Die vorliegende Erfindung betrifft die akustische Lokalisierung eines Ereignisses. Insbesondere betrifft die Erfindung die Übermittlung synchronisierter Audiodaten über einen Datenbus.

An Bord eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, kann eine Vielzahl unterschiedlicher Fahrassistenten vorgesehen sein. Einige dieser Assistenten können einen menschlichen Fahrer vor einer Gefahr im Umfeld des Fahrzeugs warnen. Dazu kann das Umfeld mittels unterschiedlicher Sensoren abgetastet werden. Aufgrund der abgetasteten Informationen kann die Gefahr bestimmt und ein Hinweis auf die Gefahr ausgegeben werden.

Vorliegend soll ein Ereignis im Umfeld des Fahrzeugs mittels einer Anordnung von Akustiksensoren am Fahrzeug bestimmt werden. Jeder Akustiksensor umfasst ein Mikrofon und ist dazu eingerichtet, Sensordaten, die das Mikrofon bereitstellt, mittels eines Datenbusses an eine Steuereinrichtung zu übermitteln. Die Steuereinrichtung kann das Ereignis auf der Basis der übermittelten Sensordaten bestimmen und insbesondere lokalisieren.

Zur Bestimmung und Lokalisierung des Ereignisses ist es erforderlich, erfasste Sensordaten in einem gemeinsamen zeitlichen Bezugsrahmen zu untersuchen. Der Datenbus kann die Übermittlung eines erfassten Sensorwerts um einen unbekannten Betrag verzögern, sodass der zeitliche Bezug des Sensorwerts auf der Empfängerseite verlorengehen kann. Das Versehen jedes einzelnen erfassten Sensorwerts mit einem Zeitpunkt des Erfassens kann eine für die Übermittlung erforderliche Bandbreite massiv erhöhen.

Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht daher in der Angabe einer verbesserten Technik zur akustischen Lokalisierung eines Ereignisses mittels eines verteilten Systems. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Akustiksensor für ein Fahrzeug ein Mikrofon; eine erste Schnittstelle zur Verbindung mit einem Datenbus; eine zweite Schnittstelle zur Verbindung mit einer Systemtaktleitung; einen Taktgenerator; und eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, zu Zeitpunkten, die von einem Takt des Taktgenerators abhängig sind, Sensordaten des Mikrofons zu erfassen und überden Datenbus zu übermitteln. Der Taktgenerator ist dazu eingerichtet, in einer ersten Betriebsart den mittels des Taktgenerators bereitgestellten Takt auf einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung anzugleichen, und in einer zweiten Betriebsart auf der Basis des mittels des Taktgenerators bereitgestellten Takts einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung bereitzustellen.

Eine Vielzahl baugleicher Akustiksensoren kann mittels eines Datenbusses und einer Systemtaktleitung miteinander verbunden werden, um zusammen ein Sensorsystem zu ergeben, das zueinander synchronisierte erfasste Sensordaten der jeweiligen Mikrofone bereitstellt. Die Sensordaten können insbesondere mittels einer mit dem Datenbus verbundenen Steuereinrichtung genauer ausgewertet werden, um ein akustisches Ereignis, das von wenigstens zwei Akustiksensoren erfasst werden kann, zu bestimmen und/oderzu lokalisieren. Erfindungsgemäß erfolgt die Synchronisierung der Akustiksensoren nicht über den Datenbus, der eine zeitsynchrone Übermittlung von Informationen üblicherweise nicht garantieren kann, sondern über eine dedizierte Systemtaktleitung. Welche der Akustiksensoren des Sensorsystems sich in der ersten Betriebsart, und welche sich in der zweiten Betriebsart befinden, kann beim Start des Sensorsystems dynamisch bestimmt werden.

