DE102011008555A1

DE102011008555A1 - Erfassen von Sprache eines Insassens in einem Innenraum eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102011008555A1
Application number: DE102011008555A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Deininger Jürgen; Dipl.-Ing. Höttges Klaus; Dipl.-Ing. Linhard Klaus; Dipl.-Ing. Schnepp Harald
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Sprache eines Insassens (15, 17) in einem Innenraum (3) eines Fahrzeugs (1), mit: – Erfassen der Sprache mittels einer dem Innenraum (3) zugeordneten Aufnahmevorrichtung (13), wobei die Aufnahmevorrichtung (13) eine erste Teilaufnahmevorrichtung und zumindest eine weitere zweite Teilaufnahmevorrichtung aufweist. Um ein verbessertes Erfassen von Sprache des Insassens (15, 17) zu ermöglichen wird das Verfahren mit: – Ermitteln einer einen Einstellzustand des Innenraums (3) kennzeichnenden Entscheidungsgröße, – wahlweises Erfassen der Sprache mittels der eine erste Richtcharakteristik aufweisenden ersten Teilaufnahmevorrichtung der Aufnahmevorrichtung (13), der eine zweite Richtcharakteristik aufweisenden zweiten Teilaufnahmevorrichtung der Aufnahmevorrichtung (13) oder beiden Teilaufnahmevorrichtungen in Abhängigkeit der Entscheidungsgröße durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Sprache eines Insassens in einem Innenraum eines Fahrzeugs, mit Erfassen der Sprache mittels einer dem Innenraum zugeordneten Aufnahmevorrichtung, wobei die Aufnahmevorrichtung eine erste Teilaufnahmevorrichtung und zumindest eine weitere zweite Teilaufnahmevorrichtung aufweist sowie ein verfahrensgemäßes Kraftfahrzeug.
Erfassen von Sprache eines Insassens in einem Innenraum eines Fahrzeugs ist bekannt. Dies kann beispielsweise bei so genannten Freisprecheinrichtungen für Mobilfunktelefonie verwendet werden. Dazu kann die Aufnahmevorrichtung fest dem Innenraum zugeordnet sein bzw. an einem Einbauort fest in das Fahrzeug eingebaut sein. Es ist bekannt, ein einzelnes Richtmikrofon der Aufnahmevorrichtung an einer Stelle des Innenraums, beispielsweise an einem Dachhimmel, in einer Position vor dem Fahrer einzubauen. Das Richtmikrofon der Aufnahmevorrichtung kann mit einer empfindlichsten Einfallsrichtung zu einem Mund des Insassens, genauer gesagt zu einem Mund des Insassens von einer mittleren Größe ausgerichtet sein. Der Insasse, der auf einem Sitz des Fahrzeugs sitzt, kann diesen entsprechend seiner Größe nach vorne oder nach hinten schieben, wobei sich konstruktionsbedingt unterschiedliche Einsprechwinkel zu dem Mikrofon ergeben. Außerdem ist es bekannt, die Aufnahmevorrichtung einem Innenspiegel des Innenraums des Fahrzeugs zuzuordnen, so dass zumindest eine teilweise Korrektur der Ausrichtung erfolgen kann. Die DE 102 52 457 A1 offenbart ein Spracheingabe-Interface. Beschrieben wird ein Spracheingabesystem, bestehend aus einer stationären Zentraleinheit und einem transportablen vom Anwender z. B. an der Kleidung mitgeführten Sprachinterface. Das Sprachinterface dient zur akustischen Aufnahme gesprochener Kommandos, die nach elektronischer Aufbereitung drahtlos an die Zentraleinheit übertragen werden. Dabei enthält das Sprachinterface zwei oder mehr Mikrofone, die als Mikrofonarray zusammenwirken, wodurch einerseits eine Richtcharakteristik bei der Schallaufnahme und andererseits eine weitgehende Unterdrückung von Störgeräuschen ermöglicht wird. Die Zentraleinheit enthält die Komponenten der Spracherkennung, z. B. Prozessorsystem, und Schnittstellen, über die externe Geräte drahtlos oder über Kabel gesteuert werden. Wird eine Laufzeitschätzung und Korrektur wiederholt durchgeführt, so wird einer Relativbewegung eines Sprechers adaptiv gefolgt. Die DE 10 2007 014 816 A1 offenbart ein Kommunikationssystem und Verfahren zum Betreiben eines Kommunikationssystems in einem Fahrzeug. Das Kommunikationssystem wird in dem Fahrzeug verwendet, welches wenigstens zwei Mikrofone und Lautsprecher aufweist, die in dem Fahrzeug an den Grenzflächen des Innenraums angeordnet sind. Jeweils ein Lautsprecher und wenigstens ein Mikrofon sind dabei in einer kompakten elektroakustischen Baueinheit vereint, welche gleichzeitig eine Verstärkereinheit enthalten kann. Die elektroakustische Baueinheit ist dabei auf einem elektrischen Übertragungsweg mit wenigstens einer weiteren gleichartigen elektroakustischen Baueinheit verbunden, wobei die elektroakustischen Baueinheiten jeweils mindestens ein Mikrofon einer Richtcharakteristik mit bipolaren Senken aufweisen. Zum Erzielen einer kompakten elektroakustischen Baueinheit sind Lautsprechermikrofone räumlich dicht angrenzend ausgeführt, wobei zur Vermeidung von Rückkopplungen zwischen Mikrofon und dem angrenzenden Lautsprecher dieser bzw. dessen akustische Abstrahlung sich im Bereich der bipolaren Senken des Mikrofons befindet. Aufgrund der Gestaltung der Mikrofone mit bipolaren Senken ist die Beeinflussung der Übertragung durch den in derselben elektroakustischen Baueinheit verbauten und dicht neben dem Mikrofon angeordneten Lautsprecher gering.