DE102008046111A1 - Method for continuous determination of acoustic quality of road from noise into toroidal area of smooth tire in flowing traffic area, involves determining outdistancing and texture levels as acoustic quality characteristics of road lining - Google Patents
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Abstract
Description
Aufgabe
ist die Bestimmung der akustischen Qualität von Straßen.
Das Verfahren soll im fließenden Verkehr und auch in Wohngebieten
anwendbar sein und die
Zur
Bewertung des Rollgeräusches wird der international genormte
7,5m-Vorbeifahrt-Pegel benützt. Eine solche Messung ist
vergleichsweise umständlich und zeitaufwendig, liefert
nur punktuelle Werte und ist bei Straßen in Wohngebieten
wegen reflektierender Häuserwände nicht anwendbar.
Messanhänger nach der
In
Ungelöst ist hier das Problem der (i) exakten Zuordnung einer Schallmessung zum Messort. Extrem sensibel sind Sol/Ist-Ablagen der Spur. Bei eingefahrenen Spurrillen macht eine Reifenbreite bis zu 3 db(A) aus. In Weiteren geht es (ii) um die Erfassung auch der zeitlichen Änderungen. Problem ist die natürliche, statistische Schwankung von Schmalbandspektren und die verfahrensbedingte Einebnung von realen Schwankungen durch den Taktbetrieb bei der FFT-Analyse.
- (i) Die Ungenauigkeit der herkömmlichen satellitengestützen GPS-Navigation resultiert aus der bis heute ungeklärten sog. Pioneer-Anomalie. Dieses Phänomen ist offensichtlich entfernungsabhängig und wurde erst bei den extrasolaren, den Anziehungsbereich der Sonne verlassenden Pioneer-Sonden bemerkt. Innerhalb deren 15-jährigen Missionszeit und bei einem Abstand von 1010 km wuchs die Fehlerdifferenz von gemessener und gerechneter Position auf 1 Mill. km an. Andere Satellitenmissionen, insbesondere Flyby-Manöver zeigten ebenfalls Diskrepanzen. Bei den Navigations-Satelliten mit einer mittleren Entfernung von 20 000 km ist die Pioneer-Anomalie entsprechend geringer, beeinträchtigt aber die Triangulation.
- (i) The inaccuracy of conventional satellite-based GPS navigation results from the so far unexplained so-called Pioneer anomaly. This phenomenon is obviously distance-dependent and was first noticed in the extrasolar Pioneer probes leaving the Sun's gravitational field. Within its 15-year mission period and at a distance of 10 10 km, the error difference between measured and calculated position increased to 1 million km. Other satellite missions, especially flyby maneuvers, also showed discrepancies. In the navigation satellites with an average distance of 20 000 km, the Pioneer anomaly is correspondingly lower, but affects the triangulation.
Die
Pioneer-Anomalie wird hier auf eine Doppler-Disposition zurückgeführt.
So kann beim Doppler-Effekt im allgemeinen Fall nicht mit einem konstanten
Wellenträger gerechnet werden. Bei Luftschall ist vorrangig
die Windgeschwindigkeit zu beachten. Eine zeitlich wechselnde Luftbewegung
induziert neben der normalen, zusätzlich eine anomale Doppler-Verschiebung;
insbesondere besteht bei einer Expansion der Luft ein ähnlicher
Anomalie-Verlauf wie bei den Pioneer-Messungen. Zur Nachbildung
einer solchen Anomalie wurde nach
- (ii) Um aus der aktuellen Messung des Torus-Geräusches die maßgebenden, gewichteten Kennwerte einer Straße, z. B. den Vorbeifahrt- oder den Texturpegel zu bestimmen, sind jeweils Spektralanalysen notwendig. Mit der Fast-Fourier-Analyse steht zwar ein ausreichend schnelles Verfahren zur Verfügung, dieses arbeitet aber nicht unmittelbar zeitgleich, sondern im Taktbetrieb. Gerade beim Fourier-Verfahren ist ein Signalimpuls innerhalb eines Taktes nicht lokalisiert. Einer Verkleinerung der Taktlänge zur besseren Ortsauflösung steht aber eine höhere Streuung gegenüber. In der Quantenphysik wird diese Abwägung als grundsätzliches physikalisches Phänomen, als Unschärferelation behandelt. – Auch der Übergang zur Wavelet-Analyse erscheint wenig Erfolg versprechend, so verhält sich das gebräuchliche Haar-Wavelet komplementär zu Fourier, es ist zwar ausreichend ortsgenau, ist dafür aber im Frequenzbereich schlecht lokalisiert.
