also die Richtung, in welcher sich der Benutzer vom Kraftfahrzeug aus gesehen befindet, ermittelt. Bei einem Kamerabild muss hierzu die Abbildungseigenschaft und/oder die Bildverzerrung berücksichtigt werden, um einen Bildpunkt in dem zumindest einen Kamerabild, der dem Benutzer zeigt, einen Ort oder eine Koordinate im Außenbereich zuzuordnen. Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Mikrofonanordnung, mittels welcher schließlich die Spracheingabe erfasst wird, mehrere Mikrofone aufweist und bei der besagten Mikrofonauswahl aus den Mikrofonen in Abhängigkeit von dem Richtungssignal eine vorbestimmte Anzahl der dem Benutzer gemäß dem Richtungssignal nächstgelegenen Mikrofone ausgewählt wird. Die Anzahl N kann beispielsweise eine Zahl N = 1 oder größer als 1 , zum Beispiel 2 oder 3 oder 4 oder 5 oder 6, sein. Es werden also die N nächstgelegenen Mikrofone ausgewählt, mit denen dann die Spracheingabe erfasst wird oder deren Mikrofonsignal zum Ermitteln der Spracheingabe genutzt wird. Durch die Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass diejenigen N Mikrofone genutzt oder ausgewählt werden, die den geringsten Abstand zum Benutzer haben. Die Anzahl N kann auch in Abhängigkeit von der relativen Richtung des Benutzers zum Kraftfahrzeug festgelegt oder angepasst sein, um zu berücksichtigen, wie viele Mikrofone aktuell eine direkte Sichtlinie zum Benutzer aufweisen, das heißt nicht durch Teile des Kraftfahrzeugs abgeschirmt sind. One embodiment provides that the detection device comprises a passive sensor device of the motor vehicle. By "passive sensor means" is meant that this sensor means does not send out its own locating signal which would have to be reflected by the user to recognize the user, instead the sensor device remains passive in that it detects only existing radiation In the embodiment, the detection device is configured to detect a location of the user on the basis of at least one sensor signal of the sensor device, that is to say in particular at least one camera image of a camera. The detection device is further configured to determine the relative position based on the detected location, for example, the direction in which the user is viewed from the motor vehicle is determined g property and / or the image distortion to associate a pixel in the at least one camera image showing the user, a location or an outside coordinate. One embodiment provides that the microphone arrangement, by means of which the speech input is finally detected, has a plurality of microphones and a predetermined number of the microphones closest to the user according to the direction signal are selected in the said microphone selection from the microphones in dependence on the direction signal. The Number N may be, for example, a number N = 1 or greater than 1, for example 2 or 3 or 4 or 5 or 6. Thus, the N nearest microphones are selected, with which the speech input is then detected or whose microphone signal is used to determine the speech input. The embodiment has the advantage that those N microphones are used or selected which have the smallest distance to the user. The number N may also be fixed or adjusted depending on the relative direction of the user to the motor vehicle to take into account how many microphones currently have a direct line of sight to the user, that is not shielded by parts of the motor vehicle.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die besagte Richtwirkung der Mikrofonanordnung mittels eines Beamformings auf der Grundlage von mehreren Mikrofonen der Mikrofonanordnung erzeugt wird. Das Beamforming wird durch Kombinieren der Mikrofonsignale dieser Mikrofone bewirkt. Bei der Ausführungsform wird das Beamforming dabei adaptiv betrieben und ein Erfassungsminimum des Beamformings, also beispielsweise eine sogenannte Nullstelle, wird zu einer akustischen Störstelle hin ausgerichtet (sogenann- tes Null-Stearing). Bei der Ausführungsform wird aber nun dabei darauf geachtet, dass während dessen ein Erfassungsmaximum oder die Hauptkeule des Beamformings, mittels des Richtungssignals räumlich fixiert gehalten wird. Anders als im Stand der Technik, wo auch das Erfassungsmaximum abhängig von der lautesten Schallquelle ausgerichtet wird, wird bei der Aus- führungsform das Erfassungsmaximum durch eine Information, nämlich das Richtungssignal, also einer schallfremden oder von dem Schall unabhängigen Richtgröße gesteuert. Durch die Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine punktuelle oder gerichtete Störschallquelle adaptiv unterdrückt oder gedämpft werden kann, ohne dass durch einen solchen adaptiven Algo- rithmus sich auch das Erfassungsmaximum vom Benutzer weg bewegt oder verschoben wird. Ein adaptives Beamforming zum Steuern eines Erfassungsminimums ist an sich aus dem Stand der Technik verfügbar. Eine Ausführungsform sieht vor, dass mittels der Mikrofoneinrichtung zusätzlich zu dem Erfassen der Spracheingabe mittels einer weiteren Mikrofonauswahl und/oder einer weiteren Richtwirkung in Abhängigkeit von dem Richtungssignal auch diffuses Störschallfeld in einer von dem Benutzer abge- wandten Erfassungsrichtung ermittelt wird. Mit anderen Worten wird mittels zumindest eines Mikrofons der Mikrofonanordnung ein Mikrofonsignal erzeugt, in welchem ein diffuses Störschallfeld gegenüber der Spracheingabe dominiert. Zusätzlich oder alternativ dazu kann mittels eines weiteren Beam- forming eine weitere Richtwirkung erzeugt werden, bei welcher allerdings das Erfassungsmaximum derart ausgerichtet ist, dass sich der Benutzer außerhalb des Erfassungsmaximums befindet. Somit dominiert auch hier das diffuse Störschallfeld über der Spracheingabe. Die erfasste Spracheingabe wird dann bei dieser Ausführungsform mittels einer Störgeräuschunterdrückungseinrichtung auf der Grundlage des ermittelten Störfelds gefiltert. Bei- spielsweise kann eine Rauschleistung des Störfelds ermittelt werden. Als Störgeräuschunterdrückungseinrichtung kann dann beispielsweise ein sogenanntes Wiener-Filter verwendet werden, das als einen Eingabeparameter einen Wert für die Störleistung erwartet oder nutzt. Eine Ausführungsform sieht vor, dass die erfasste Spracheingabe einer Spracherkennungsvorrichtung bereitgestellt wird. Die Spracherkennungsein- richtung kann in dem