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Erfassen von Sprache eines Insassens in einem Innenraum eines Fahrzeugs zu ermöglichen, insbesondere mit einem möglichst geringen Aufwand, insbesondere bei einer Signalverarbeitung, eine möglichst hohe Aufnahmequalität zu erreichen, insbesondere angepasst an unterschiedlichste Bedingungen und unterschiedlich große Insassen.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Erfassen von Sprache eines Insassens in einem Innenraum eines Fahrzeugs, mit Erfassen der Sprache mittels einer dem Innenraum zugeordneten Aufnahmevorrichtung, wobei die Aufnahmevorrichtung eine erste Teilaufnahmevorrichtung und zumindest eine weitere zweite Teilaufnahmevorrichtung aufweist durch Ermitteln einer einen Einstellzustand des Innenraums kennzeichnenden Entscheidungsgröße und wahlweise Erfassen der Sprache mittels der eine erste Richtcharakteristik aufweisenden ersten Teilaufnahmevorrichtung der Aufnahmevorrichtung, der eine zweite Richtcharakteristik aufweisenden zweiten Teilaufnahmevorrichtung der Aufnahmevorrichtung oder beiden Teilaufnahmevorrichtungen in Abhängigkeit der Entscheidungsgröße. Vorteilhaft muss lediglich die Entscheidungsgröße ermittelt werden und in deren Abhängigkeit wahlweise die erste Teilaufnahmevorrichtung, die zweite Teilaufnahmevorrichtung oder beide Teilaufnahmevorrichtungen eingeschaltet werden. Vorteilhaft ergibt sich dadurch ein geringstmöglicher Aufwand bei einer hohen Aufnahmequalität. Vorteilhaft kann auf eine aufwendige Signalverarbeitung verzichtet werden. Es müssen lediglich die Teilaufnahmevorrichtungen ein- und/oder ausgeschaltet werden. Vorteilhaft kann dies trotz der Zuordnung der Aufnahmevorrichtung zu dem Innenraum erfolgen. Gegebenenfalls kann die Aufnahmevorrichtung fest in dem Innenraum verbaut sein.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens sind ein Erfassen einer Einstellposition eines Sitzes des Insassens als Entscheidungsgröße, und/oder ein Erfassen eines Öffnungszustands von Öffnungen des Innenraums als Entscheidungsgröße und/oder ein Erfassen einer Strömungsverhältnisse des Innenraums kennzeichnende Windgröße als Entscheidungsgröße vorgesehen. Die Entscheidungsgröße kann gegebenenfalls eine Mehrgrößengröße und/oder vektorielle Größe mit einer Vielzahl von Einzelgrößen darstellen. Vorteilhaft kann das Auswählen der Teilaufnahmevorrichtungen in Abhängigkeit der Einstellposition des Sitzes des Insassens erfolgen. Vorteilhaft können trotz Änderungen eines Abstandes des Insassens und damit einer Änderung eines Einsprechwinkels relativ zu der Aufnahmevorrichtung durch das Auswählen der Teilaufnahmevorrichtungen optimale Aufnahmeergebnisse erzielt werden. Unter der Einstellposition des Sitzes kann in einem einfachen Fall verstanden werden, wie weit der Sitz nach vorne oder hinten geschoben ist. Alternativ und/oder zusätzlich können weitere Einstellpositionen des Sitzes, beispielsweise eine Verstellung einer Kopfstütze und/oder einer Lehne und/oder einer Höhenverstellung, verstanden werden bzw. in die Entscheidungsgröße mit eingehen. Vorteilhaft weisen die Teilaufnahmevorrichtungen unterschiedliche Richtcharakteristiken auf, so dass abhängig von der Einstellposition des Sitzes trotz unterschiedlicher Einsprechwinkel jeweils ein optimales Erfassen der Sprache möglich ist. Unter einer Öffnung des Innenraums können beispielsweise ein Fenster und/oder eine Einströmvorrichtung einer Klimatisierungsvorrichtung verstanden werden. Ferner kann unter dem Öffnungszustand einer Klimatisierungsvorrichtung zusätzlich noch eine Ausströmrichtung und/oder Ausströmgeschwindigkeit einer in den Innenraum eingeblasenen Luft verstanden werden. Vorteilhaft kann aus diesen Informationen darauf geschlossen werden, ob ein Anströmen der Aufnahmevorrichtung stattfindet, was gegebenenfalls mit störenden Windgeräuschen verbunden sein kann. Vorteilhaft kann auf die Windgeräusche durch das Auswählen derjenigen Teilaufnahmevorrichtung reagiert werden, die eine geringere Windempfindlichkeit aufweist. Unter einer Windgröße kann eine Größe verstanden werden, die direkt die Strömungsverhältnisse des Innenraums kennzeichnet, insbesondere lokal im Bereich der Teilaufnahmevorrichtungen der Aufnahmevorrichtung, so dass auch dadurch auf eventuell auftretende Windgeräusche geschlossen werden kann, denen vorteilhaft durch das Auswählen derjenigen Teilaufnahmevorrichtung mit der geringeren Windempfindlichkeit begegnet werden kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Auswerten einer Differenz eines ersten Teilausgangssignals der ersten Teilaufnahmevorrichtung und eines zweiten Teilsignals der zweiten Teilaufnahmevorrichtung zum Ermitteln der Windgröße und/oder ein Auswerten der Differenz in einem niederfrequenten Bereich vorgesehen. Vorteilhaft kann durch das Auswerten der Differenz, insbesondere in dem niederfrequenten Bereich, aufgrund der unterschiedlichen Richtcharakteristiken und/oder Aufnahmeeigenschaften und/oder Positionen der Teilaufnahmevorrichtungen auf das Vorhandensein von störenden Windgeräuschen geschlossen werden. