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Title:
ACOUSTIC DETECTION OF A VEHICLE ENVIRONMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/219718
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to acoustic detection of a vehicle environment. In particular, the invention relates to a detection device (130) for an acoustic signal in a vehicle environment, having a plurality of microphones (131) that are arranged on an outer side of a vehicle (1) in a manner directed away therefrom. According to the invention, the microphones (131) are arranged above a vehicle cabin (2), jointly spanning a surface (132). Further, the invention relates to a driver assistance system (100) having such a detection device (130) and to a method for operating the vehicle (1). The invention allows improved detection of the vehicle environment by means of a possible combination of detection data from different sensors (120, 131).

Inventors:
KUEHNLE GOETZ (DE)
WINTERLING TIMO (DE)
BAYER CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/062411
Publication Date:
November 21, 2019
Filing Date:
May 15, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
G08G1/0965
Foreign References:
JP2015022453A2015-02-02
GB2500569A2013-10-02
DE102016120218A12017-04-27
DE102016006802A12016-12-08
DE102014226026A12016-06-16
DE102014223881A12016-05-25
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Claims:
Ansprüche

1. Erfassungsvorrichtung (130) für ein akustisches Signal in einem

Fahrzeugumfeld, mit einer Mehrzahl von Mikrofonen (131), die an einer Außenseite eines Fahrzeugs (1) von diesem weg gerichtet angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

dass die Mikrofone (131) oberhalb einer Fahrzeugkabine (2), gemeinsam eine Fläche (132) aufspannend, angeordnet sind.

2. Erfassungsvorrichtung (130) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (131) an oder auf einem Fahrzeugdach (3) angeordnet sind.

3. Erfassungsvorrichtung (130) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, dass mindestens drei Mikrofone (131) komplanar angeordnet sind.

4. Erfassungsvorrichtung (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (131) ein zum Beamforming, Time Difference of Arrival, Frequency difference of arrival oder Triangulation eingerichtetes Mikrofon-Array bilden.

5. Erfassungsvorrichtung (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (131) einzeln oder gruppiert triangulär angeordnet sind.

6. Erfassungsvorrichtung (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (131) einzeln oder gruppiert kreuzförmig angeordnet sind.

7. Erfassungsvorrichtung (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone (131) kreisförmig auf einem

gemeinsamen Kreisring angeordnet sind.

8. Erfassungsvorrichtung (130) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrofone auf dem Kreisring mit jeweils identischem Abstand zueinander angeordnet sind.

9. Fahrassistenzsystem (100) für ein Fahrzeug (1), mit einer Steuereinrichtung (110) und wenigstens einem optischen Sensor (120) zum Erfassen eines Fahrzeugumfelds,

dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (110) dazu eingerichtet ist, zum Steuern einer Fahrfunktion des Fahrzeugs (1) Erfassungsdaten des optischen Sensors (120) mit Erfassungsdaten einer Erfassungsvorrichtung (130) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu kombinieren.

10. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten:

- Erfassen (Sl) eines Fahrzeugumfelds durch wenigstens einen

optischen Sensor (120),

gekennzeichnet durch

- Erfassen (S2) eines akustischen Signals des Fahrzeugumfelds durch eine Mehrzahl von Mikrofonen (131), die oberhalb einer Fahrzeugkabine (2) unter Aufspannung einer Fläche (132) angeordnet sind,

- Kombinieren (S3) von Erfassungsdaten des optischen Sensors (120) mit Erfassungsdaten der Mikrofone (131), und

- Steuern (S4) einer Fahrfunktion des Fahrzeugs (1) mit den

kombinierten Erfassungsdaten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das

Kombinieren (S3) der Erfassungsdaten eine Plausibilisierung der

Erfassungsdaten des optischen Sensors (120) durch die Erfassungsdaten der Mikrofone (131) umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erfassen (S2) des akustischen Signals eine Richtungserkennung einer Geräusch- oder Schallquelle (150) durchgeführt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster Schalldruck eines ersten Mikrofons (131) und ein zweiter Schalldruck eines zweiten Mikrofons (131) zur Richtungserkennung des Signals und/oder der Geräusch- oder Schallquelle (150) ausgewertet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erfassen (S2) des akustischen Signals eine Klassifizierung des Signals und/oder der Geräusch- oder Schallquelle (150) durchgeführt wird.