In einer Ausführungsform ist die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, eine Identifikation des Akustiksensors zur Kommunikation auf dem Datenbus dynamisch zu bestimmen. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung eine Identifikationsanfrage aussenden, die entweder an einen fest vorbestimmten Teilnehmer gerichtet ist oder an eine Gruppe von Teilnehmern (multicast, broadcast). Die Identifikation kann dann von einem mit dem Datenbus verbundenen Steuergerät erteilt werden. Die Identifikation kann nach Art einer Adresse zum Senden einer Information an den Akustiksensor oder vom Akustiksensor an einen anderen Teilnehmer des Datenbusses, oder zum Empfangen einer Information auf dem Datenbus verwendet werden. Durch die dynamische Zuordnung der Identifkation können verbessert baugleiche Akustiksensoren zum Aufbau eines Sensorsystems verwendet werden. Das Bestimmen der Identifikation kann einmalig erfolgen, beispielsweise bei einer ersten Inbetriebnahme des Sensorsystems, oder regelmäßig, etwa bei jeder Inbetriebnahme des Sensorsystems.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Akustiksensor zur Verbindung mit einer Steuerleitung eingerichtet, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine der Betriebsarten in Abhängigkeit eines Signals auf der Steuerleitung zu steuern. Insbesondere kann die Betriebsart in Abhängigkeit einer Identifikation des Akustiksensors gesteuert werden. Beispielsweise können numerische Identifikationen verwendet werden und die zweite Betriebsart kann von demjenigen Akustiksensor eingenommen werden, der beispielsweise die erste, die letzte, die niedrigste, die höchste oder eine vorbestimmte Identifikation zugeteilt bekommt. Die Steuerleitung kann dazu verwendet werden, die Akustiksensoren in einer wohldefinierten Reihenfolge nacheinander einzuschalten, wobei jeweils ein neu eingeschalteter Akustiksensor seine Identifikation erhält, bevor ein weiterer Akustiksensor eingeschaltet wird. Dazu kann die Steuerleitung insbesondere als Energieversorgung des Akustiksensors vorgesehen sein. Die Steuerleitung kann in einer vorbestimmten Reihenfolge durch mehrere Akustiksensoren des Sensorsystems durchgeschleift werden (Daisy Chain). So können das Zuordnen einer Identifikation und/oder das Steuern der Betriebsarten der Akustiksensoren ökonomisch und zuverlässig gesteuert werden.

Unter Verwendung von in der Elektrotechnik verbreiteten Begriffen kann ein Akustiksensor in der ersten Betriebsart als „Slave“ und einer in der zweiten Betriebsart als „Master“ beschrieben werden. In einem Sensorsystem wird bevorzugt dafür gesorgt, dass genau ein Akustiksensor als Master und die anderen als Slaves konfiguriert sind. Ein als Slave operierender Akustiksensor kann dazu eingerichtet sein, den mittels seines Taktgenerators bereitgestellten Takt auf einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung zu synchronisieren. Synchronimpulse können in regelmäßigen Abständen gegeben werden, beispielsweise einmal pro Sekunde. Der Akustiksensor kann durch das Synchronisieren sicherstellen, dass der mittels seines Taktgenerators bereitgestellte Takt nicht nur gleich schnell wie die Takte der anderen Akustiksensoren ist, sondern mit diesen auch eine vorbestimmte Phasenbeziehung hat, insbesondere Synchronität. Ein zeitliches Einordnen von Sensorwerten, die von unterschiedlichen Akustiksensoren erfasst wurden, kann dadurch erleichtert sein.

Der als Master konfigurierte Akustiksensor kann dazu eingerichtet sein, einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung regelmäßig bereitzustellen. Eine Häufigkeit, mit welcher der Synchronimpuls bereitgestellt wird, kann auf der Basis des Systemtakts bestimmt werden.

Für die präzise Verarbeitung der erfassten Sensorwerte kann es erforderlich sein, die Synchronität der Akustiksensoren des Sensorsystems nachzuweisen.

Der als Slave konfigurierte Akustiksensor kann dazu eingerichtet sein, in Antwort auf einen auf der Systemtaktleitung erfassten Pilotimpuls die erfassten Sensordaten mit einem vorbestimmten Signal zu überlagern. Das vorbestimmte Signal ist üblicherweise periodisch und kann auch Pilotton genannt werden. Im vorliegenden Fall kann der Pilotton beispielsweise in einem Frequenzbereich liegen, der durch das Mikrofon des Akustiksensors erfasst wird. Ein beispielhafter Pilotton kann eine Frequenz von ca. 20 kHz aufweisen. Die Frequenz des Pilottons kann in Abhängigkeit vom Takt des Taktgenerators gewählt sein. Pilottöne verschiedener Akustiksensoren können miteinander verglichen werden und es kann insbesondere festgestellt werden, ob eine Phasendifferenz zwischen den Pilottönen herrscht. Dazu kann bestimmt werden, ob die Pilottöne zu synchronen Zeitpunkten gleiche Werte annehmen, insbesondere jeweils den Wert null. Sind die Pilottöne zueinander synchron, so sind auch die erfassten Sensorwerte der Akustiksensoren zueinander synchron und das akustische Ereignis kann mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Es ist besonders bevorzugt, dass der Pilotton ein sinusförmiges Signal umfasst. Der Mittelwert eines sinusförmigen Signals ist null, sodass erfasste Sensorwerte des Mikrofons im zeitlichen Mittel nicht nach oben oder nach unten verschoben werden, und das sinusförmige Signal umfasst idealerweise keine Oberwellen, sodass es von erfassten Sensorwerten nach dem Übermitteln leicht wieder getrennt werden kann.