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft geschehen, wenn eine der beiden Teilaufnahmevorrichtungen eine geringere Windempfindlichkeit aufweist. Sofern das Auswerten der Differenz ein Vorhandensein von störenden Windgeräuschen, alternativ und/oder zusätzlich anderen Störgeräuschen, ergibt, kann vorteilhaft auf diejenige Teilaufnahmevorrichtung umgeschaltet werden, die den Störungen gegenüber eine geringere Störanfälligkeit aufweist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind ein Abschätzen einer Position eines Mundes des Insassens relativ zu der Aufnahmevorrichtung, insbesondere in Abhängigkeit der Entscheidungsgröße und ein Anpassen eines Frequenzgangs der ersten und/oder zweiten Teilaufnahmevorrichtung in Abhängigkeit der Positionierung vorgesehen. Der Insasse des Fahrzeugs weist einen von einem Abstrahlwinkel abhängigen Frequenzgang auf. So werden beispielsweise bei einer Abstrahlung nach oben höhere Frequenzen weniger stark abgestrahlt. Abhängig von der Sitzposition ergibt sich beispielsweise eine Abstrahlung relativ zu der Aufnahmevorrichtung, insbesondere für den Fall, dass diese sich an einem Dachhimmel des Innenraums des Fahrzeugs befindet, für kleinere Insassen, also für eine nach vorne geschobenen Sitz tendenziell eine Abstrahlung nach oben. Es ist vorteilhaft möglich, die für diese Sitzposition auszuwählende Teilaufnahmevorrichtung an den Abstrahlwinkel und damit den geänderten Frequenzgang anzupassen, vorliegend beispielsweise höhere Frequenzen anzuheben. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass trotz eines Umschaltens der Teilaufnahmevorrichtungen ein ähnlicher, idealerweise ein gleicher Frequenzgang beim Erfassen der Sprache gegeben ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind ein Erfassen der Einstellposition des Sitzes als ein Element der Gruppe: „klein” für kleine Insassen, „mittel” für mittelgroße Insassen, „groß” für große Insassen und/oder Erfassen der Windgröße als ein Element der Gruppe: „gering” für geringe Strömungsgeschwindigkeiten, „mittel” für mittlere Strömungsgeschwindigkeiten und „stark” für starke Strömungsgeschwindigkeiten vorgesehen. Unter „stark” für starke Strömungsgeschwindigkeiten kann beispielsweise verstanden werden, dass die Strömungsgeschwindigkeiten so hoch sind, dass diese starke Strömungsgeräusche bzw. Störgeräusche verursachen. Vorteilhaft kann die Entscheidungsgröße die Elemente der Gruppe „klein”, „mittel”, „groß” und/oder der Gruppe „gering”, „mittel”, „stark” aufweisen und ist daher sehr einfach strukturiert. Vorteilhaft kann eine Entscheidungsmatrix zum Auswählen der Teilaufnahmevorrichtungen auf besonders einfache Art und Weise realisiert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Richtcharakteristik eine auf den großen Insassen angepasste Nierencharakteristik und die zweite Richtcharakteristik eine auf den kleinen Insassen angepasste Kugelcharakteristik aufweist, mit wahlweise Erfassen der Sprache mittels der Richtcharakteristik oder der Kugelcharakteristik in Abhängigkeit der Entscheidungsgröße aufweisend die Einstellposition „klein”, „mittel”, „groß” des Sitzes und die Windgröße „gering”, „mittel”, „stark”. Vorteilhaft weist die Teilaufnahmevorrichtung mit der Kugelcharakteristik eine geringere Windstörgeräuschanfälligkeit auf und/oder kann besser auch bei extremen Winkeln, wie diese beispielsweise bei Sitzpositionen kleiner Insassen auftreten, eine bessere Aufnahmequalität erzielen als die Nierencharakteristik. Andererseits kann die Nierencharakteristik bei optimalen Einsprechwinkeln, wie diese beispielsweise bei durchschnittlichen Insassen, also mittlerer Größe, auftreten, wobei der Sitz entsprechend eingestellt ist, ein optimales Aufnahmeergebnis erzielen. Vorteilhaft kann durch das einfache Auswählen der Nierencharakteristik und der Kugelcharakteristik auf einfache Art und Weise ein optimales Aufnahmeergebnis erzielt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Erfassen der Sprache mittels beiden Teilaufnahmevorrichtungen als Summensignal S der Formel: S = g·K + (1 – g)·N, wobei

S: das Summensignal,
N: ein erstes Teilausgangssignal der ersten Teilaufnahmevorrichtung,
K: ein zweites Teilausgangssignal der zweiten Teilaufnahmevorrichtung, und