Description:
Beschreibung

Akustische Erfassung eines Fahrzeugumfelds

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Erfassen eines akustischen Signales in einem Fahrzeugumfeld. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Erfassungsvorrichtung für ein akustisches Signal in einem Fahrzeugumfeld, ein damit ausgestattetes Fahrassistenzsystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

Während des Betriebs eines Fahrzeugs können durch einen Fahrzeugführer unterschiedliche Umgebungsgeräusche aus dem Fahrzeugumfeld

wahrgenommen werden. Für die Fahrsicherheit sind dabei insbesondere

Warnsignale bzw. Schallzeichen von Bedeutung, wie z.B. Sondersignale von Einsatzfahrzeugen, Hupsignale usw. Der Fahrzeugführer kann diese ohne Weiteres über sein Gehör wahrnehmen und häufig auch nach Wichtigkeit klassifizieren sowie die Geräusch- oder Schallquelle ungefähr lokalisieren.

Infolgedessen kann der Fahrzeugführer beispielsweise eine Fahrspur für das identifizierte Einsatzfahrzeug freigeben oder andere geeignete Fahrmanöver durchführen. Fahrassistenzsysteme bzw. Systeme, die ein autonomes Fahren ermöglichen, sind dagegen nicht ohne Weiteres in der Lage,

Umgebungsgeräusche überhaupt wahrzunehmen oder daraus geeignete Fahrmanöver abzuleiten.

In der DE 10 2014 223 881 Al ist ein Warnsystem für ein Fahrzeug beschrieben, das mehrere Mikrofone zum Erfassen von Warnsignalen eines

Verkehrsteilnehmers aufweist. Das Warnsystem gibt bei der Erkennung eines Warnsignals eine akustische und/oder optische Warnmeldung für den

Fahrzeugführer aus. Obwohl damit Warnsignale aus dem Fahrzeugumfeld wahrgenommen werden können, besteht der Wunsch nach einer verbesserten akustischen Erfassung des Fahrzeugumfelds. Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Möglichkeit zum akustischen Erfassen eines Fahrzeugumfelds zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine Erfassungsvorrichtung für ein akustisches Signal, ein damit ausgestattetes Fahrassistenzsystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug gemäß den unabhängigen sowie nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den begleitenden Figuren.

Eine erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung für ein akustisches Signal einer Geräusch- oder Schallquelle in einem Fahrzeugumfeld weist eine Mehrzahl von Mikrofonen auf, die an einer Außenseite eines Fahrzeugs vorzugsweise so angeordnet sind, dass diese von dem Fahrzeug weg gerichtet sind.

Erfindungsgemäß sind die mehreren Mikrofone oberhalb einer Fahrzeugkabine derart angeordnet, dass sie gemeinsam eine Fläche aufspannen. Vorzugsweise sind mindestens drei Mikrofone vorgesehen, die möglichst nicht auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet sind. Die durch die mehreren Mikrofone aufgespannte Fläche kann eben oder gewölbt sein, wobei darunter verstanden werden kann, dass die Mikrofone oberhalb der Fahrzeugkabine auch in voneinander abweichenden Höhen angeordnet sein können. Unter einer Anordnung der Mikrofone oberhalb einer Fahrzeugkabine kann in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass die Mikrofone oberhalb eines

Passagierbereichs des Fahrzeugs, also außerhalb und insbesondere oberhalb eines Fahrzeuginnenraums mitsamt Kofferraum angeordnet sind. Die

Richtungsangabe oberhalb bezieht sich hierbei auf eine Fahrzeug-Hochachse, die auch als Vertikal- oder Gierachse des Fahrzeugs bezeichnet wird. Die einzelnen Mikrofone können sich auch hinsichtlich des erfassbaren

Frequenzbereichs voneinander unterscheiden.