Ein als Master konfigurierter Akustiksensor kann dazu eingerichtet sein, in Antwort auf eine Pilotnachricht auf dem Datenbus einen Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung bereitzustellen. Die Pilotnachricht kann insbesondere von einer Steuereinrichtung an den Master-Akustiksensor übermittelt werden. Die Steuereinrichtung braucht dadurch keine eigene Verbindung zur Systemtaktleitung. Außerdem kann der Pilotimpuls stets synchron zum Systemtakt gegeben werden. Zeitpunkte, zu denen als Slave konfigurierte Akustiksensoren ihre Pilottöne aktivieren, können verbessert miteinander synchronisiert sein.

Zusätzlich zu einem Masseanschluss kann der Akustiksensor nicht mehr als sechs weitere Anschlüsse zur Verbindung mit einem anderen Akustiksensor aufweisen. Der Masseanschluss ist üblicherweise mit einer Karosserie des Fahrzeugs verbunden und kann signaltechnisch unkritisch sein. Von den sechs Anschlüssen können zwei mit einem seriellen Datenbus, zwei weitere mit einer differentiellen Systemtaktleitung und die letzten beiden mit der durchgeschleiften Steuerleitung verbunden sein, also eine eingehende Energieversorgung und eine ausgehende Energieversorgung umfassen.

Für den Einsatz an Bord eines Fahrzeugs kann der Akustiksensor mittels eines Steckverbinders ausgestattet sein, an dem die sechs Anschlüsse anliegen. Dabei muss der Steckverbinder häufig besonderen Anforderungen beispielsweise bezüglich Kontaktsicherheit, Alterungsbeständigkeit, Wasserdichtigkeit oder Vibrationsfestigkeit genügen. Durch die Verwendung von nicht mehr als sechs Anschlüssen kann ein Standard-Steckverbinder verwendet werden, der auf Grund seiner Verbreitung relativ kostengünstig sein kann. Ein Steckverbinder mit mehr als sechs Anschlüssen kann mechanisch entscheidend größer und erheblich teurer sein. Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Sensorsystem mehrere hierin beschriebene Akustiksensoren, eine Steuereinrichtung, einen Datenbus und eine Systemtaktleitung. Dabei sind die Akustiksensoren mittels des Datenbusses mit der Steuereinrichtung verbunden und mittels der Systemtaktleitung untereinander. Die Systemtaktleitung kann nach der Art eines seriellen Busses ausgeführt sein, indem sie die Akustiksensoren in einer vorbestimmten Reihenfolge miteinander verbindet. Die Steuereinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, Akustikdaten, die auf von den Akustiksensoren erfassten Sensorwerten der Mikrofone basieren, auszuwerten. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, Identifikationen an die Akustiksensoren zu verteilen. Außerdem kann die Steuereinrichtung dazu eingerichtet sein, die Akustiksensoren derart zu konfigurieren, dass genau einer in der zweiten Betriebsart als Master und alle anderen in der ersten Betriebsart als Slave arbeiten.

Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, in von den Akustiksensoren bereitgestellten Sensordaten ein vorbestimmtes Muster zu erkennen und daraufhin zu bewirken, dass die Akustiksensoren jeweils erfasste Sensordaten mit einem vorbestimmten Signal überlagern. Das vorbestimmte Muster kann eine akustische Signatur eines vorbestimmten Ereignisses umfassen. Diese Signatur kann beispielsweise eine Frequenz, eine Bandbreite, einen zeitlichen Verlauf oder eine Lautstärke umfassen. Erst wenn das vorbestimmte Muster erkannt wurde, kann das Überlagern des vorbestimmten Signals über die erfassen Sensordaten gesteuert werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Steuereinrichtung eine Pilotnachricht an den Master-Akustiksensor versendet, der daraufhin einen Pilotimpuls an die restlichen Akustiksensoren schicken kann, sodass diese jeweils ihre Pilottöne aktivieren. Das Erkennen des Musters ohne die Pilottöne erlaubt ein feines Ansprechen auf ein leises akustisches Signal, und das Auswerten der überlagerten Sensordaten erlaubt die Kontrolle, ob die Sensordaten zueinander synchronisiert sind. Ein Signal-Rausch-Abstand (Signal-to-noise ratio, SNR) kann durch die Verwendung der Pilottöne verringert sein, was nach dem Erkennen des Musters jedoch wenig störend sein kann. Dies gilt insbesondere für einen zu erwartenden Fall eines relevanten akustischen Signals, das zuerst leise und später lauter durch die Akustiksensoren erfasst werden kann. Die Steuereinrichtung ist weiter bevorzugt dazu eingerichtet, auf der Basis von Sensordaten, die von den Akustiksensoren empfangen wurden und das vorbestimmte Signal enthalten, ein Ereignis zu bestimmen, von welchem das der empfangene Schall ausgeht. Das Ereignis kann insbesondere eine Quelle umfassen, die Schall in den Bereich des Fahrzeugs aussendet, wo der Schall von wenigstens einem der Akustiksensoren erfasst werden kann. Die Steuereinrichtung kann insbesondere eine Richtung, eine Entfernung und/oder eine Bewegung des Ereignisses bestimmen.

Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrzeug ein hierin beschriebenes Sensorsystem. Das Fahrzeug kann insbesondere ein Kraftfahrzeug umfassen. Das Kraftfahrzeug ist weiter bevorzugt als Personenkraftwagen ausgebildet, alternativ auch als Kraftrad, Lastkraftwagen oder Bus.

Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines Ereignisses im Umfeld eines Fahrzeugs mittels mehrerer Akustiksensoren, die an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs angebracht sind, jeweils ein Mikrofon umfassen und mittels eines seriellen Datenbusses mit einer Steuereinrichtung verbunden sind, Schritte des Erfassens von Sensorwerten von Mikrofonen der Akustiksensoren; des Übermitteins der Sensorwerte von den Akustiksensoren an die Steuereinrichtung; des Bestimmens des Ereignisses auf der Basis der übermittelten Sensorwerte; des Ansteuerns der Akustiksensoren, ihre Sensorwerte mit einem vorbestimmten Signal zu überlagern; und des Bestimmens des Ereignisses auf der Basis der überlagerten Sensorwerte.

Das Verfahren kann bevorzugt mittels einer oder mehrerer Verarbeitungseinrichtungen eines Akustiksensors und/oder einer Verarbeitungseinrichtung eines hierin beschriebenen Sensorsystems ausgeführt werden. Dazu kann die jeweilige Verarbeitungseinrichtung einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller umfassen und das Verfahren kann in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcodemitteln vorliegen. Das Computerprogrammprodukt kann auch auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert sein. Merkmale oder Vorteile des Verfahrens können auf das System oder den Akustiksensor übertragen werden oder umgekehrt.

Es ist weiter bevorzugt, dass verfahrensgemäß auf der Basis des den Sensorwerten überlagerten Signals bestimmt wird, dass die Sensorwerte zu synchronen Zeitpunkten erfasst wurden. Liegt eine entsprechende Synchronität über eine vorbestimmte Dauer vor, so kann davon ausgegangen werden, dass die Akustiksensoren ihre Sensorwerte synchron und mit gleichen Abtastgeschwindigkeiten erfassen.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

Figur 1 ein Fahrzeug mit einem Sensorsystem;

Figur 2 ein Sensorsystem für ein Fahrzeug;

Figur 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens; und

Figur 4 beispielhafte zeitliche Verläufe an einem Sensorsystem; darstellt.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Sensorsystem 105. Das Fahrzeug 100 umfasst bevorzugt ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, und ist weiter bevorzugt zum Einsatz im öffentlichen Straßenverkehr eingerichtet. Das Sensorsystem 105 ist dazu eingerichtet, ein akustisch wahrnehmbares Ereignis 110 zu bestimmen und einen Hinweis auf das Ereignis 110 auszugeben. Bevorzugt kann das Ereignis 110 genauer bestimmt werden, insbesondere bezüglich seiner Art, seiner Richtung, seiner Entfernung oder seiner Bewegung gegenüber dem Fahrzeug 100.

Das Ereignis 110 kann beispielsweise ein Martinshorn, ein Tonfolgehorn, eine Sirene oder einen ähnlichen akustischen Signalgeber umfassen. Das Ereignis 110 kann gegenüber dem Fahrzeug 100 stationär oder beweglich sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Ereignis 110 in einer ersten Phase erkannt und in einer zweiten Phase lokalisiert. Optional kann in einer dritten Phase entschieden werden, ob das Ereignis 110 einen Einfluss auf die Steuerung des Fahrzeugs 100 hat, beispielsweise indem eine ansonsten geltende Vorfahrtsregelung aufgrund des Ereignisses 110 verändert ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Ereignis 110 einen Krankenwagen, ein Feuerwehrfahrzeug oder ein Polizeieinsatzfahrzeug umfasst.

Das Sensorsystem 105 umfasst mehrere bevorzugt baugleiche Akustiksensoren 115, die an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs 100 angebracht sein können, und eine Steuereinrichtung 120. Die Akustiksensoren 115 und die Steuereinrichtung 120 sind bevorzugt mittels eines bevorzugt busartigen Verbindungssystems 125 miteinander verbunden, das sich im Wesentlichen linear im Fahrzeug 100 erstrecken kann. Zur Verbindung eines Akustiksensors 115 mit dem Verbindungssystem 125 kann ein Steckverbinder 130 vorgesehen sein, der weiter bevorzugt nicht mehr als sechs voneinander getrennte elektrische Anschlüsse (auch Kontakte oder Pins genannt) umfasst. Der Steckverbinder 130 kann dazu eingerichtet sein, einen insbesondere im Außenbereich des Fahrzeugs 100 angebrachten Akustiksensor 115 sicher und dauerhaft zu kontaktieren. Rein beispielhaft sind in der vorliegenden Darstellung Akustiksensoren 115 in einem vorderen linken, einem vorderen rechten, einem hinteren linken und einem hinteren rechten Bereich des Fahrzeugs 100 vorgesehen und zur leichteren Bezugnahme mit ACS1 bis ACS4 bezeichnet.