g: ein von der Entscheidungsgröße abhängiger Gewichtsfaktor mit 0 < g < 1 sind. Es ist vorteilhaft möglich, das Erfassen der Sprache mittels beiden Teilaufnahmevorrichtungen gleichzeitig zu betreiben, wobei dieses mittels des Gewichtsfaktors gewichtet erfolgen kann. Dabei ist es möglich, den Gewichtsfaktor g so zu wählen, dass in Summe ein auf den Insassen angepasstes optimales Erfassen der Sprache möglich ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die erste Teilaufnahmevorrichtung eine die erste Richtcharakteristik aufweisende erste Mikrofonkapsel und die zweite Teilaufnahmevorrichtung eine die zweite Richtcharakteristik aufweisende zweite Mikrofonkapsel aufweist. Vorteilhaft sind Mikrofonkapseln günstig herstellbar, ableitbar und in den Innenraum des Fahrzeugs verbaubar.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Aufnahmevorrichtung eine Vielzahl von zumindest zwei Mikrofonkapseln mit der zweiten Richtcharakteristik aufweist, die zweite Teilaufnahmevorrichtung eine der Mikrofonkapseln aufweist und die erste Teilaufnahmevorrichtung die Vielzahl der zumindest zwei Mikrofonkapseln sowie eine den Mikrofonkapseln zugeordnete Signalverarbeitungsvorrichtung aufweist, mit Erzeugen der ersten Richtcharakteristik der ersten Teilaufnahmevorrichtung mittels der Signalverarbeitungsvorrichtung. Vorteilhaft müssen die Mikrofonkapseln selbst nicht zwangsläufig unterschiedliche Richtcharakteristiken aufweisen. Vielmehr können die unterschiedlichen Richtcharakteristiken auf elektronischem Wege mittels der Signalverarbeitungsvorrichtung erzeugt werden.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer Aufnahmevorrichtung zum Erfassen von Sprache eines Insassens in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs dadurch gelöst, dass die Aufnahmevorrichtung zum Ausführen eines vorab beschriebenen Verfahrens eingerichtet, konstruiert und/oder ausgelegt ist. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separaten Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Innenraums eines teilweise dargestellten Fahrzeugs mit einem kleinen und einem großen Insassen sowie einer asymmetrisch angeordneten Aufnahmevorrichtung;
2 den in 1 gezeigten Innenraum, jedoch mit einer mittig angeordneten Aufnahmevorrichtung;
3 eine schematische Detailansicht des großen und kleinen Insassens in einer relativen Position zu der Aufnahmevorrichtung.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeugs 1 in einer dreidimensionalen Ansicht von schräg vorne oben. Schematisch dargestellt ist lediglich ein Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs, der insbesondere von einer Windschutzscheibe 5, einem Dachhimmel 7 sowie einer Heckscheibe 9 begrenzt ist. Der in 1 dargestellte Innenraum 3 des Kraftfahrzeugs 1 weist eine benachbart zu der Windschutzscheibe 5 angebrachte Sonnenblende 11, die zur Verhinderung von Blendung durch die Windschutzscheibe 5 hindurch verschwenkbar dem übrigen Kraftfahrzeug 1 zugeordnet ist. Benachbart zu der Sonnenblende 11 ist dem Innenraum 3 eine Aufnahmevorrichtung 13 zum Erfassen von Sprache fest zugeordnet.
Mittels der Aufnahmevorrichtung 13 kann Sprache von Insassen unterschiedlicher Größe, beispielsweise eines in 1 dargestellten kleinen Insassens 15 und eines großen Insassens 17 erfasst, insbesondere aufgenommen und in ein elektrisches Signal gewandelt werden. Zur Veranschaulichung von Größenunterschieden zwischen dem kleinen Insassen 15 und dem großen Insassen 17 sind diese gleichermaßen zusammen mit einem dazu doppelt dargestellten Sitz 19 in 1 eingezeichnet. Bei dem Sitz 19 handelt es sich insbesondere um einen Fahrersitz, alternativ und/oder zusätzlich um einen beliebigen Sitz des Kraftfahrzeugs 1. Der Sitz 19 weist eine Sitzverstellung auf und kann daher in einer Relativposition, im Wesentlichen in Richtung einer Sitzverstellachse 21, die in 1 gestrichelt eingezeichnet ist, hin und her verschoben werden. Diese Positionswechsel des Sitzes 19 sind in 1 mittels eines Doppelpfeils 23 angedeutet.
Es ist zu erkennen, dass aufgrund der Größe der Insassen 15 und 17 sowie der unterschiedlichen Sitzpositionen aufgrund der Längsverschiebung des Sitzes 19 Münder 25 als Quelle der Sprache zu der Aufnahmevorrichtung 13 unterschiedliche relative Positionen und damit unterschiedliche Einsprechwinkel einnehmen, was in 1 mittels eines ersten Pfeils 27 für den kleinen Insassen und mittels eines zweiten Pfeils 29 für den großen Insassen 17 symbolisiert ist.
2 zeigt einen Innenraum 3 eines Kraftfahrzeugs 1 analog des in 1 gezeigten Innenraums des Kraftfahrzeugs 1. Insofern wird auf die Beschreibung der 1 verwiesen, wobei im folgenden lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Als einziger Unterschied ist die Aufnahmevorrichtung 13 mittig an dem Dachhimmel 7 des Innenraums 3 des Kraftfahrzeugs 1 angebracht. Die Aufnahmevorrichtung 13 befindet sich also im Bereich einer, in 2 strichpunktiert eingezeichneten Fahrzeuglängsachse 31, beispielsweise als integriertes Bauteil einer so genannten Dachbedieneinheit 33 des Kraftfahrzeugs 1. Die Dachbedieneinheit 33 des Kraftfahrzeugs 1 kann weitere Funktionselemente des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise eine Innenraumbeleuchtung, eine Leselicht, eine Schiebedachbedienung und/oder ähnliches aufweisen.
3 zeigt eine Detailansicht der in den 1 und 2 dargestellten Insassen 15 und 17 in zwei verschiedenen Sitzpositionen auf dem Sitz 19, wobei die Relativpositionen der Münder 25 der Insassen 15 und 17 relativ zu der Aufnahmevorrichtung 13 verdeutlicht sind.