Diese Konfiguration der Erfassungsvorrichtung ermöglicht gleich mehrere Vorteile. So sind die Mikrofone in einer exponierten Lage angeordnet, so dass auch für weiter entfernte Geräusch- oder Schallquellen der Schallausbreitungsweg nicht gestört ist. Daraus folgt ein besonders gutes Signal- Rausch-Verhältnis. Auch stellt das Fahrzeug selbst keinen Schallschatten für die Mikrofone dar, da diese in einer vergleichsweise großen Höhe an dem Fahrzeug angeordnet sind. Auch eventuell ungewollte Störgeräusche, wie etwa die aus dem Auspuff eines vorausfahrenden Autos austretenden Geräusche oder die Abrollgeräusche eines vorausfahrenden Autos, beeinträchtigen die Erfassung durch die Mikrofone aufgrund deren hoher Anordnung nicht. Durch die eine Fläche aufspannende Anordnung der mehreren Mikrofone kann zudem eine Richtungs- und/oder Abstandserkennung durchgeführt werden. Die Richtungs und Abstandserkennung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass bei vergleichsweise geringen Abständen der Mikrofone zueinander, ein jeweiliger Phasenunterschied bestimmt wird. Zusätzlich oder alternativ dazu, können bei vergleichsweise großen Abständen der Mikrofone zueinander ein jeweiliger Laufzeitunterschied bestimmt werden. Ebenfalls zusätzlich oder alternativ dazu, kann ein jeweiliger Unterschied eines Schalldrucks an den Mikrofonen, das heißt eine (komplexe) Schallamplitude, bestimmt werden. Somit kann nicht nur das Vorhandensein eines akustischen Signals, sondern auch dessen

Ursprungsrichtung bestimmt werden.

Mit der Erfassungsvorrichtung können neben der Warnsignal- oder

Schallzeichenwahrnehmung auch Fahrzeugfahr- bzw.

Beschleunigungsgeräusche, Bahnkreuzungen, Fahrradklingeln, Hupsignale, Bremsgeräusche, Unfallgeräusche, Hilferufe oder ähnliches erfasst und erkannt werden. Insbesondere können akustische Signale erfasst werden, die im

Frequenzbereich von etwa 20 bis 20.000 Hz liegen und somit dem

durchschnittlichen menschlichen Hörvermögen entsprechen. Selbstverständlich lässt sich der Frequenzbereich auch über das menschliche Hörvermögen hinaus erweitern.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Mikrofone an oder auf einem Fahrzeugdach angeordnet sind. Die Mikrofone können auch Teil eines Dachaufbaus sein, z.B. auch in ein aerodynamisch optimiertes Gehäuse eingehaust sein. Das Fahrzeugdach ist zum einen der höchste Punkt des Fahrzeugs stellt deshalb eine besonders exponierte Lage für die Mikrofone dar. Zum anderen bietet das Fahrzeugdach eine vergleichsweise große Fläche, so dass die Abstände zwischen den einzelnen Mikrofonen ebenfalls groß gewählt werden können. Dadurch kann das gesamte Frequenzspektrum lokal abgebildet werden, ohne dass eine Beschränkung auf Obertöne bestimmter akustischer Signale erfolgen muss.