Kraftfahrzeug bereitgestellt sein oder für das Kraftfahrzeug als ein Online-Dienst oder Internetdienst verfügbar gemacht sein, mit welchen das Kraftfahrzeug über eine Funkverbindung gekoppelt sein kann. Die Spracherkennungsvorrichtung erkennt in der Spracheingabe einen von dem Benutzer ausgesprochenen Sprachbefehl. In Abhängigkeit von dem erkannten Sprachbefehl wird dann in dem Kraftfahrzeug zumindest eine Komponente des Kraftfahrzeugs angesteuert. Da die Richtwirkung und/oder die Mikrofonauswahl unabhängig von der Spracheingabe ist, sondern auf dem Richtungssignal beruht, kann bereits der erste vom Benutzer ausgesprochenen Sprachbefehl unter Ausnutzung der Richtwirkung und/oder Mikrofonauswahl erfolgen. Damit kann bereits das erste vom Benutzer ausgesprochene Wort mit einer Störschallunterdrückung aufbereitet werden, bevor es zu der Spracherkennungsvorrichtung übermittelt wird. Damit wird die Spracherkennung zuverlässiger, wenn ein Benutzer in dem Außenbereich damit beginnt, einen Sprachbefehl zum Steuern der zumindest einen Komponente des Kraftfahrzeugs zu benutzen. Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug, mittels welchem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das Kraftfahrzeug weist die beschriebene Mikrofonanordnung für eine Erfassung einer Spracheingabe eines Benutzers in einem Außenbereich des Kraftfahrzeugs auf. Die Mikrofonanordnung weist zumindest ein Mikrofon auf, dessen Erfassungsbereich in den Außenbereich ausgerichtet ist. Das Kraftfahrzeug weist des Weiteren eine von der Mikrofonanordnung verschiedene Erfassungseinrichtung auf, die beispielsweise die besagte Antennenanordnung und/oder die besagte Sensoreinrichtung umfassen kann. Allgemein ist die Erfassungseinrichtung dazu eingerichtet, die relative Lage des Benutzers und/oder des zumindest einen von dem Benutzer mitgeführten Benutzergeräts zu erfassen. Das Kraftfahrzeug weist des Weiteren eine Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Steuereinheit kann beispielsweise als ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein. Die Steuereinheit kann eine Prozessoreinrich- tung aufweisen, die auf der Grundlage zumindest eines Mikroprozessors und/oder zumindest eines MikroControllers gebildet sein kann. Die Prozessoreinrichtung kann einen Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. An embodiment provides that the said directivity of the microphone arrangement is generated by means of a beamforming on the basis of a plurality of microphones of the microphone arrangement. Beamforming is accomplished by combining the microphone signals of these microphones. In the embodiment, the beamforming is operated adaptively and a detection minimum of the beamforming, that is to say, for example, a so-called zero point, is aligned towards an acoustic fault (so-called zero-stearing). In the embodiment, however, care is taken to ensure that during this time a detection maximum or the main lobe of the beamforming is kept spatially fixed by means of the directional signal. Unlike in the prior art, where the detection maximum is also aligned as a function of the loudest sound source, in the embodiment the detection maximum is controlled by information, namely the direction signal, ie a sound-independent or sound-independent directivity. The embodiment has the advantage that a punctual or directed noise source can be adaptively suppressed or damped, without such an adaptive algorithm also moving or shifting the detection maximum away from the user. Adaptive beamforming to control a detection minimum is inherently available in the art. An embodiment provides that, in addition to the detection of the speech input by means of a further microphone selection and / or a further directivity as a function of the direction signal, the diffuse sound field is also determined in a detection direction facing away from the user. In other words, a microphone signal is generated by means of at least one microphone of the microphone arrangement, in which a diffuse Störschallfeld dominates the speech input. Additionally or alternatively, another directional effect can be generated by means of a further beamforming, in which, however, the detection maximum is oriented such that the user is outside the detection maximum. Thus, here too the diffuse Störschallfeld dominates over the voice input. The detected speech input is then filtered in this embodiment by means of a noise suppression device based on the detected noise field. For example, a noise power of the interference field can be determined. As noise suppression device, for example, a so-called Wiener filter can be used, which expects or uses a value for the interference power as an input parameter. An embodiment provides that the detected speech input of a speech recognition device is provided. The voice recognition device can be provided in the motor vehicle or made available to the motor vehicle as an online service or Internet service with which the motor vehicle can be coupled via a radio link. The speech recognition device recognizes in the speech input a spoken command issued by the user. Depending on the recognized voice command, at least one component of the motor vehicle is then activated in the motor vehicle. Since the directivity and / or the microphone selection is independent of the speech input, but based on the directional signal, already the first spoken by the user voice command can be made using the directivity and / or microphone selection. In this way, the first word uttered by the user can already be processed with noise suppression before it is transmitted to the speech recognition device. This will be the Speech recognition more reliable when a user in the outdoor area begins to use a voice command to control the at least one component of the motor vehicle. The invention also includes a motor vehicle by means of which the method according to the invention can be carried out. The motor vehicle has the described microphone arrangement for detecting a voice input of a user in an exterior area of the motor vehicle. The microphone arrangement has at least one microphone whose detection area is oriented in the outer area. The motor vehicle furthermore has a detection device, which is different from the microphone arrangement and which may comprise, for example, the said antenna arrangement and / or the said sensor device. In general, the detection device is set up to detect the relative position of the user and / or the at least one user device carried by the user. The motor vehicle furthermore has a control unit which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. The control unit may be configured, for example, as a control unit of the motor vehicle. The control unit may have a processor device, which may be formed on the basis of at least one microprocessor and / or at least one microcontroller. The processor device can have a program code which is set up to carry out the embodiment of the method according to the invention. The program code may be stored in a data memory of the processor device.