Es ist zu erkennen, dass die Aufnahmevorrichtung 13 eine erste Teilaufnahmevorrichtung 35, beispielsweise eine erste Mikrofonkapsel und eine zweite Teilaufnahmevorrichtung 37, beispielsweise eine zweite Mikrofonkapsel, aufweist. Die erste Teilaufnahmevorrichtung 35 weist eine erste Richtcharakteristik 39 auf. Die erste Richtcharakteristik 39 ist in 3 mittels eines gestrichelten Ovals symbolisiert. Die erste Richtcharakteristik 39 weist beispielsweise eine Nierencharakteristik auf. Es ist zu erkennen, dass die erste Teilaufnahmevorrichtung 35 derartig ausgerichtet ist, dass sie auf den Mund 25 des großen Insassens 17 gerichtet ist.
Eine Verstellung des Sitzes 17 entlang des Doppelpfeils 23 hin zu der Sitzposition des kleinen Insassens 15 bewirkt, dass der kleine Insasse 15 quasi unter der Aufnahmevorrichtung 13 hindurchtaucht, so dass die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 eher von oben in Richtung seines Kopfes als von schräg vorne in Richtung seines Mundes 25 ausgerichtet ist. Vorteilhaft weist die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 eine zweite Richtcharakteristik 41 auf, beispielsweise eine Kugelcharakteristik, die vorteilhaft auf diese Aufnahmesituation optimiert ist. Es ist zu erkennen, dass bei dem hindurchtauchen des kleinen Insassens 15 auch eine Annäherung an die Aufnahmevorrichtung 13 erfolgt, so dass für diese vergleichsweise kleinen Abstände mit der zweiten Richtcharakteristik 41, also der Kugelcharakteristik im Vergleich zu der Nierencharakteristik der zweiten Teilaufnahmevorrichtung 35 sogar bessere Ergebnisse erzielbar sind. Vorteilhaft kann zum Aufnehmen des kleinen Insassens 15 wahlweise die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 mit der zweiten Richtcharakteristik 41 mit der Kugelcharakteristik und zum Aufnehmen des großen Insassens 17 wahlweise die erste Teilaufnahmevorrichtung 35 mit der zweiten Richtcharakteristik 41 mit der Kugelcharakteristik verwendet werden.
Vorteilhaft kann die Aufnahmevorrichtung 13 in einer üblichen mundnahen Position, beispielsweise an der Kante der Sonnenblende 11, wie in 1 gezeigt oder mittig an der Dachbedieneinheit 33, wie in 2 gezeigt, angebracht werden. Der große Insasse 17 hat vorteilhaft einen optimalen Einsprechwinkel zu der ersten Teilaufnahmevorrichtung 35, wobei der kleine Insasse 15 mittels der zweiten Teilaufnahmevorrichtung 37, insbesondere aufgrund seines geringeren Abstandes, optimal erfassbar ist. Die in 1 gezeigte Einbausituation der Aufnahmevorrichtung 13 ist mittig zu den Insassen 15 und 17.
Entsprechend der Darstellung der 2, also der fahrzeugmittigen Positionierung der Aufnahmevorrichtung 13 ergibt sich ein seitliches Vorbeischwenken der Insassen 15, 17 abhängig von ihrer Körpergröße.
Entsprechend der Darstellung der 2 weist die Aufnahmevorrichtung 13 zwei Mikrofonkapseln, nämlich die erste Teilaufnahmevorrichtung 35 und die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 auf, die entsprechend der Darstellung der 1 nahe der Kante der Sonnenblende 11 in dem Dachhimmel 7 des Innenraums 3 des Kraftfahrzeugs 1 verbaut sind. Die zwei Teilaufnahmevorrichtungen 35, 37 weisen einen Abstand zueinander auf, der jedoch zur Ausführung der Erfindung beliebig klein gestaltet werden kann. Die Aufnahmevorrichtung 13 kann durch wahlweises Ein- und Ausschalten der Teilaufnahmevorrichtung 35 und 37 zwischen der ersten Richtcharakteristik 39 und der zweiten Richtcharakteristik 41 umgeschaltet werden, also zwischen der Nierencharakteristik und der Kugelcharakteristik.
Als Entscheidungsgröße für die Umschaltung kann vorteilhaft die Position des Sitzes 19 hergenommen werden. Die Position des Sitzes 19 kann mittels geeigneten Sensorvorrichtungen, insbesondere vorteilhaft mittels ohnehin in dem Kraftfahrzeug 1 vorhandenen Sensorvorrichtungen erfasst werden, so dass die Sitzposition als Signal vorliegt.
Alternativ und/oder zusätzlich kann die Entscheidungsgröße für das Umschalten der Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 direkt mittels Signalverarbeitungsverfahren aus entsprechenden Mikrofonsignalen der beiden Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 abgeleitet werden, in dem durch Korrelationstechniken der akustische Einfallswinkel, also die relative Position des Mundes 25 des entsprechenden Insassens 15, 17 geschätzt wird. Dabei kann die Auswertung so erfolgen, dass ein senkrechter oder einem senkrechten Einfallswinkel nahe kommender Winkel auf den kleinen Insassen 17 hindeutet, wobei ein schrägerer Einfallswinkel auf den großen Insassen 17 hindeutet.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, die so gewonnene Entscheidungsgröße durch einen Vergleich mit einem Schwellwert für eine harte Umschaltung zwischen den Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 herzunehmen. Alternativ und/oder zusätzlich kann eine kontinuierliche Gewichtung der Signale der Teilaufnahmevorrichtungen 35, 37 erfolgen, wobei die entsprechenden Ausgangssignale der Teilaufnahmevorrichtungen 35, 37 additiv gemischt werden können.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Sprachsignal bei einer Schallabstrahlung des Mundes 25 nach oben im Vergleich zu einer Abstrahlung nach vorne einen anderen Frequenzgang aufweist. Beispielsweise werden bei der Abstrahlung nach oben höhere Frequenzen weniger stark abgestrahlt.