Für eine möglichst gute Richtungserkennung und/oder eine möglichst genaue Lokalisation der Geräusch- oder Schallquelle kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens drei Mikrofone im Wesentlichen komplanar, also im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene, angeordnet sind. Die Verwendung von mindestens drei Mikrofonen in einer gemeinsamen Ebene ermöglicht eine genaue

Lokalisation der Geräusch- oder Schallquelle. Die Ebene kann hierbei durch das Fahrzeugdach gebildet sein, wobei die Mikrofone auch bei einer leichten

Wölbung des Fahrzeugdachs im Wesentlich in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sieht vor, dass die Mikrofone ein zum Beamforming eingerichtetes Mikrofon-Array bilden. Unter Beamforming ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung einer Geräusch- oder Schallquelle zu verstehen, das auf einer der Laufzeit von der Geräusch- oder Schallquelle zum jeweiligen Mikrofon entsprechenden Zeitverschiebung der von diesem Mikrofon erfassten Signale beruht. Beim Beamforming können auch Störquellen ausgeblendet werden, so dass eine besonders genaue Erfassung des akustischen Signals möglich ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Mikrofone einzeln oder gruppiert triangulär angeordnet sind. In anderen Worten kann die Anordnung der

Mikrofone auf dem Fahrzeugdach direkt oder als Projektion ein Dreieck beschreiben. Unter einer gruppierten triangulären Anordnung kann verstanden werden, dass zwar einige der Mikrofone kollinear, also auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet sind, aber andere nicht. Dadurch ist ausgeschlossen, dass sämtliche Mikrofone aus der Mehrzahl von Mikrofonen kollinear angeordnet sind, so dass eine gute Richtungs- und/oder Positionsbestimmung möglich ist. Bei Messungen bzw. Simulationen mit verschiedenen Frequenzen des akustischen Signals hat sich bei dieser Anordnung der Mikrofone eine gute Winkelgenauigkeit gezeigt, die ein Maß für die Richtungs- und/oder Positionsbestimmung der Geräusch- oder Schallquelle darstellt. Auch die Signaleindeutigkeit hat sich bei dieser Anordnung als gut erwiesen.

Alternativ dazu können die Mikrofone auch einzeln oder gruppiert kreuzförmig angeordnet sein. Auch so lässt sich bewerkstelligen, dass diese nicht kollinear angeordnet sind und somit eine gute Richtungs- und/oder Positionsbestimmung möglich ist. Bei Messungen bzw. Simulationen mit verschiedenen Frequenzen wurde auch hier eine ausreichend genaue Winkelgenauigkeit und

Signaleindeutigkeit ermittelt.

Als ebenfalls vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Mikrofone kreisförmig auf einem gemeinsamen Kreisring angeordnet sind. Diese alternative Anordnung hat sich hinsichtlich der Winkelgenauigkeit und der Signaleindeutigkeit als besonders vorteilhaft erwiesen.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Mikrofone auf dem Kreisring mit jeweils identischem Abstand zueinander angeordnet sind. Dies bewirkt, dass die Winkelabhängigkeit für das gesamte Winkelspektrum konstant ist und lediglich von der Frequenz der Geräusch- oder Schallquelle abhängt.

Die vorstehend beschriebenen Anordnungen, also triangulär, kreuz- und kreisförmig, haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei eine Auswahl der jeweiligen Variante z.B. durch die Fahrzeugform, die Fahrzeugdachgröße oder ähnliche Faktoren beeinflusst werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, das eine elektronische Steuereinrichtung, vorzugsweise mit wenigstens einem Prozessor, und wenigstens einen optischen Sensor, wie etwa eine Kamera und/oder eine LIDAR-Sensorik, zum Erfassen eines Fahrzeugumfelds aufweist. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, zum Steuern einer Fahrfunktion des Fahrzeugs, also z.B. für ein aktorisch betätigtes Lenken, Bremsen usw., Erfassungsdaten des optischen Sensors mit Erfassungsdaten der vorstehend beschriebenen Erfassungsvorrichtung zu kombinieren. Das Fahrassistenzsystem kann auch dazu eingerichtet sein, das Fahrzeug vollautonom zu steuern. Vorteilhaft daran ist, dass die Geräusch- oder

Schallquelle nicht nur erfasst, sondern auch deren Position ermittelt werden kann, wobei durch eine Sensorfusion mit dem optischen Sensor und ggf. weiterer Sensorik des Fahrzeugs eine hohe Genauigkeit erreicht werden kann. Das damit ausgestattete Fahrzeug lässt sich deshalb besonders sicher durch den

Straßenverkehr bewegen.