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgestaltet. Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben. Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen. Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; ein Flussschaudiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 mit einer Mikrofonanordnung, die ein Mikrofonarray aufweist; und The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck. The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as they have already been described in connection with the developments of the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here. The invention also includes the combinations of the described embodiments. In the following, embodiments of the invention are described. 1 shows a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention; a Flußschaudiagramm an embodiment of the method according to the invention; a schematic representation of the motor vehicle of Figure 1 with a microphone assembly having a microphone array. and
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 in einer Variante, bei welcher die Mikrofonanordnung mehrere, am Kraftfahrzeug verteilte Mikrofone aufweist. Fig. 4 is a schematic representation of the motor vehicle of Fig. 1 in a variant in which the microphone assembly comprises a plurality of microphones distributed on the motor vehicle.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebe- nen Merkmale der Erfindung ergänzbar. The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention, which are to be considered independently of one another, which each further develop the invention independently of one another and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention already described.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich beispielsweise um einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, handeln kann. Des Weiteren ist in einer Umgebung 1 1 des Kraftfahrzeugs 10 ein Benutzer 12 des Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Benutzer 12 kann ein Benutzergerät 13 mit sich führen, welches ein Funksignal 13' aussenden kann. Der Benutzer 12 möchte das Kraftfahrzeug 10 in dem dargestellten Beispiel mittels einer Spracheingabe 14 bedienen. Der Benutzer 12 kann hierzu einen Sprachbefehl 15 als Spracheingabe 14 aussprechen. Ein Sprachschall 16 der ausgesprochenen Spracheingabe 14 breitet sich vom Benutzer 12 ausgehend in Richtung zum Kraftfahrzeug 10 aus. In dem Außenbereich 1 1 kann des Weiteren ein diffuser Störschall 17, also ein ungerichteter oder verteilter Störschall 17 auf das Kraftfahrzeug 10 eintreffen. Des Weiteren ist in dem Umgebungsbereich 1 1 eine Störschallquelle 18 gezeigt, von welcher ein gerichteter Störschall 19 ausgehen kann, der ebenfalls auf das Kraftfahrzeug 10 eintreffen kann. In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals. Fig. 1 shows a motor vehicle 10, which may be, for example, a motor vehicle, especially a passenger car or truck. Furthermore, a user 12 of the motor vehicle is shown in an environment 11 of the motor vehicle 10. The user 12 may carry with him a user device 13 which may transmit a radio signal 13 '. The user 12 wants to operate the motor vehicle 10 in the illustrated example by means of a voice input 14. For this purpose, the user 12 can pronounce a voice command 15 as voice input 14. A speech sound 16 of the spoken speech input 14 propagates from the user 12 in the direction of the motor vehicle 10. Furthermore, a diffuse noise 17, that is to say an undirected or distributed noise 17, can be incident on the motor vehicle 10 in the exterior area 11. Furthermore, an interference sound source 18 is shown in the environmental region 1 1, from which a directional noise 19 can emanate, which can also be incident on the motor vehicle 10.
Von dem Kraftfahrzeug 10 sind eine Mikrofonanordnung 20, eine Steuereinheit 21 , eine Spracherkennungseinrichtung 22, eine Komponente 23 und eine von der Mikrofonanordnung 20 verschiedene Erfassungseinrichtung 24 dargestellt. From the motor vehicle 10, a microphone arrangement 20, a control unit 21, a speech recognition device 22, a component 23 and a different detection device 24 from the microphone arrangement 20 are shown.
Um in dem Kraftfahrzeug 10 die beschriebene Sprachbedienung zu realisieren, wird der Sprachschall 16 der Spracheingabe 14 mittels der Mikrofonanordnung 20 erfasst und zumindest ein Mikrofonsignal 25 der Mikrofonanord- nung 20 an die Steuereinheit 21 weitergeleitet. Die Steuereinheit 21 kann auf der Grundlage des zumindest einen Mikrofonsignals 25 die Spracheingabe 14 als ein Audiosignal oder Sprachsignal erfassen und die Spracheingabe 14 der Spracherkennungseinrichtung 22 bereitstellen. Die Spracherkennungseinrichtung 22 kann auf Grundlage der Spracheingabe 14 den Sprachbefehl 15 erkennen. In Abhängigkeit von dem Sprachsignal 15 kann die Komponente 23 gesteuert werden. Die Komponente 23 kann beispielsweise ein Schließsystem des Kraftfahrzeugs 10 sein, das dann in Abhängigkeit von dem Sprachsignal 15 beispielsweise das Kraftfahrzeug entriegelt oder verriegelt. Eine weitere mögliche Komponente kann eine Lichtanlage des Kraft- fahrzeugs 10 sein, die in Abhängigkeit von dem Sprachbefehl 15 beispielsweise für einen Lichttest zumindest eine Leuchte des Kraftfahrzeugs 10 in Abhängigkeit von dem Sprachbefehl 15 aktiviert. Die Mikrofonanordnung 20 kann mehrere Mikrofone 26 aufweisen, mittels welchen jeweils ein Mikrofonsignal 25 erzeugt werden kann. Mittels der Mikrofone 