Figur 2 zeigt ein Sensorsystem 105 für ein Fahrzeug 100. In einem oberen Bereich ist eine Steuereinrichtung 120 dargestellt, und in einem unteren Bereich mehrere Akustiksensoren 115. Die Zahl der Akustiksensoren 115 ist, wie im rechten Bereich durch unterbrochene Linien angedeutet ist, allgemein nicht beschränkt. Rein exemplarisch wird in der vorliegenden Figur von drei Akustiksensoren 115 ausgegangen. Ein Akustiksensor 115 umfasst bevorzugt ein Mikrofon 205, eine Verarbeitungseinrichtung 210, eine erste Schnittstelle 215 und eine zweite Schnittstelle 220. Außerdem sind zwei Anschlüsse 225 vorgesehen, die innerhalb des Akustiksensors 115 mittels eines Schalters 230 miteinander verbunden werden können.

Das Mikrofon 205 kann beispielsweise als mikromechanische Komponente (MIMS) ausgebildet sein. Die Verarbeitungseinrichtung 210 ist insbesondere dazu eingerichtet, Sensorwerte des Mikrofons 205 zu erfassen und über die erste Schnittstelle 215 bereitzustellen. Die erste Schnittstelle 215 ist zur Verbindung mit einem Datenbus 240 eingerichtet, der die Akustiksensoren 115 und bevorzugt auch die Steuereinrichtung 120 miteinander verbindet. Der Datenbus 240 wird bevorzugt differentiell übertragen und umfasst zwei Leitungen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Datenbus 240 als CAN-Bus ausgebildet sein. Ein beliebiger anderer, insbesondere serieller Bus, kann jedoch ebenfalls verwendet werden.

Die zweite Schnittstelle 220 ist zur Verbindung mit einer Systemtaktleitung 245 eingerichtet. Die Systemtaktleitung 245 kann ebenfalls differentiell auf zwei Leitungen übertragen werden. Die Übertragung kann beispielsweise nach dem Standard RS-485 erfolgen, andere Übertragungsarten oder -Protokolle sind ebenfalls möglich. Eine Steuerleitung 250 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch die einzelnen Akustiksensoren 115 durchgeschleift. Die Steuerleitung 250 beginnt beispielhaft an einer Energieversorgung 255, die an Bord des Fahrzeugs 100 beispielsweise an Klemme 30 anliegen kann. Von dort verläuft die Steuerleitung 250 zum links dargestellten Akustiksensor 115. Erst wenn dessen Schalter 230 geschlossen ist, wird Energie von der Energieversorgung 255 an den nächsten (hier den mittleren) Akustiksensor 115 übertragen. Die Schalter 230 befinden sich im Ruhezustand in einer geöffneten Position, sodass ein Akustiksensor 115 nach dem anderen eingeschaltet werden kann. Wie unten noch genauer ausgeführt wird, ist bevorzugt, dass ein Akustiksensor 115 auf das Eintreffen von Energie hin eine eigene Identifikation zur Kommunikation auf dem Datenbus 240 bestimmt und erst danach seinen Schalter 230 schließt, um einen eventuell folgenden Akustiksensor 115 mit Energie zu versorgen. Eine für die Energieversorgung 255 erforderliche Masseverbindung 235, die beispielsweise mit Klemme 31 des Fahrzeugs 100 verbunden sein kann, kann an jedem der Akustiksensoren 115 vorgesehen sein.

Außerdem umfasst jeder Akustiksensor 115 einen Taktgenerator 260, der dazu eingerichtet ist, einen Takt für den jeweiligen Akustiksensor 115 bereitzustellen. Die Verarbeitungseinrichtung 210 verwendet diesen T akt zur Bestimmung, wann ein Sensorsignal des Mikrofons 205 erfasst und über den Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 übermittelt werden soll. Der Taktgenerator 260 umfasst bevorzugt einen Quarz oder einen anderen Schwingkreis ausreichender Güte. Um interne Takte verschiedener Akustiksensoren 115 miteinanderzu synchronisieren, wird vorgeschlagen, einen der Akustiksensoren 115 als Master und die anderen als Slaves zu betreiben. Der Master-Akustiksensor 115 stellt auf der Basis des von seinem Taktgenerator 260 bereitgestellten Takts einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung 245 bereit. Ein als Slave konfigurierter Akustiksensor 115 gleicht die Geschwindigkeit seines Taktgenerators 260 auf der Basis eines über die Systemtaktleitung 245 empfangenen Systemtakts an. Das Angleichen kann beispielsweise mittels eines verriegelten Phasenschiebers (phase locked loop, PLL) erfolgen.