Das Fahrassistenzsystem bzw. die Steuereinrichtung können dazu eingerichtet sein, das Fahrzeug durch die Ansteuerung von Aktoren zu manövrieren, also z.B. zu beschleunigen, abzubremsen, zu lenken usw. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung das Fahrzeug so ansteuern, dass bei der Erfassung und/oder Erkennung eines Warnsignals, wie etwa einem Martinshorn eines

Einsatzfahrzeuges, das Fahrzeug selbstständig an den Fahrbahnrand oder eine andere Fahrspur manövriert wird.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug vorzugsweise eine vorstehend beschriebene

Erfassungsvorrichtung und/oder ein vorstehend beschriebenes

Fahrassistenzsystem aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

Während des Betriebs des Fahrzeugs wird ein Fahrzeugumfeld durch

wenigstens einen optischen Sensor erfasst, wobei dieser als Kamera, als LIDAR- Sensorik oder ähnliches ausgebildet sein kann. Die Erfassungsdaten des Sensors können einer Steuereinrichtung zugeführt werden, die diese

vorzugsweise zur Steuerung von Fahrzeugfunktionen über entsprechende Aktoren verarbeitet.

Erfindungsgemäß erfolgt zusätzlich ein Erfassen eines akustischen Signals des Fahrzeugumfelds durch eine Mehrzahl von Mikrofonen, die oberhalb einer Fahrzeugkabine unter Aufspannen einer Ebene angeordnet sind. Wie vorstehend beschrieben, bietet diese Anordnung von Mikrofonen einen signifikanten Vorteil bei der Erfassungsgenauigkeit von akustischen Signalen. Dann erfolgt ein Kombinieren von Erfassungsdaten des optischen Sensors mit Erfassungsdaten der Mikrofone, um so mittels einer Sensorfusion eine hohe Erfassungsgenauigkeit des Fahrzeugumfelds zu erreichen. Dieses Kombinieren der Erfassungsdaten kann vorzugsweise durch eine elektronische

Steuereinrichtung erfolgen, die z.B. softwarebasiert die Position einer Geräusch oder Schallquelle bestimmt.

Anhand der kombinierten Erfassungsdaten erfolgt dann ein Steuern einer Fahrfunktion des Fahrzeugs, wobei die Steuereinrichtung entsprechende Aktoren des Fahrzeugs ansteuert, die das Fahrzeug daraufhin zu einem Fahrmanöver veranlassen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kombinieren der

Erfassungsdaten eine Plausibilisierung der Erfassungsdaten des optischen Sensors durch die Erfassungsdaten der Mikrofone umfasst. So kann, wenn optisch z.B. ein Einsatzfahrzeug mit Warnleuchte erfasst wird, über die akustische Erfassung seines Warnsignals plausibilisiert werden, dass es sich tatsächlich um ein Einsatzfahrzeug handelt und nicht etwa um ein Zivilfahrzeug, dem keine besondere Vorfahrt eingeräumt werden muss. Bei Klassifikation der Geräusch- oder Schallquelle als z.B. Einsatzfahrzeug kann die Steuereinrichtung das Fahrzeug so steuern, dass dem Einsatzfahrzeug Vorfahrt gewährt wird.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Erfassen des akustischen Signals eine Richtungserkennung, insbesondere auch eine

Lokalisierung, einer Geräusch- oder Schallquelle durchgeführt wird. Dies kann über eine Verarbeitung der Erfassungsdaten der Mikrofone, beispielsweise auch durch Beamforming oder Time Difference of Arrival (TDOA) unter