- (ii) To obtain from the current measurement of the torus noise the authoritative, weighted characteristics of a road, e.g. For example, to determine the pass or texture level, spectral analyzes are necessary. Although fast-Fourier analysis provides a sufficiently fast method, it does not work immediately at the same time, but rather in clock mode. Especially in the Fourier method, a signal pulse is not localized within a clock. A reduction of the cycle length for a better spatial resolution is contrasted with a higher dispersion. In quantum physics this consideration is treated as a fundamental physical phenomenon, as a uncertainty principle. - The transition to the wavelet analysis appears to be less promising, so behaves the common hair wavelet complementary to Fourier, although it is sufficiently accurate, but it is badly localized in the frequency domain.
Die analoge Datenverarbeitung dagegen bietet einfache Lösungen zur zeitgleichen Wiedergabe von frequenzgewichteten Kennwerten. Wird z. B. ein Resonator mit der Resonanzfrequenz f0 und einem Verlustfaktor η mit dem zu analysierenden Signal beaufschlagt, registriert dieser synchron die im Frequenzbereich Δf = ηf0 liegenden Signalenergie. Vorteilig ist weiterhin, dass der Resonator gegenüber der arithmetischen Frequenzstufung bei Fourier direkt eine geometrische Stufung entsprechend der in der Praxis benützten Terz- oder Oktavanalyse liefert. Um trotzdem Vorteil und Vielseitigkeit der digitalen Datenverarbeitung beibehalten zu können, werden hier digitale Resonatoren eingeführt. Diese Resonatoren können sehr engmaschig f0 = {foi} und mit verschiedenen Verlustfaktoren η = {ηk} realisiert werden, so dass bei der Bildung eines stabilen Mittelwertes nicht nur über Zeit, sondern auch über die benachbarten Frequenzen {foi}, Verlustfaktoren {ηk}, verschiedene Resonatortypen und verschiedene Anregungsarten gemittelt werden kann.In contrast, analogue data processing offers simple solutions for simultaneous playback of frequency-weighted characteristic values. If z. B. a resonator with the resonant frequency f 0 and a loss factor η acted upon by the signal to be analyzed, this synchronously registers the lying in the frequency range .DELTA.f = ηf 0 signal energy. A further advantage is that the resonator with respect to the arithmetic frequency gradation in Fourier directly provides a geometric gradation according to the third-octave analysis used in practice. Nevertheless, in order to be able to retain the advantage and versatility of digital data processing, digital resonators are introduced here. These resonators can be realized very closely f 0 = {f oi } and with different loss factors η = {η k }, so that in forming a stable average not only over time, but also over the neighboring frequencies {f oi }, loss factors {η k }, different types of resonators and different types of excitations can be averaged.
Der
Modell-Resonator in
In
Frequenzbereich f hat der Resonator die Resistanz R = R(f) und nimmt
die Leistung W auf
Die
Schnelleintensität w = w(f) lässt sich auf das
Fourier-Spektrum s(f) des Signals s(t) zurückführen,
w = [2πfs(f)]2. Zur Integration
wird die Variable z = f – f0 eingeführt,
die bei z = 0, d. h. im Resonanzfall f = f0 ein
ausgeprägtes, eng begrenztes Maximum hat. Mit guter Näherung
können in diesem Bereich die Intensität w(f) → w(f0) und die Frequenz f → f0 als langsam veränderliche Größen
als konstant angenommen werden. Damit erhält man die Leistung
W und die gespeicherte Energie A des Resonators.