Um die Taktgeneratoren 245 nicht nur auf die gleiche Geschwindigkeit, sondern auch gleiche Phasen einzustellen, kann periodisch über die Systemtaktleitung 245 ein Synchronimpuls übertragen werden. Dieser kann insbesondere vom Master- Akustiksensor 115 bereitgestellt werden, beispielsweise in gleichen Zeitabständen. Der Takt eines Taktgenerators 260 kann beispielsweise mittels der PLL derart eingestellt werden, dass eine steigende Flanke des Systemtakts auf der Systemtaktleitung 245 zeitlich mit einer steigenden Flanke eines lokalen Takts des Akustiksensors 115 zusammenfällt. Anstelle einer steigenden Flanke kann auch ein und/oder beidseitig eine fallende Flanke betrachtet werden.

Eine Lokalisierung des Ereignisses 110 kann erfordern, dass Abtastzeitpunkte der Akustiksensoren 115 sicher miteinander synchronisiert sind. Um dies zu überprüfen, kann jeder Taktgenerator 260 dazu eingerichtet sein, ein vorbestimmtes Signal den erfassten Sensorwerten des eigenen Mikrofons 205 zu überlagern, bevor die Sensorwerte über den Datenbus 240 übertragen werden. Das vorbestimmte Signal umfasst bevorzugt ein Pilotsignal, das insbesondere einen möglichst reinen Sinuston umfassen kann, dessen Frequenz bevorzugt einfach aus dem Takt des lokalen Taktgenerators 260 abgeleitet werden kann. Ein beispielhafter Pilotton hat eine Frequenz von ca. 20 kHz. Der Pilotton kann durch einen Akustiksensor 115 genau dann eingeschaltet werden, wenn auf der Systemtaktleitung 245 ein Pilotimpuls anliegt. Der Pilotton kann wieder abgeschaltet werden, wenn der Pilotimpuls nicht mehr anliegt. Die Steuereinrichtung 120 ist bevorzugt dazu eingerichtet, Pilottöne der Akustiksensoren 115 signaltechnisch von den jeweils bereitgestellten abgetasteten Sensorwerten der Mikrofone 205 zu trennen. Sind die Pilottöne der Akustiksensoren 115 synchron, beispielsweise weil sie zu identischen Messzeitpunkten ihre Nulldurchgänge aufweisen, so ist Synchronität zwischen den bereitgestellten Messwerten der Akustiksensoren 115 gegeben. Das Ereignis 110 kann dann auf der Basis der empfangenen Messwerte genauer bestimmt werden. Insbesondere kann eine Richtung, aus der das Ereignis 110 auf die Akustiksensoren 115 einwirkt, anhand von Laufzeitunterschieden des akustischen Signals bestimmt werden. Die Laufzeitunterschiede zeigen sich üblicherweise durch Phasenunterschiede in Messdatenströmen der einzelnen Akustiksensoren 115.

Der Einsatz des Pilottons kann einen Signal-Rausch-Abstand verschlechtern, sodass insbesondere ein leises akustisches Signal des Ereignisses 110 nur schwer erkannt werden kann. Es wird daher vorgeschlagen, das Ereignis 110 zunächst auf der Basis von erfassten Sensorwerten zu bestimmen, die nicht mit einem Pilotton überlagert sind. Dadurch kann eine empfindliche Bestimmung des Ereignisses 110 erfolgen. Insbesondere kann ein vorbestimmtes Muster, das auf ein vorbestimmtes Ereignis 110 hinweist, verbessert in den Datenströmen gefunden werden.

Konnte das Muster seitens der Steuereinrichtung 120 bestimmt werden, so kann sie über den Datenbus 240 eine Pilotnachricht an den als Master konfigurierten Akustiksensor 115 schicken. Der Master-Akustiksensor 115 kann daraufhin den Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 aktivieren. So kann sichergestellt sein, dass die Steuereinrichtung 120 das Aktivieren und Deaktivieren des Pilottons selbst steuert, sodass der Pilotton verbessert bei der Verarbeitung berücksichtigt werden kann.