Berücksichtigung der Dopplerverschiebung, in der Steuereinrichtung erfolgen. Damit können insbesondere die Richtung, der Abstand und die (Eigen geschwindigkeit der Geräusch- oder Schallquelle relativ zu dem Fahrzeug bestimmt werden, wobei dies insbesondere auf Basis eines zeitlichen Trackings der Geräusch- oder Schallquelle erfolgen kann. Daraufhin können z.B. die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verändert oder angepasst oder ein

Ausweichmanöver eingeleitet werden. Eine Richtungserkennung des Signals und/oder der Geräusch- oder Schallquelle kann gemäß einer Weiterbildung zusätzlich oder alternativ dazu auch erfolgen, indem die gemessenen Schalldrücke zwischen den Mikrofonen zur

Richtungserkennung des Signals und/oder der Geräusch- oder Schallquelle ausgewertet werden. Bei Verwendung von mindestens drei Mikrofonen, die nicht kollinear angeordnet sind, lässt sich eine besonders genaue Richtungserkennung erreichen.

Noch weiter kann die Erfassungs- bzw. Erkennungsqualität erhöht werden, wenn nach dem Erfassen des akustischen Signals eine Klassifizierung des Signals und/oder der Geräusch- oder Schallquelle durchgeführt wird. So kann z.B. durch die Steuereinrichtung bestimmt werden, dass das erfasste akustische Signal von einem Einsatzfahrzeug oder einer anderen vorbestimmten Fahrzeugklasse stammt. Beispielhafte Klassen können dabei sein: Warnsignale oder

Schallzeichen, Fahrzeugfahr- bzw. Beschleunigungsgeräusche,

Bahnkreuzungen, Fahrradklingeln, Hupsignale, Bremsgeräusche,

Unfallgeräusche, Hilferufe oder ähnliches. Um unnötigen Rechenaufwand einzusparen, kann die Klassifizierung des Signals und/oder der Geräusch- oder Schallquelle vor einer Richtungserkennung bzw. Lokalisierung durchgeführt werden, so dass irrelevante Klassen von der Bestimmung ausgenommen werden.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Kurze Beschreibung der Figuren

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystem bzw. einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung für ein akustisches Signal gemäß einer Ausführungsform, Figur 2 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystem bzw. einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung für ein akustisches Signal gemäß einer weiteren Ausführungsform,

Figur 3 ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystem bzw. einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung für ein akustisches Signal gemäß einer weiteren Ausführungsform und

Figur 4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugs.

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. In den Figuren sind gleiche, gleichwirkende oder ähnliche Elemente durchgängig mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1, bei dem es sich hier exemplarisch um ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug handelt. Dementsprechend verfügt das Fahrzeug über (nicht näher bezeichnete) Aktoren und einen Fahrzeugantrieb, die zur

Fahrsteuerung des Fahrzeugs 1 elektronisch angesteuert werden können. Das Fahrzeug 1 hat eine Fahrzeugkabine 2 in einer bezogen auf eine

Fahrzeughochachse ersten Höhe und ein diese bedeckendes Fahrzeugdach 3, das bezogen auf die Fahrzeughochachse in einer zur ersten Höhe größeren, zweiten Höhe angeordnet ist.

Das Fahrzeug 1 verfügt ferner über ein Fahrassistenzsystem 100, das eine elektronische Steuereinrichtung 110 zur Ansteuerung der Aktoren und des Fahrzeugantriebs, mehrere damit zusammenwirkende optische Sensoren 120 und eine ebenfalls damit zusammenwirkende Erfassungsvorrichtung 130 für ein akustisches Signal 140 einer Geräusch- oder Signalquelle 150 im

Fahrzeugumfeld aufweist. Die Steuereinrichtung 110 verfügt über einen

Prozessor 111 und einen Speicher 112 zum Speichern von

Programmanweisungen zum Betrieb des Fahrzeugs 1. Bei den optischen Sensoren 120 handelt es sich hier exemplarisch um Kameras, die z.B. den Bereich vor dem Fahrzeug sowie hinter dem Fahrzeug optisch erfassen und diese Erfassungsdaten der Steuereinrichtung 110 zuführen, die so das Fahrzeug 1 durch das Fahrzeugumfeld, also beispielsweise den Straßenverkehr steuern kann.