26 der Mikrofonanordnung 20 kann die Steuereinheit 21 eine gerichtete Schallerfassung realisieren, bei welcher ein Erfassungsmaximum 27 auf den Benutzer 12 ausgerichtet werden kann. Der Sprachschall 16 wird somit mit einer größeren Verstärkung oder einem größeren Gain erfasst als ein Schall außerhalb des Erfassungsmaximums 27. Beispielsweise wird somit der gerichtete Störschall 19 mit einer geringeren Verstärkung oder einem geringeren Gain erfasst. Zusätzlich kann mittels der Mikrofonanordnung 20 die Steuereinheit 21 ein Erfassungsminimum 28 dynamisch ausrichten und dieses beispielsweise auf die Störquelle 18 ausrichten. Mittels der Mikrofonsignale 25 kann aber auch zusätzlich in einer weiteren Signalverarbeitung, welche nicht das Erfassungsmaximum 27 ausbildet, auch der diffuse Störschall 17 erfasst werden. Um das Erfassungsmaximum 27 auf den Benutzer 12 ausrichten zu können und/oder solche Mikrofone 26 der Mikrofonanordnung zu nutzen, die dem Benutzer 12 am nächsten liegen, nutzt die Steuereinheit 21 ein Richtungssignal 29, welches mittels der Erfassungseinrichtung 24 erzeugt werden kann. Die Erfassungseinrichtung 24 kann beispielsweise eine Antennenano- rdnung 30 mit mehreren Antennen 31 aufweisen, durch welche eine Einfallsrichtung 32 ermittelt werden kann, mit welcher das Funksignal 1 3' auf die Antennenanordnung 30 trifft. Die Einfallsrichtung 32 kann beispielsweise als ein horizontaler Winkel bezüglich einer Längsachse 33 des Kraftfahrzeugs 10 angegeben sein. Die Einfallsrichtung 32 kann als Grundlage zum Ange- ben des Richtungssignals 29 genutzt sein. Das Benutzergerät 13 kann beispielsweise ein Funkschlüssel oder ein mobiles Endgerät sein. Die Funkverbindung 14 kann beispielsweise eine Bluetooth-Funkverbindung oder eine WLAN-Funkverbindung oder ein Kommunikationssignal eines Funkschlüssels sein. Zusätzlich oder alternativ zu der Antennenanordnung 30 kann durch die Erfassungseinrichtung 24 auch eine Sensoreinrichtung 34 bereitgestellt sein, die beispielsweise eine Kamera aufweisen kann. Mittels der Sensoreinrichtung 34 kann der Benutzer 12 beispielsweise optisch erfasst werden. Mittels einer Objekterkennung einer Bildverarbeitung kann in Kame- rabildern der Kamera oder allgemein in einem Sensorsignal 35 der Sensoreinrichtung 34 die Lage oder Position des Benutzers 12 im Außenbereich 1 1 ermittelt werden. Auch hieraus kann das Richtungssignal 29 ermittelt werden. Das Richtungssignal 29 kann beispielsweise angeben, in welche Richtung das Erfassungsmaximum 27 ausgerichtet werden muss oder all- gemein in welcher Richtung sich der Benutzer 12 bezüglich des Kraftfahrzeugs 10 befindet. In order to realize the described voice operation in the motor vehicle 10, the speech sound 16 of the speech input 14 is detected by means of the microphone arrangement 20 and at least one microphone signal 25 of the microphone arrangement 20 is forwarded to the control unit 21. The control unit 21 may, based on the at least one microphone signal 25, detect the voice input 14 as an audio signal or voice signal and provide the voice input 14 to the voice recognition device 22. The voice recognition device 22 may recognize the voice command 15 based on the voice input 14. Depending on the speech signal 15, the component 23 can be controlled. The component 23 may be, for example, a locking system of the motor vehicle 10, which then unlocks or locks, for example, the motor vehicle in dependence on the voice signal 15. Another possible component may be a lighting system of the power vehicle 10, which activates, depending on the voice command 15, for example, for a light test at least one lamp of the motor vehicle 10 in response to the voice command 15. The microphone arrangement 20 can have a plurality of microphones 26, by means of which a microphone signal 25 can be generated in each case. By means of the microphones 26 of the microphone arrangement 20, the control unit 21 can realize a directed sound detection, in which a detection maximum 27 can be aligned with the user 12. The speech sound 16 is thus detected with a greater gain or a greater gain than a sound outside the detection maximum 27. Thus, for example, the directional noise 19 is detected with a lower gain or a lower gain. In addition, by means of the microphone arrangement 20, the control unit 21 dynamically align a detection minimum 28 and align it, for example, with the interference source 18. By means of the microphone signals 25 but also in a further signal processing, which does not form the detection maximum 27, and the diffuse Noise 17 can be detected. In order to be able to align the detection maximum 27 with the user 12 and / or to use microphones 26 of the microphone arrangement which are closest to the user 12, the control unit 21 uses a direction signal 29 which can be generated by means of the detection device 24. The detection device 24 may, for example, have an antenna arrangement 30 with a plurality of antennas 31, by means of which an incident direction 32 can be determined with which the radio signal 1 3 'strikes the antenna arrangement 30. The direction of incidence 32 may be indicated, for example, as a horizontal angle with respect to a longitudinal axis 33 of the motor vehicle 10. The direction of incidence 32 can be used as the basis for indicating the direction signal 29. The user device 13 may be, for example, a radio key or a mobile terminal. The radio connection 14 may be, for example, a Bluetooth radio connection or a WLAN radio connection or a communication signal of a radio key. In addition or as an alternative to the antenna arrangement 30 by the detection device 24, a sensor device 34 may be provided, which may for example comprise a camera. By means of the sensor device 34, the user 12 can be detected optically, for example. By means of an object recognition of an image processing, the position or position of the user 12 in the outer region 11 can be determined in camera images of the camera or generally in a sensor signal 35 of the sensor device 34. Also from this, the direction signal 29 can be determined. The direction signal 29 can indicate, for example, in which direction the detection maximum 27 has to be aligned or in general in which direction the user 12 is with respect to the motor vehicle 10.