Dazu kann vorgesehen sein, dass die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 mit der zweiten Richtcharakteristik 41 mit der Kugelcharakteristik vorzugsweise die nach oben abgestrahlte Sprache des kleineren Insassens 15 erfasst bzw. aufzeichnet, während die erste Teilaufnahmevorrichtung 35 mit der ersten Richtcharakteristik 39 mit der Nierencharakteristik die Schallabstrahlung bzw. Sprache nach vorne des großen Insassens 17 aufzeichnet. Vorteilhaft kann das Signal der ersten Teilaufnahmevorrichtung 35 mit der Nierencharakteristik als Referenz angenommen werden, so dass das Signal der zweiten Teilaufnahmevorrichtung 37 mit der Kugelcharakteristik mittels eines Korrekturfilters an den Frequenzgang angepasst werden kann. Vorteilhaft entsteht dadurch bei dem Umschalten ein im Wesentlichen identisches Sprachsignal, so dass also bei dem Umschalten zwischen der ersten Teilaufnahmevorrichtung 35 und der zweiten Teilaufnahmevorrichtung 37 keine Klangunterschiede auftreten.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass eine Windempfindlichkeit der Teilaufnahmevorrichtungen 35, 37 unterschiedlich ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 mit der Kugelcharakteristik eine deutlich geringere Windempfindlichkeit im Vergleich zu der ersten Teilaufnahmevorrichtung 35 mit der Nierencharakteristik aufweist. Alternativ und/oder zusätzlich kann die Entscheidungsgröße eine Windgröße, die Strömungsverhältnisse des Innenraums 3 charakterisiert, aufweisen. Dadurch ist es alternativ und/oder zusätzlich vorteilhaft möglich, in Abhängigkeit von der Windgröße, falls diese auf eine starke Windbeeinflussung hindeutet, vorzugsweise unabhängig von der Größe der Insassen 15, 17 die weniger windempfindliche zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 mit der Kugelcharakteristik zu verwenden.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, zum Ermitteln der Windgröße der Entscheidungsgröße direkt aus den Ausgangssignalen der Teilaufnahmevorrichtungen 35, 37 eine Ableitung vorzunehmen, beispielsweise in dem in einem niederfrequenten Bereich ein Differenzsignal der zwei Ausgangssignale der Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 gebildet und ausgewertet wird.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, die Windbeeinflussung und die Größe der Insassen 15, 17 in einer gemeinsamen Entscheidungsgröße zusammen zu führen, so dass abhängig von der Windgröße und der Größe der Insassen 15, 17 jeweils die dafür optimale Teilaufnahmevorrichtung 35 und/oder 37 ausgewählt werden kann, so dass eine Gesamtentscheidung getroffen werden kann.
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, die Entscheidungsgröße in Form einer Entscheidungsmatrix vorzustrukturieren, wobei Einzelgrößen der Entscheidungsgröße in Klassen, beispielsweise „groß”, „mittel” und „klein” für die Größe der Insassen 15, 17 und für die Windgröße, also den Windeinfluss „stark”, „mittel” und „gering”, hergenommen werden kann.
Die Entscheidung kann in folgender Entscheidungsmatrix über der Adressmenge der Entscheidungsgröße vorgenommen werden, wobei die Ziffer 1 für eine Auswahl der ersten Teilaufnahmevorrichtung 35 und die Ziffer 2 für eine Auswahl der zweiten Teilaufnahmevorrichtung 37 steht:

Windgröße Sitzgröße Entscheidung

stark klein 2

mittel klein 2

gering klein 2

stark mittel 2

mittel mittel 2

gering mittel 1

stark groß 2

mittel groß 2

gering groß 1
Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, die mittels der oben angegebenen Tabelle durchgeführten harten Entscheidungen zwischen der Kugelcharakteristik und der Nierencharakteristik durch eine gewichtete Summe der beiden Signale der Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 zu ersetzen, wodurch vorteilhaft hörbare Schaltvorgänge vermeidbar sind.
Beispielhaft kann das Summensignal auf 100% gesetzt werden, wobei das Gesamtsignal aus Anteilen der Nierencharakteristik der ersten Teilaufnahmevorrichtung 35 und der Kugelcharakteristik der zweiten Teilaufnahmevorrichtung 37 zusammengesetzt sind, nämlich wie folgt:
Gesamtsignal = Anteil von Kugelcharakteristik + ergänzender Anteil von Nierencharakteristik.
Dies kann in Form der folgenden Formel ausgedrückt werden: S = g· K + (1 – g)·N, mit S = Summen-Gesamt-Signal, K = Signal der zweiten Teilaufnahmevorrichtung 37, N = Signal der ersten Teilaufnahmevorrichtung 35 und g = Gewichtsfaktor mit 0 < g < 1, wobei g = 1 dem Wert von 100% entspricht.
Für das harte Umschalten der vorab beschriebenen Entscheidungsmatrix nimmt g nur die Werte 0 oder 1 an. Bei dem gewichteten Umschalten sind auch Zwischenwerte für g, 0 < g < 1, möglich.
Eine entsprechende Entscheidung kann mittels einer unscharfen Entscheidungslogik, beispielsweise einer Fuzzy-Logik und/oder ähnlichem getroffen werden.