Das hier mit der Resonanzfrequenz f0 exemplifizierte Verfahren kann mit f0 – f0m auf andere Resonanzfrequenzen f0m erweitert werden. Eine geometrische Frequenzstufung f0m = f0qm liefert mit q = 2 eine Oktav- und mit q = 21/3 eine Terzanalyse. (m = 1, 2, 3 ...). Stufung q und Verlustfaktor η sind unabhängig voneinander frei wählbar.The method exemplified here with the resonance frequency f 0 can be expanded with f 0 -f 0m to other resonance frequencies f 0m . A geometric frequency gradation f 0m = f 0 q m yields an octave analysis with q = 2 and a third octave analysis with q = 2 1/3 . (m = 1, 2, 3 ...). Grading q and loss factor η are independently selectable.
Der zeitliche Mittelwert A = <An>T aus den An-Werten steht wie oben gezeigt, in direktem Zusammenhang mit der spektralen Intensität w(f0) bei der Resonanzfrequenz f0 und kann mit einem definierten Rauschen geeicht werden. Eine Mittelungszeit T = 25 μs liefert die Impuls- und T = 125 μs eine Fast-BewertungThe time average A = <A n> T from the A n values is as shown above, is directly related to the spectral intensity, w (f 0) at the resonance frequency f 0 and can be calibrated with a defined noise. Averaging time T = 25 μs gives the pulse and T = 125 μs a fast rating
Ohne
Einschränkung der Allgemeinheit erfolge zum Zeitpunkt t
= 0 auf Grund der treppenförmigen Wegerregung Δs
ein Sprung des Ausschlages y um Δy = Δs. Die Schnelle
bleibt mit Δy° = 0 erhal ten, deshalb ebenso die
kinetische Energie, ΔAkin = 0.
Damit erfährt in linearer Näherung die gesamte
Schwingungsenergie A eine Änderung ΔA und die
Phase φ eine Änderung Δφ
Nach
der Sprungstelle n habe der Resonator die Schwingungsenergie An und die Phase φn.
Während der Zeit Δtn führt
der Resonator eine gedämpfte Schwingung aus wobei die Energie
An entsprechend der Dämpfung ω''
exponentiell abnimmt und die Phase um Δφn anwächst. Der neue Zustand vor
dem nächsten Sprung ist An' und φn'.
Nach
dem Sprung Δyn+1 = Δsn+1 = sn+1 – sn ist der Zustand An+1 und φn+1
Die
sprunghafte Energieänderung ΔAn auf das
Zeitintervall Δtn umgelegt ergibt
die zu
Damit ist ein Zyklus geschlossen und das Verfahren wiederholt sich. Die Sprungwerte ΔA und Δφ lassen ohne zeitaufwendige Iterations-Rechnung direkt aus einer zweidimensionalen Tabelle mit den Parametern Δs/a und φ ablesen. Da während einer Analyse die Resonanzfrequenz ω0 und der Zeitschritt Δt konstant bleibt, kann auch die Änderung während der ungestörten Schwingung im Zeitintervall Δtn mit in die Tabelle integriert werden. Der Hauptvorteil ist jedoch, dass anstelle der linearen Rechnung die Tabelle mit den exakten Werten belegt und so Rechenzeit gespart wird.This completes one cycle and repeats the process. The jump values ΔA and Δφ can be read directly from a two-dimensional table with the parameters Δs / a and φ without time-consuming iteration calculation. Since the resonance frequency ω 0 and the time step Δt remain constant during an analysis, the change during the undisturbed oscillation in the time interval Δt n can also be integrated into the table. The main advantage, however, is that instead of the linear calculation, the table is filled with the exact values, thus saving computation time.
In
den
Im
Beispiel der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- - DE 102008036812 [0005] - DE 102008036812 [0005]
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- - ISO-Norm 11819 [0002] - ISO standard 11819 [0002]
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|---|---|---|---|---|
| DE19726608A1 (en) | 1997-06-23 | 1998-12-24 | Oskar Dr Bschorr | Noise determination method for road or railway |
| DE102008036812A1 (en) | 2008-08-07 | 2010-02-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for segmenting object from image data set, involves providing implicit form model for segmenting object from training data records |
-
2008
- 2008-09-05 DE DE200810046111 patent/DE102008046111A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ISO-Norm 11819 |
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