Zusätzlich kann für eine Störgeräuschunterdrückungseinrichtung 36, beispielsweise ein Wiener-Filter, beispielsweise eine Rauschleistung des diffu- sen Störschalls 17 ermittelt werden. Hierzu kann mittels der Mikrofonanordnung 20 zumindest ein Mikrofonsignal 25 erzeugt werden, in welchem der diffuse Störschall 17 über den Sprachschall 16 dominiert. Hierzu kann beispielsweise in einem weiteren Beamforming ein weiteres Erfassungsmaximum 27' vom Benutzer 12 weggerichtet sein. Zusätzlich oder alternativ dazu kann in dem weiteren Beamforming das Erfassungsminimum 28 auf den Benutzer 12 ausgerichtet sein. In addition, for a noise suppression device 36, for example, a Wiener filter, for example, a noise power of the diffuse Störschalls 17 can be determined. For this purpose, at least one microphone signal 25 can be generated by means of the microphone arrangement 20, in which the diffuse noise 17 is dominated by the speech sound 16. For this purpose, for example, in a further beamforming, a further detection maximum 27 'can be directed away from the user 12. Additionally or alternatively, in the further beamforming, the detection minimum 28 can be aligned with the user 12.
Fig. 2 veranschaulicht ein Verfahren, das sich beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 ergeben kann. In einem Schritt S10 kann zum Ermitteln des Rich- tungssignals 29 die Erfassungseinrichtung 24 die relative Lage des Benutzers 12 und/oder zumindest eines von dem Benutzer 12 mitgeführten Benutzergeräts 13 anhand des jeweils von dem Benutzer beziehungsweise Benutzergerät ausgehenden Signals erkannt werden. Das Signal kann beispielsweise ein Funksignal 13' des Benutzergeräts 13 und/oder von dem Benutzer 12 ausgehendes Licht sein. Die erkannte relative Lage wird mittels des Richtungssignals 29 signalisiert. FIG. 2 illustrates a method that may arise during operation of the motor vehicle 10. In a step S10, to determine the direction signal 29, the detection device 24 can detect the relative position of the user 12 and / or at least one user device 13 carried by the user 12 on the basis of the respective signal originating from the user or user device. The signal may be, for example, a radio signal 13 'of the user device 13 and / or outgoing light from the user 12. The detected relative position is signaled by means of the direction signal 29.
In einem Schritt S1 1 kann durch die Steuereinheit 21 für die Mikrofonanordnung 20 eine Mikrofonauswahl aus den Mikrofonen 26 und/oder eine Rieht- Wirkung des Erfassungsmaximunns 27 in Abhängigkeit von dem Richtungssignal eingestellt werden. In einem Schritt S12 kann die Spracheingabe dann mittels der Mikrofonanordnung 20 ermittelt werden. Die ermittelte Spracheingabe 14 kann der Spracherkennungseinrichtung 22 bereitgestellt werden. Die Spracherkennungseinrichtung 22 kann in einem Schritt S13 den in der Spracheingabe 14 enthaltenen Sprachbefehl 15 erkennen. Die Spracherkennungseinrichtung 22 kann hierzu in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein. In einem Schritt S14 kann in Abhängigkeit von dem Sprachbefehl 15 die Komponente 23 oder mehrere Komponenten 23 angesteuert werden. In a step S1 1, a microphone selection from the microphones 26 and / or a control unit can be selected by the control unit 21 for the microphone arrangement 20. Effect of the detection maximum 27 are set in response to the direction signal. In a step S12, the voice input can then be determined by means of the microphone arrangement 20. The determined speech input 14 may be provided to the speech recognizer 22. The speech recognition device 22 can recognize the speech command 15 contained in the speech input 14 in a step S13. For this purpose, the speech recognition device 22 can be configured in a manner known per se. In a step S14, depending on the voice command 15, the component 23 or a plurality of components 23 can be activated.
Durch das Verfahren kann somit die Spracheingabe 14 des Benutzers 12 auch in Gegenwart eines diffusen Störschalls 17 und/oder einer Störquelle 18 erfasst werden, ohne dass letztere die Spracherkennungsleistung der Spracherkennungseinrichtung 22 beeinträchtigen. The speech input 14 of the user 12 can thus also be detected by the method in the presence of a diffuse noise 17 and / or an interference source 18, without the latter impairing the speech recognition performance of the speech recognition device 22.