Die Erfassungsvorrichtung 130 weist auf dem Fahrzeugdach 3 des Fahrzeugs 1, also in einer exponierten Lage oberhalb der Fahrzeugkabine 2, eine Mehrzahl, mindestens aber drei, von Mikrofonen 131 auf, die entweder direkt an dem Fahrzeugdach 3 befestigt oder in dieses integriert sind oder an einem

Fahrzeugdachaufbau befestigt sind, der aerodynamisch günstig ausgestaltet sein kann. Die Mikrofone 131 sind von dem Fahrzeug 1 weg ausgerichtet, wobei hier mehrere unterschiedliche Typen von Mikrofonen zur Erfassung verschiedener Frequenzbereiche vorgesehen sind. Durch die exponierte Lage der Mikrofone 131 stellt das Fahrzeug 1 selbst keinen Schallschatten dar. Zudem lassen sich ungewollte Störgeräusche, wie etwa die Betriebsgeräusche von vorausfahrenden Fahrzeugen minimieren. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Mikrofone 131 dazu eingerichtet, akustische Signale in einem exemplarischen Frequenzbereich von etwa 20 bis 20.000 Hz zu erfassen, was in etwa dem durchschnittlichen menschlichen Hörbereich entspricht. Der Frequenzbereich lässt sich aber auch erweitern, um z.B. akustische Marker an Straßenkreuzungen oder ähnliches außerhalb des menschlichen Hörbereichs erkennen zu können.

Die Mikrofone 131 sind in diesem Ausführungsbeispiel kreisförmig angeordnet, sind also nicht kollinear bzw. liegen nicht auf einer gemeinsamen Geraden und spannen daher zwischen sich eine Fläche 132 auf, die bei einem gewölbten Fahrzeugdach 3 auch gewölbt sein kann. Bei einem ebenen Fahrzeugdach 3 kann die Fläche 132 auch eine Ebene sein, so dass die Mikrofone 131 kann komplanar angeordnet sind. Zur besseren Veranschaulichung sind die Mikrofone 131 hier auf einem gemeinsamen Kreisring liegend gezeigt. Um eine möglichst gute Lokalisation der Geräusch- oder Schallquelle 150 relativ zu dem Fahrzeug 1 zu erreichen, sind die Mikrofone 131 in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet, wodurch die Winkelabhängigkeit für das gesamte Winkelspektrum konstant ist und lediglich von der Frequenz der Geräusch- oder Signalquelle 150 abhängt. Die Mikrofone 131 bilden zusammen ein Mikrofon-Array, das mittels Beamforming eine genaue Lokalisation, also Richtungs- und Abstandsbestimmung, der Geräusch- oder Schallquelle 150 relativ zu dem Fahrzeug 1 ermöglicht. Das durch die Mikrofone 131 erfasste Signal 140 wird der Steuereinrichtung 110 als Erfassungsdaten zugeführt und dort weiterverarbeitet.

Die Steuereinrichtung 110 ist durch die im Speicher 112 gespeicherten

Programmeinweisungen, die durch den Prozessor 111 ausgeführt werden können, dazu eingerichtet, sowohl die Erfassungsdaten der Sensoren 120 als auch die der Erfassungseinrichtung 130 zu verarbeiten, insbesondere aber miteinander zu kombinieren und daraus Steueranweisungen zur Fahrsteuerung des Fahrzeugs 1 zu erzeugen. Dabei ist die Steuereinrichtung 110 auch dazu eingerichtet, die Geräusch- oder Schallquelle 150 hinsichtlich Richtung und Abstand relativ zu dem Fahrzeug 1 zu lokalisieren und nach der Art der Quelle zu klassifizieren. Exemplarische Klassen bilden die Einsatzfahrzeuge, also z.B. Feuerwehr-, Polizei- und Rettungsfahrzeuge, Betriebsgeräusche von anderen Verkehrsteilnehmern usw.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfassungsvorrichtung 130, bei dem die Mikrofone 131 nun in einer exemplarischen kreuzförmigen