Alternativ und/oder zusätzlich kann das die zwei Mikrofonkapseln aufweisende Aufnahmesystem der Aufnahmevorrichtung 13 durch ein so genanntes flexibles Mikrofonarray ersetzt werden. Ein flexibles Mikrofonarray ergibt sich durch eine Verwendung von mindestens zwei Kugelmikrofonen. Dabei ist es möglich, für die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 eines der Kugelmikrofone des Mikrofonarray zu verwenden. Die erste Teilaufnahemvorrichtung 35 weist dann entsprechend zwei oder mehrere der Kugelmikrofone sowie eine nachgeschaltete Auswerteelektronik auf, die aus den einzelnen Kugelcharakteristiken mittels elektronischer Signalverarbeitung die Nierencharakteristik formt. Erfindungsgemäß ist bei der Verwendung des Arrays die Nierencharakteristik fest vorgegeben und auf den großen Insassen 17 abgestimmt. Eine Umschaltung zwischen der Nierencharakteristik und der Kugelcharakteristik erfolgt dann wie vorab beschrieben.
Die Aufnahmevorrichtung 13, insbesondere das Mikrofonarray, kann auf einer vergleichsweise kleinen Fläche ausgeführt sein, beispielsweise einer Fläche von ungefähr 2 cm·2 cm. Dies kann beispielsweise auf Basis der Technologie so genannter mikro-elektro-mechanischer Systeme erfolgen, die auch unter der Bezeichnung MEMS-Mikrofone bekannt ist.
Es können trotz unterschiedlicher Einsprechwinkel mittels der zwei Mikrofonkapseln der Aufnahmevorrichtung 13 Sprachsignale bzw. die Sprache der Insassen 3 mit einer hohen Qualität erfasst werden.
Eine entsprechende Entscheidungsgröße zum Umschalten zwischen den Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 wird aus der Stellung des Sitzes 19 abgeleitet.
Alternativ und/oder zusätzlich wird dies aus Einzelsignalen der Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 ermittelt.
Alternativ und/oder zusätzlich kann ein Vergleichswert der Entscheidungsgröße mit einem Schwellwert erfolgen.
Alternativ und/oder zusätzlich wird eine summarische Gewichtung der beiden Signale der beiden Teilaufnahmevorrichtung 35 und 37 aufgrund der Entscheidungsgröße durchgeführt.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der Frequenzgang des Sprachsignals der Sprache für die unterschiedlichen Richtungen, insbesondere mittels der Pfeile 27 und 29 angedeutet, der Sprachsignalabstrahlung mit Korrekturfiltern ausgeglichen wird.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die zweite eher windunempfindliche Teilaufnahmevorrichtung 37 bei starken Windstörungen und die erste, richtungsoptimierte Teilaufnahmevorrichtung 35 für geringe oder keine Windstörungen gewählt wird.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Entscheidungsgröße als Windgröße für geringe oder starke Windstörungen aus den Signalen der zwei Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 ermittelt wird.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass eine harte Umschaltung zwischen den Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 erfolgt, insbesondere in Abhängigkeit des Vergleichs der Entscheidungsgröße mit dem Schwellwert.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die summarische Gewichtung der beiden Signale aufgrund der Entscheidungsgröße durchgeführt wird.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass eine erste Teilgröße der Entscheidungsgröße für die Sprechergröße der Insassen 15, 17 mit einer zweiten Teilgröße der Entscheidungsgröße, einer Windgröße, für die Windbeeinflussung gemeinsam verwendet werden, in der Weise, dass eine verknüpfte Entscheidungsgröße, die vorab beschriebene Entscheidungsmatrix, gebildet wird, die dann zu einem harten Umschalten zwischen den Teilaufnahmevorrichtungen 35 und 37 führt.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die erste Entscheidungsteilgröße für die Sprechergröße mit der zweiten Entscheidungsteilgröße gemeinsam verwendet werden, in der Weise, dass die verknüpfte Entscheidungsgröße gebildet wird und darauf basierend eine summarische Gewichtung der beiden Signale aus den Teilaufnahmevorrichtungen 35, 37 aufgrund der verknüpften Entscheidungsgröße durchgeführt wird.
Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Kugelcharakteristik und/oder die Nierencharakteristik aus dem Mikrofonarray errechnet wird in der Weise, dass die erste Teilaufnahmevorrichtung 35 zumindest zwei Kugelmikrofone des Mikrofonarrays und eine entsprechend nachgeschaltete Auswerteelektronik zum Herstellen der Nierencharakteristik und die zweite Teilaufnahmevorrichtung 37 lediglich eine der Kugelmikrofone des Mikrofonarrays aufweist.
Der Innenraum (3) weist nicht näher dargestellte Öffnungen, beispielsweise Fenster und/oder Ausströmöffnungen einer Klimatisierungsvorrichtung auf. Alternativ und/oder zusätzlich ist es denkbar, die nicht näher dargestellten Öffnungen zu erfassen, insbesondere mittels ohnehin vorhandenen Sensorvorrichtungen und diese in die Entscheidungsgröße einzubringen. Vorteilhaft kann aus einem Zustand der Öffnungen, insbesondere eines Ausströmwinkels und/oder einer Ausströmgeschwindigkeit und/oder einer Öffnung eines Fensters, insbesondere in Verbindung mit einer Fahrgeschwindigkeit, auf die Strömungsverhältnisse des Innenraums (3) geschlossen werden und damit vorteilhaft auf ein möglicherweise vorhandenes Auftreten der störenden Windgeräusche.
Alternativ und/oder zusätzlich kann das Verfahren auf drei und mehr einzelne Richtcharakteristiken und/oder Mikrofonkapseln übertragen werden.