Fig. 3 veranschaulicht zu der Mikrofonanordnung 20 eine mögliche Anordnung der Mikrofone 26. Die Mikrofonanordnung 20 kann mehrere am Kraftfahrzeug verteilte Mikrofone 26 aufweisen. Jedes Mikrofon 26 kann beispielsweise ein Richtmikrofon sein, dessen Haupterfassungsrichtung 37 vom Kraftfahrzeug 10 weg in den Außenbereich 1 1 hinein ausgerichtet sein kann. Durch das Richtungssignal 29 kann von dem Benutzer 12 dessen relative Lage 38 beispielsweise als eine relative Richtung ausgehend vom Kraftfahrzeug 10 beschrieben sein. Durch eine Mikrofonauswahl 39 kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 mit den verteilten Mikrofonen 36 aus den Mikrofonen 26 diejenigen Mikrofone 26 ausgewählt werden, die dem Benutzer 12 am nächsten liegen. Durch die Überlagerung der Erfassungsrichtungen 37 dieser Mikrofone 26 der Mikrofonauswahl 39 ergibt sich dann das Erfassungsmaximum 27. Fig. 4 veranschaulicht eine Ausführungsform der Mikrofonanordnung 20, bei welcher die Mikrofone 26 zentral angeordnet sein können. Die Mikrofone 26 können beispielsweise in einem Bereich zusammengefasst sein, der eine Abmessung von weniger als 50 Zentimeter aufweist. Die Mikrofone 26 des Mikrofonarrays 20 können omnidirektionale Mikrofone sein. Mittels der Mikro- fone 26 kann ein Beamforming zum Bilden des Erfassungsmaximums 27 durchgeführt werden. Die sogenannte Hauptkeule, die das Erfassungsmaximum 27 bildet, kann in Richtung der relativen Lage 38 ausgerichtet werden. Mittels der Mikrofonanordnung 20 kann ein Erfassungsbereich 40 in dem Außenbereich 1 1 abgedeckt werden, der einen Erfassungsradius 41 aufweisen kann, der in einem Bereich von einem Meter bis sechs Meter liegen kann. Für eine Detektion/Erkennung einer außerhalb des Kraftfahrzeugs befindlichen Person (d.h. des Benutzers), kann somit insgesamt eine treffsichere Erkennung durch das beschriebene Verfahren sichergestellt werden. FIG. 3 illustrates a possible arrangement of the microphones 26 for the microphone arrangement 20. The microphone arrangement 20 may have a plurality of microphones 26 distributed on the motor vehicle. Each microphone 26 may, for example, be a directional microphone whose main detection direction 37 may be oriented away from the motor vehicle 10 into the outer region 11. By the direction signal 29 can be described by the user 12 whose relative position 38, for example, as a relative direction starting from the motor vehicle 10. By means of a microphone selection 39, in the embodiment according to FIG. 3 with the distributed microphones 36 from the microphones 26, those microphones 26 which are closest to the user 12 can be selected. The superimposition of the detection directions 37 of these microphones 26 of the microphone selection 39 then results in the detection maximum 27. FIG. 4 illustrates an embodiment of the microphone arrangement 20 in which the microphones 26 can be arranged centrally. For example, the microphones 26 may be grouped together in an area that is less than 50 centimeters in dimension. The microphones 26 of the microphone array 20 may be omnidirectional microphones. Using the micro fone 26, a beamforming to form the detection maximum 27 may be performed. The so-called main lobe, which forms the detection maximum 27, can be aligned in the direction of the relative position 38. By means of the microphone arrangement 20, a detection area 40 in the outer area 11 can be covered, which can have a detection radius 41, which can lie in a range of one meter to six meters. For a detection / recognition of a person located outside of the motor vehicle (ie the user), a total unerring detection by the described method can thus be ensured.
Möchte der Benutzer Sprachbefehle von außerhalb des Kraftfahrzeuges (innerhalb eines Erfassungsradius 41 ) mit seiner Stimme an das Kraftfahrzeug senden, befindet man sich in einer akustisch gestörten Umgebung. Die entsprechenden akustischen Sensoren (Mikrofone) befinden sich außerhalb des Kraftfahrzeuges an einer für die Erkennung aus allen Richtungen günstigen Position. If the user wishes to send voice commands from outside the motor vehicle (within a detection radius 41) with his voice to the motor vehicle, he / she is in an acoustically disturbed environment. The corresponding acoustic sensors (microphones) are located outside the motor vehicle at a favorable position for detection from all directions.
Je nachdem wo sich das Kraftfahrzeug gerade befindet, können die Störgeräusche der Umgebung sehr hoch sein und aus allen möglichen Richtungen auf die Mikrofonanordnung 20 einkoppeln (z.B. Parkplatz, vorbeifahrende Kraftfahrzeuge, andere sprechende Personen, schreiende Kinder, Wind, Regen). Depending on where the motor vehicle is currently located, the environmental noise may be very high and couple from all directions to the microphone assembly 20 (e.g., parking lot, passing cars, other people talking, screaming kids, wind, rain).
Die zugrundeliegende Idee ist nun ein Verfahren, wie man diese Spracherkennung möglichst robust umsetzen kann. Ziel ist es, hinreichend genau festzustellen, aus welcher Richtung oder relativen Lage 38 der bedienende Benutzer das Kraftfahrzeug bespricht. Es wäre nicht zielführend, einen adaptiven Beamforming-Algorithmus sich vollautomatisch auf eine Sprecherposition einstellen zu lassen, wenn dieser selbst ermitteln müsste, von wo, innerhalb des kompletten horizontalen 360° Radi- us, die relevante Person spricht. Dieser Algorithmus würde ständig seine Ausrichtung auf Schallquellen ausrichten, welche er als Stimmenhaft detek- tiert. Die 360°-Überwachung würde zusätzlich auch einen erhöhten Rechenaufwand bedeuten und sehr fehleranfällig sein. The underlying idea is now a method of how to implement this speech recognition as robust as possible. The aim is to determine with sufficient accuracy, from which direction or relative position 38 of the user controls the motor vehicle discusses. It would not be expedient to let an adaptive beamforming algorithm be automatically adjusted to a speaker position if the latter had to determine for itself, from where, within the complete horizontal 360 ° radii. Us speaking relevant person. This algorithm would constantly align it to sound sources, which it detects as voices. The 360 ° monitoring would also mean an increased computational effort and be very error prone.