Anordnung auf dem Fahrzeugdach 3 oder an einem Fahrzeugdachaufbau montiert sind. Wie in Figur 2 angedeutet, können die Mikrofone 131 auch gruppiert (in Figur 2 sind dies Zweier-Gruppen) auf einer Gerade angeordnet sein, sofern sie insgesamt wiederum die Fläche 132 zwischen sich aufspannen und wenigstens drei der Mikrofone 131 oder drei Gruppen derselben nicht kollinear angeordnet sind. Bei der kreuzförmigen Anordnung sind beispielswiese genau vier Mikrofone 131 an jedem äußeren Eckabschnitt des Fahrzeugsdachs 3 angeordnet. Um anzudeuten, dass das Fahrzeugumfeld über 360° akustisch erfasst werden kann, befindet sich die Geräusch- oder Signalquelle 150 hier exemplarisch in einer von Figur 1 abweichenden Position.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfassungsvorrichtung 130, bei dem die Mikrofone 131 triangulär angeordnet sind. Auch hier sind

exemplarisch mehrere einzelne Mikrofone 131 gruppiert angeordnet, wobei wiederum die Fläche 132 aufgespannt wird. Das Funktionsprinzip der

Erfassungsvorrichtung 130 ist im Wesentlichen gleich zu dem der

Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 und 2. Das Fahrzeug 1 kann mit dem Fahrassistenzsystem 100 bzw. der

Erfassungsvorrichtung 130 gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren betrieben werden. Dabei kann das Verfahren von der Steuereinrichtung 110 ausgeführt werden, wobei das Verfahren als Programmanweisungen in dem

Speicher 112 gespeichert ist, die von dem Prozessor 111 ausgeführt werden.

Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm des Verfahrens. Bei Fahrbereitschaft des Fahrzeugs 1 wird in einem Schritt S1 das Fahrzeugumfeld durch die Sensoren 120 optisch, oder Radarsensoren mittels Radar, erfasst. In einem Schritt S2 wird das Fahrzeugumfeld zusätzlich akustisch erfasst bzw. überwacht, wobei die auf dem Fahrzeugdach 3 angeordneten Mikrofone 131 das Signal 140 akustisch erfassen. In einem Schritt S4 werden die Erfassungsdaten der Sensoren 120 und die Erfassungsdaten der Mikrofone 131 kombiniert, wobei dies in diesem

Ausführungsbeispiel eine Plausibilisierung der einen Erfassungsdaten durch die weiteren Erfassungsdaten umfasst. In einem Schritt S4 steuert die

Steuereinrichtung 110 die Aktoren und/oder den Fahrantrieb des Fahrzeugs 1 unter Berücksichtigung von sowohl den Erfassungsdaten der Sensoren 120 als auch der Erfassungsdaten der Mikrofone 131 durch das Fahrzeugumfeld.

In einem optionalen Schritt wird das erfasste akustische Signal 140 lokalisiert, also anhand von mindestens drei der Mikrofone 131 hinsichtlich seiner

Ursprungsrichtung und dem Abstand seiner Geräusch- oder Schallquelle 150 zum Fahrzeug 1 bestimmt, in einem weiteren optionalen Schritt wird das Signal 140 bzw. seine Geräusch- oder Schallquelle 150 anhand einer seiner

Charakteristik klassifiziert. Anhand der Lokalisation und/oder der Klassifizierung des Signals 140 kann die Ansteuerung des Fahrzeugs 1 noch genauer erfolgen.