Zur Übermittlung des Systemtakts, eines Synchronimpulses und eines Pilotimpulses auf der Systemtaktleitung 245 wird vorgeschlagen, unterschiedliche Impulsverhältnisse zu verwenden. Beispielsweise kann ein Rechtecksignal verwendet werden, dessen steigende Flanken stets gleiche zeitliche Abstände aufweisen. Unterschreitet ein Impulsverhältnis an/aus einen vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise 30 %, so kann ein Synchronimpuls vorliegen. Übersteigt das Verhältnis einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert, beispielsweise ca. 70 %, so kann ein Pilotimpuls vorliegen. Andere Zuordnungen sind ebenfalls möglich und Schwellenwerte können auch anders gewählt sein.

Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300, das insbesondere in Verbindung mit einem Sensorsystem 105 ausgeführt werden kann. Dabei behandelt das Verfahren 300 hauptsächlich die Steuerung der Akustiksensoren 115.

In einem Schritt 305 können Identifikationen der Akustiksensoren 115 des Sensorsystems 105 bestimmt werden. Dazu wird jedem Akustiksensor 115 eine eindeutige Identifikation zugeordnet. Bevorzugt werden die Akustiksensoren 115 in einer durch ihre Verdrahtung festgelegten Reihenfolge nacheinander eingeschaltet und erfragen jeweils bei der Steuereinrichtung 120 oder einer anderen dazu vorgesehenen Einrichtung ihre Identifikation, bevor sie den jeweils nächsten Akustiksensor 115 in der Reihenfolge einschalten.

Bevorzugt parallel zum Bestimmen der Identifikationen wird einer der Akustiksensoren 115 als Master bestimmt, und die anderen als Slaves. Beispielsweise kann der Akustiksensor 115, der als erster seine Identifikation erhält, als Master konfiguriert werden. Beispielsweise können numerische Identifikatoren in aufsteigender Reihenfolge vergeben werden und sobald alle Akustiksensoren 115 konfiguriert sind, kann jeder bestimmen, ob er die kleinste Identifikation trägt und somit als Master arbeitet. Ein als Slave konfigurierter Akustiksensor 115 kann in einem Schritt 310 einen Systemtakt auf der Systemtaktleitung 245 bestimmen und einen intern mittels seines Taktgenerators 260 erzeugten Takt an diesen angleichen. Bevorzugt erst dann, wenn das Angleichen mit einer vorbestimmten Qualität gelungen ist, kann in einem Schritt 315 eine Messung durchgeführt werden. Dazu kann ein Sensorwert des Mikrofons 205 erfasst werden und der erfasste Sensorwert kann über den Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 übermittelt werden. Der Schritt 315 kann nach Art einer Endlosschleife periodisch in Abhängigkeit des bestimmten Takts wiederholt werden.

In einem Schritt 320 kann ein Synchronimpuls bestimmt werden. Der Synchronimpuls wird bevorzugt über die Systemtaktleitung 245 vom Master-Akustiksensor 115 übermittelt. Der Taktgenerator 260 eines Slave-Akustiksensors 115 kann auf den empfangenen Synchronimpuls in einem Schritt 325 synchronisiert werden. Anschließend kann mit dem Abtasten und Übermitteln von Sensorwerten im Schritt 315 fortgefahren werden.

In einem Schritt 330 kann ein Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 bestimmt werden. Der Pilotimpuls kann ebenfalls durch den Master-Akustiksensor 115 auf der Systemtaktleitung 245 bereitgestellt sein. In Antwort auf den Pilotimpuls kann der Slave-Akustiksensor 115 in einem Schritt 335 ein vorbestimmtes Signal, insbesondere einen Pilotton, erzeugen und den erfassten Sensorwerten überlagern. Der Pilotton kann nur so lange den Sensorwerten überlagert werden, wie der Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 erfasst werden kann. Alternativ kann der Pilotton auch durch entsprechende Signale auf der Systemtaktleitung 245 dediziert ein- und ausgeschaltet werden.

In einem Schritt 340 können Sensorsignale eines oder mehrerer Akustiksensoren 115 vom Steuergerät 120 empfangen und ausgewertet werden. Die Auswertung kann in unterschiedlichen Phasen ablaufen und ein Übergang zwischen den Phasen kann durch das Steuergerät 120 gesteuert werden, insbesondere durch Übermitteln einer Steuernachricht an den als Master konfigurierten Akustiksensor 115 über den Datenbus 240. Der als Master konfigurierte Akustiksensor 115 kann in einem Schritt 350 einen eigenen Takt mittels seines Taktgenerators 260 bereitstellen und auf dessen Basis den Systemtakt auf der Systemtaktleitung 245 bereitstellen. Danach kann er in einem Schritt 355, der dem Schritt 315 eines Slave-Akustiksensors 115 entsprechen kann, sein Mikrofon 205 abtasten und erfasste Sensorwerte auf dem Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 übermitteln. Zeit- oder ereignisgesteuert kann er in einem Schritt 360 einen Synchronimpuls auf der Systemtaktleitung 245 bereitstellen. Außerdem kann er in einem Schritt 365 einen Pilotimpuls auf der Systemtaktleitung 245 bereitstellen. Der Schritt 365 erfolgt bevorzugt, nachdem von der Steuereinrichtung 120 eine Nachricht an den Master-Akustiksensor 115 empfangen wurde, die eine Pilotnachricht enthält, also eine Anforderung, Pilottöne in den Datenströmen der Akustiksensoren 115 zu verwenden.