Um dem Erkenneralgorithmus nun eine für ihn hilfreiche Information zu geben, muss man ihm möglichst genau die Richtung mitteilen, aus welcher der Benutzer sich dem Kraftfahrzeug nähert oder befindet. Für diese Detektion der relativen Lage kann z.B. die Smartwatch, das Handy, ein alternativer mitgeführter Sender oder auch die im Kraftfahrzeug befindliche Sensoreinrichtung zur Hilfe genommen werden. Bevorzugt wird der für die Bedienung berechtigte Benutzer überprüft oder identifiziert und es kann die Richtung, in der sich der Benutzer dem Kraftfahrzeug befindet, bestimmt werden. Liegt der Steuereinheit nun diese Information vor, kann sie ihre für die Spracherfassung sensitive akustische Empfindlichkeit in diese Richtung steuern. Dieser Beamformer kann nun in einem definierten Winkel in die relevante Richtung sensibel für das entsprechende Sprachkommando oder allgemein die Spracheingabe sein und den restlichen Bereich für alle ande- ren eintreffenden Störgeräusche dämpfen und unempfindlichen machen. In order to give the recognizer algorithm information that is helpful to him, one must inform him as precisely as possible of the direction from which the user approaches or is in the direction of the motor vehicle. For this detection of the relative position, e.g. the smartwatch, the cell phone, an alternative carried along transmitter or the sensor device located in the motor vehicle can be used to help. Preferably, the operator authorized to operate is checked or identified, and the direction in which the user is in the vehicle can be determined. If the control unit now has this information, it can control its voice sensitivity sensitive acoustic sensitivity in this direction. This beamformer can now be sensitive to the corresponding voice command or generally the voice input at a defined angle in the relevant direction and can dampen the remaining range for all other incoming noise and render it insensitive.
Die Steuereinheit hat nun Informationen aus der Richtung der relevanten Person und akustische Informationen aus dem restlichen akustischen Störfeld. Die Informationen aus dem Störfeld können deshalb nun zusätzlich verwendet werden, um genau diese akustischen Störungen aus dem Signal heraus zu rechnen, welche zum Teil auch aus der Richtung einkoppeln, aus der die bedienende Person spricht. Das relevante Sprachkommando kann somit noch einmal für den Spracherkenner rauschreduziert werden, d.h. von nicht relevanten Störgrößen befreit werden und somit zu einer verlässliche- ren Spracherkennung führen. The control unit now has information from the direction of the relevant person and acoustic information from the remaining acoustic interference field. The information from the interference field can therefore be used in addition to calculate precisely these acoustic disturbances out of the signal, which also couple in part from the direction from which the operator speaks. The relevant speech command can thus be noise-reduced once again for the speech recognizer, i. be freed from non-relevant disturbances and thus lead to a more reliable speech recognition.
Die Sensoren/akustischen Sensoren müssen bei diesem Verfahren nicht an einem Punkt verortet sein, sondern können je nach Performance-Gewinn auch an unterschiedlichen Position am Kraftfahrzeug verteilt werden. Das für den Sprecher optimale Mikrofon oder die Mikrofone, welchen den Beam für die Person erzeugen werden entsprechend für die Bildung dieses Beams verwendet. Alle anderen Mikrofone können dann dazu dienen den Störschall für die Berechnung aufzunehmen. The sensors / acoustic sensors need not be located at one point in this process, but can also be distributed at different positions on the motor vehicle depending on the performance gain. That for the speaker optimal microphone or the microphones which generate the beam for the person are used accordingly for the formation of this beam. All other microphones can then be used to record the noise for the calculation.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Verfahren für eine Erkennung eines außerhalb eines Kraftfahrzeugs gesprochenen Sprachbefehls bereitgestellt werden kann. Overall, the examples show how the invention can provide a method for recognizing a voice command spoken outside a motor vehicle.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: CLAIMS:
Verfahren zum Erfassen einer Spracheingabe (14) eines Benutzers (12) in einem Außenbereich (1 1 ) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei durch eine Steuereinheit (21 ) des Kraftfahrzeugs (10) für eine Mikrofonanordnung (20) des Kraftfahrzeugs (10) eine Mikrofonauswahl (39) und/oder eine Richtwirkung in Abhängigkeit von einem Richtungssignal (29), welches eine relative Lage (38) des Benutzers (12) bezüglich des Kraftfahrzeugs (10) angibt, eingestellt wird und die Spracheingabe (14) mittels der Mikrofonanordnung (20) erfasst wird, Method for detecting a voice input (14) of a user (12) in an exterior area (1 1) of a motor vehicle (10), wherein a control unit (21) of the motor vehicle (10) for a microphone arrangement (20) of the motor vehicle (10) Microphone selection (39) and / or a directivity in response to a direction signal (29) indicating a relative position (38) of the user (12) with respect to the motor vehicle (10), and the voice input (14) by means of the microphone arrangement ( 20) is detected,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zum Ermitteln des Richtungssignals (29) durch die Steuereinheit (21 ) mittels einer von der Mikrofonanordnung (20) verschiedenen Erfassungseinrichtung (24) die relative Lage (38) des Benutzers (12) und/oder zumindest eines von dem Benutzer (12) mitgeführten Benutzergeräts (13) anhand eines jeweils von diesem ausgehenden Signals erkannt wird und die erkannte relative Lage (38) mittels des Richtungssignals (29) signalisiert wird. for determining the direction signal (29) by the control unit (21) by means of a detection device (24) different from the microphone arrangement (20), the relative position (38) of the user (12) and / or at least one user device carried by the user (12) (13) is detected on the basis of a respective outgoing signal from this and the detected relative position (38) by means of the direction signal (29) is signaled.