Bezugszeichenliste

1: Kraftfahrzeug
3: Innenraum
5: Windschutzscheibe
7: Dachhimmel
9: Heckscheibe
11: Sonnenblende
13: Aufnahmevorrichtung
15: kleiner Insasse
17: großer Insasse
19: Sitz
21: Sitzverstellachse
23: Doppelpfeil
25: Münder
27: erster Pfeil
29: zweiter Pfeil
31: Fahrzeuglängsachse
33: Dachbedieneinheit
35: erste Teilaufnahmevorrichtung
37: zweite Teilaufnahmevorrichtung
39: erste Richtcharakteristik
41: zweite Richtcharakteristik

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10252457 A1 [0002]
DE 102007014816 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Erfassen von Sprache eines Insassens (15, 17) in einem Innenraum (3) eines Fahrzeugs (1), mit: – Erfassen der Sprache mittels einer dem Innenraum (3) zugeordneten Aufnahmevorrichtung (13), wobei die Aufnahmevorrichtung (13) eine erste Teilaufnahmevorrichtung (35) und zumindest eine weitere zweite Teilaufnahmevorrichtung (37) aufweist, gekennzeichnet durch: – Ermitteln einer einen Einstellzustand des Innenraums (3) kennzeichnenden Entscheidungsgröße, – wahlweises Erfassen der Sprache mittels der eine erste Richtcharakteristik (39) aufweisenden ersten Teilaufnahmevorrichtung (35) der Aufnahmevorrichtung (13), der eine zweite Richtcharakteristik (41) aufweisenden zweiten Teilaufnahmevorrichtung (37) der Aufnahmevorrichtung (13) oder beiden Teilaufnahmevorrichtungen (35, 37) in Abhängigkeit der Entscheidungsgröße.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit zumindest einem des Folgenden: – Erfassen einer Einstellposition eines Sitzes (19) des Insassens (15) als Entscheidungsgröße, – Erfassen eines Öffnungszustandes von Öffnungen des Innenraums (3) als Entscheidungsgröße, – Erfassen einer Strömungsverhältnisse des Innenraums (3) kennzeichnenden Windgröße als Entscheidungsgröße.
Verfahren nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, mit: – Auswerten einer Differenz eines ersten Teilausgangssignals der ersten Teilaufnahmevorrichtung (35) und eines zweiten Teilausgangssignals der zweiten Teilaufnahmevorrichtung (37) zum Ermitteln der Windgröße, – Auswerten der Differenz in einem niederfrequenten Bereich.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Abschätzen einer Positionierung eines Mundes (25) des Insassens (15, 17) relativ zu der Aufnahmevorrichtung (13), insbesondere in Abhängigkeit der Entscheidungsgröße, – Anpassen eines Frequenzgangs der ersten und/oder zweiten Teilaufnahmevorrichtung (35, 37) in Abhängigkeit der Positionierung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, mit Erfassen der Entscheidungsgröße durch: – Erfassen der Einstellposition des Sitzes (19) als ein Element der Gruppe: „klein” für kleine Insassen (15), „mittel” für mittelgroße Insassen, „groß” für große Insassen (17), und/oder – Erfassen der Windgröße als ein Element der Gruppe: „gering” für geringe Strömungsgeschwindigkeiten, „mittel” für mittlere Strömungsgeschwindigkeiten und „stark” für starke Strömungsgeschwindigkeiten.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Richtcharakteristik (39) eine auf den großen Insassen (17) angepasste Nierencharakteristik und die zweite Richtcharakteristik (41) eine auf den kleinen Insassen (15) angepasste Kugelcharakteristik aufweist, mit: – wahlweises Erfassen der Sprache mittels der Nierencharakteristik oder der Kugelcharakteristik in Abhängigkeit der Entscheidungsgröße aufweisend die Einstellpositionen „klein”, „mittel”, „groß” des Sitzes und der Windgröße „gering”, „mittel”, „stark”.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit: – Erfassen der Sprache mittels beiden Teilaufnahmevorrichtungen (35, 37) als Summensignal S der Formel: S = g·K + (1 – g)·N, wobei S das Summensignal, N das erste Teilausgangssignal der ersten Teilaufnahmevorrichtung (35), K das zweites Teilausgangssignal der zweiten Teilaufnahmevorrichtung (37), g ein von der Entscheidungsgröße abhängiger Gewichtsfaktor mit 0 < g < 1 sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Teilaufnahmevorrichtung (35) eine die erste Richtcharakteristik (39) aufweisende erste Mikrofonkapsel und die zweite Teilaufnahmevorrichtung (37) eine die zweite Richtcharakteristik (41) aufweisende zweite Mikrofonkapsel aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die Aufnahmevorrichtung (13) eine Vielzahl von zumindest zwei Mikrofonkapseln mit der zweiten Richtcharakteristik (41) aufweist, die zweite Teilaufnahmevorrichtung (37) eine der Mikrofonkapseln aufweist und die erste Teilaufnahmevorrichtung (35) die Vielzahl der zumindest zwei Mikrofonkapseln sowie eine den Mikrofonkapseln zugeordnete Signalverarbeitungsvorrichtung aufweist, mit: – Erzeugen der ersten Richtcharakteristik (39) der ersten Teilaufnahmevorrichtung (35) mittels der Signalverarbeitungsvorrichtung.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Aufnahmevorrichtung (13) mit einer ersten Teilaufnahmevorrichtung (35) und einer zweiten Teilaufnahmevorrichtung (37) zum Erfassen von Sprache eines Insassens (15, 17) in einem Innenraum (3) des Kraftfahrzeugs (1), wobei die Aufnahmevorrichtung (13) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert und/oder gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.