Figur 4 zeigt beispielhafte zeitliche Verläufe an einem Sensorsystem 105. In horizontaler Richtung ist eine Zeit angetragen. Im oberen Bereich ist ein Systemtakt MC angetragen, der auf der Systemtaktleitung 245 übermittelt wird. Darunter sind für beispielhafte Akustiksensoren 115 mit den Bezeichnungen ACS1 , ACS2 und ACS3 jeweils zeitliche Verläufe 405 von bereitgestellten Sensorwerten dargestellt.

Der Systemtakt MC umfasst in der vorliegenden Ausführungsform ein Rechtecksignal mit einem Tastverhältnis von ca. 50 %. In einem ersten zeitlichen Abschnitt 410 ist das Tastverhältnis deutlich niedriger, beispielsweise ca. 10 %, und in einem zweiten zeitlichen Abschnitt 415 deutlich höher, beispielsweise ca. 90 %. Der erste Abschnitt 410 kann als Synchronimpuls und der zweite zeitliche Abschnitt 415 als Pilotimpuls definiert sein. Der genaue Synchronisationszeitpunkt des ersten Abschnitts 410 kann beispielsweise die zweite steigende Flanke innerhalb des ersten Abschnitts 410 sein. In entsprechender Weise kann der entscheidende Zeitpunkt des Pilotimpulses zur steigenden Flanke nach zwei Perioden mit dem erhöhten Tastverhältnis sein, wie dargestellt ist. Andere Referenzzeitpunkte können in ähnlicherWeise definiert sein.

Es ist zu sehen, dass nach einem Zeitpunkt t1 , zu dem der Pilotimpuls des zweiten Abschnitts 415 wirksam wird, jedem Verlauf 405 von Sensorwerten der Akustiksensoren ACS1 bis ACS3 jeweils ein Pilotton 420 überlagert ist. Die Akustiksensoren 115 stellen die mit den Pilottönen überlagerten Sensorwerte über den Datenbus 240 an die Steuereinrichtung 120 bereit. Die Steuereinrichtung 120 kann die Pilottöne 420 von den eingehenden Sensordaten extrahieren.

Die einzelnen Akustiksensoren 115 stellen ihre Pilottöne 420 jeweils auf der Basis ihrer Taktgeneratoren 245 bereit. Die Pilottöne 420 der einzelnen Akustiksensoren 115 können nur dann gleiche Frequenzen und Phase aufweisen, wenn die Taktgeneratoren 245 der Akustiksensoren 115 genau gleich schnell laufen und aufeinander synchronisiert, also zueinander phasengleich sind. Sollten zwei Frequenzgeneratoren 245 nicht synchronisiert sein, so sind die Pilottöne 420 an der Steuereinrichtung 120 nicht phasengleich. Weisen zwei Frequenzgeneratoren 245 nicht genau gleiche Frequenzen auf, so sind ihre korrespondierenden Wellenlängen unterschiedlich und eine Phasenungleichheit der Pilottöne 420 kann periodisch beobachtet werden. Bevorzugt wird seitens der Steuereinrichtung 120 untersucht, ob die Pilottöne 420 zueinander synchrone Nulldurchgänge aufweisen.

Bezuqszeichen Fahrzeug Sensorsystem akustisch wahrnehmbares Ereignis Akustiksensor Steuereinrichtung Verbindungssystem Steckverbinder Mikrofon Verarbeitungseinrichtung erste Schnittstelle (zum Datenbus) zweite Schnittstelle (zur Systemtaktleitung) Anschluss (zur Steuerleitung) Schalter Masseverbindung Datenbus Systemtaktleitung Steuerleitung Energieversorgung Taktgenerator Verfahren ID bestimmen Systemtakt bestimmen, eigenen T akt angleichen Mikrofon Abtasten, Sensorwert übermitteln Synchronimpuls bestimmen eigenen Takt synchronisieren Pilotimpuls bestimmen Pilotton aufbringen Auswerten Sensorwerte eigenen Takt bereitstellen, Systemtakt generieren Mikrofon Abtasten, Sensorwert übermitteln Synchronimpuls bereitstellen Pilotimpuls bereitstellen

Sensorwert (Verlauf) erster Abschnitt zweiter Abschnitt Pilotton