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Erfassungseinrichtung (24) eine Antennenanordnung (30) aufweist und die Erfassungseinrichtung (24) dazu eingerichtet ist, eine Einfallsrichtung (32), aus welcher zumindest ein Funksignal (13') des zumindest einen Benutzergeräts (13) auf die Antennenanordnung (30) einfällt, zu ermitteln und anhand der ermittelten Einfallsrichtung (32) das Richtungssignal (29) ermittelt. Method according to claim 1, wherein the detection device (24) has an antenna arrangement (30) and the detection device (24) is arranged to have an incident direction (32) from which at least one radio signal (13 ') of the at least one user device (13) the antenna arrangement (30) is incident, to be determined and the direction signal (29) is determined on the basis of the determined direction of incidence (32).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei als das zumindest eine Funksignal (13') ein Bluetooth-Signal und/oder ein WLAN-Signal aus einem jeweiligen mobilen Endgerät und/oder ein Kommunikationssignal eines Funkschlüssels empfangen wird. The method of claim 2, wherein as the at least one radio signal (13 ') a Bluetooth signal and / or a WLAN signal from a respective mobile terminal and / or a communication signal of a radio key is received.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei anhand einer in dem zumindest einen Funksignal (13') enthaltenen Kennung erkannt wird, dass der Benutzer (12) zu der Spracheingabe (14) berechtigt ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfassungseinrichtung (24) eine passive Sensoreinrichtung (34) umfasst und die Erfassungseinrichtung (24) einen Aufenthaltsort des Benutzers (12) auf der Grundlage von zumindest einem Sensorsignal (35) der Sensoreinrichtung (34) erkennt und anhand des erkannten Aufenthaltsorts die relative Lage (38) ermittelt. Method according to Claim 2 or 3, it being recognized on the basis of an identifier contained in the at least one radio signal (13 ') that the user (12) is entitled to the voice input (14). Method according to one of the preceding claims, wherein the detection device (24) comprises a passive sensor device (34) and the detection device (24) detects a location of the user (12) on the basis of at least one sensor signal (35) of the sensor device (34) and determined on the basis of the detected location, the relative position (38).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikrofonanordnung (20) mehrere Mikrofone (26) aufweist und bei der Mikrofonauswahl (39) aus den Mikrofonen (26) in Abhängigkeit von dem Richtungssignal (29) eine vorbestimmte Anzahl der dem Benutzer (12) gemäß dem Richtungssignal (29) nächstgelegenen Mikrofone (26) ausgewählt wird und nur die ausgewählten Mikrofone (26) für die Erfassung der Spracheingabe (14) genutzt werden. Method according to one of the preceding claims, wherein the microphone arrangement (20) comprises a plurality of microphones (26) and in the microphone selection (39) from the microphones (26) in dependence on the direction signal (29) a predetermined number of the user (12) the direction signal (29) nearest microphones (26) is selected and only the selected microphones (26) are used for the detection of the speech input (14).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Richtwirkung mittels eines Beamformings auf der Grundlage von mehreren Mikrofonen (26) der Mikrofonanordnung (20) erzeugt wird und das Beamforming adaptiv betrieben wird und ein Erfassungsminimum (28) des Beamformings zu einer akustischen Störquelle (18) hin adaptiv ausgerichtet wird, während ein Erfassungsmaximum (27) mittels des Richtungssignals (29) räumlich fixiert gehalten wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the directivity is produced by means of a beamforming on the basis of several microphones (26) of the microphone arrangement (20) and the beamforming is adaptively operated and a detection minimum (28) of the beamforming to an acoustic interference source (18). is kept adaptive, while a detection maximum (27) by means of the direction signal (29) is kept spatially fixed.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Mikrofoneinrichtung (20) zusätzlich zu dem Erfassen der Spracheingabe (14) mittels einer weiteren Mikrofonauswahl und/oder einer weiteren Richtwirkung in Abhängigkeit von dem Richtungssignal (29) auch ein diffuses Störschallfeld (17) in einer von dem Benutzer (12) abgewandten Erfassungsrichtung ermittelt wird und die erfasste Spracheingabe (14) mittels einer Störgeräuschunterdrückungseinrichtung (36) auf der Grundlage des ermittelten Störfelds (17) gefiltert wird. Method according to one of the preceding claims, wherein by means of the microphone device (20) in addition to the detection of the speech input (14) by means of a further microphone selection and / or a further directivity depending on the direction signal (29) and a diffuse Störschallfeld (17) in one is determined by the user (12) facing away detection direction and the detected speech input (14) by means of a noise suppression device (36) on the basis of the detected interference field (17) is filtered.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erfass- te Spracheingabe (14) einer Spracherkennungseinrichtung (22) bereitgestellt wird und die Spracherkennungseinrichtung (22) in der Spracheingabe (14) einen von dem Benutzer (12) ausgesprochenen Sprachbefehl (15) erkennt und in Abhängigkeit von dem erkannten Sprachbefehl (15) zumindest eine Komponente (23) des Kraftfahrzeugs (10) angesteuert wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the detected speech input (14) of a speech recognition device (22) is provided and the speech recognition device (22) in the speech input (14) from the user (12) pronounced voice command (15) recognizes and in response to the recognized voice command (15) at least one component (23) of the motor vehicle (10) is controlled.
10. Kraftfahrzeug (10) mit einer Mikrofonanordnung (20) für eine Erfassung einer Spracheingabe (14) eines Benutzers (12) in einem Außenbereich (1 1 ) des Kraftfahrzeugs (10) und mit einer von der Mikrofonanordnung (20) verschiedenen Erfassungseinrichtung (24), die dazu eingerichtet ist, eine relative Lage (38) eines Benutzers (12) und/oder zumindest eines von dem Benutzer mitgeführten Benutzergeräts (13) anhand eines je- weils von diesem ausgehenden Signals zu erkennen, und mit einer Steuereinheit (21 ), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. 10. motor vehicle (10) with a microphone arrangement (20) for detecting a voice input (14) of a user (12) in an outer area (1 1) of the motor vehicle (10) and with a of the microphone assembly (20) different detection means (24 ), which is set up to detect a relative position (38) of a user (12) and / or at least one user device (13) carried by the user on the basis of a respective signal emanating therefrom, and to a control unit (21). , which is adapted to perform a method according to any one of the preceding claims.
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