DE102023004419A1

DE102023004419A1 - Procedure for detecting emergency vehicles

Info

Publication number: DE102023004419A1
Application number: DE102023004419.9A
Authority: DE
Inventors: Juergen Seekircher
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-11-03
Filing date: 2023-11-03
Publication date: 2024-11-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Einsatzfahrzeugen, wobei zu einer Bestimmung einer Bewegungsrichtung (R) und/oder Position (POS) eines Einsatzfahrzeugs mittels des Einsatzfahrzeugs ausgegebene akustische Warnsignale (WS) klassifiziert und ausgewertet werden. Erfindungsgemäß wird mittels einer Zustandsmaschine (1) innerhalb eines Zeitraums der Klassifizierung (K) der Warnsignale (WS) ein Tracking (T) der Position (POS) und Bewegungsrichtung (R) auf einem akustischen Grundsignal (GS) des Warnsignals (WS) fortgeführt.

The invention relates to a method for recognizing emergency vehicles, wherein acoustic warning signals (WS) emitted by the emergency vehicle are classified and evaluated in order to determine a direction of movement (R) and/or position (POS) of an emergency vehicle. According to the invention, a tracking (T) of the position (POS) and direction of movement (R) on an acoustic basic signal (GS) of the warning signal (WS) is continued by means of a state machine (1) within a period of classification (K) of the warning signals (WS).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung von Einsatzfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for detecting emergency vehicles according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2009 041 792 A1 ist ein Verfahren zur Wahrnehmung eines von einem Einsatzfahrzeug ausgehenden akustischen Sondersignals für einen Fahrzeugführer in einem Fahrzeug bekannt, wobei Mittel vorgesehen sind, anhand derer ein Fahrzeugumfeld akustisch erfasst wird und bei erfasstem akustischen Sondersignal eine Warnung an den Fahrzeugführer ausgegeben wird. Dabei wird eine Annäherungsrichtung und eine Annäherungsgeschwindigkeit des Einsatzfahrzeugs erfasst und an den Fahrzeugführer ausgegeben.From the DE 10 2009 041 792 A1 A method for detecting a special acoustic signal emitted by an emergency vehicle for a driver in a vehicle is known, wherein means are provided by means of which a vehicle's surroundings are acoustically detected and a warning is issued to the driver when a special acoustic signal is detected. In this process, an approach direction and an approach speed of the emergency vehicle are detected and issued to the driver.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Erkennung von Einsatzfahrzeugen anzugeben.The invention is based on the object of specifying a novel method for detecting emergency vehicles.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

In einem Verfahren zur Erkennung von Einsatzfahrzeugen werden zu einer Bestimmung einer Bewegungsrichtung und/oder Position eines Einsatzfahrzeugs mittels des Einsatzfahrzeugs ausgegebene akustische Warnsignale klassifiziert und ausgewertet.In a method for detecting emergency vehicles, acoustic warning signals emitted by the emergency vehicle are classified and evaluated in order to determine a direction of movement and/or position of an emergency vehicle.

Erfindungsgemäß wird mittels einer Zustandsmaschine innerhalb eines Zeitraums der Klassifizierung der Warnsignale ein Tracking der Bewegungsrichtung und/oder Position auf einem akustischen Grundsignal des Warnsignals fortgeführt. Das Grundsignal ist hierbei beispielsweise durch eine Tonfrequenz des Warnsignals repräsentiert. Im Fall eines Zweitonsignals wird das Grundsignal durch beide Tonfrequenzen gebildet.According to the invention, tracking of the direction of movement and/or position on an acoustic basic signal of the warning signal is continued by means of a state machine within a period of classification of the warning signals. The basic signal is represented, for example, by a tone frequency of the warning signal. In the case of a two-tone signal, the basic signal is formed by both tone frequencies.

In einem Betrieb teilautomatisiert oder automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom fahrender Fahrzeuge, müssen Einsatzfahrzeuge sicher erkannt, klassifiziert und deren Fahrweg schnell und verzögerungsarm verfolgt werden.In a partially automated or automated operation, especially with highly automated or autonomous vehicles, emergency vehicles must be reliably detected, classified and their route tracked quickly and with minimal delay.

Eine Klassifizierung von akustischen Warnsignalen von Einsatzfahrzeugen muss zu einer solchen Erkennung von Einsatzfahrzeugen robust sein. Deshalb wird hierbei ein Verlauf akustischer Warnsignale beobachtet. Derartige Verläufe akustischer Signale von Einsatzfahrzeugen sind recht langsam und wiederholen sich im Bereich von einigen Sekunden. Dabei wird die Richtungs- und/oder Positionsbestimmung des Einsatzfahrzeugs an diese klaren Erkennungskriterien gekoppelt. Somit werden die Bewegungsrichtung des Einsatzfahrzeugs und/oder die Position des Einsatzfahrzeugs in relativ grober zeitlicher Auflösung ermittelt. Dies erfolgt beispielsweise bei einem Zweitonsignal jeweils bei einem Frequenzsprung. Eine Periodendauer beträgt beispielsweise beim Polizeifahrzeug ca. 2,35 Sekunden, bei einem Feuerwehr- oder Rettungsfahrzeug ca. 4 Sekunden. Bei einem schnell bewegten Einsatzfahrzeug, welches sich beispielsweise quer zum Fahrzeug bewegt, kann dies zu einem starken Verzug der Richtungs- und Positionsbestimmung und damit auch zu einer fehlerhaften Positionierung zum Zeitpunkt der Ausgabe der bestimmten Bewegungsrichtung und/oder Position führen.A classification of acoustic warning signals from emergency vehicles must be robust for such recognition of emergency vehicles. For this reason, a course of acoustic warning signals is observed here. Such courses of acoustic signals from emergency vehicles are quite slow and repeat every few seconds. The direction and/or position determination of the emergency vehicle is coupled to these clear recognition criteria. In this way, the direction of movement of the emergency vehicle and/or the position of the emergency vehicle are determined with a relatively coarse temporal resolution. For example, this occurs with a two-tone signal at each frequency jump. A period length is approximately 2.35 seconds for a police vehicle, for example, and approximately 4 seconds for a fire engine or rescue vehicle. In the case of a fast-moving emergency vehicle that moves perpendicular to the vehicle, for example, this can lead to a significant delay in the direction and position determination and thus also to incorrect positioning at the time the specific direction of movement and/or position is output.

Durch die im vorliegenden Verfahren erfolgende Fortführung des Trackings der Position und Bewegungsrichtung auf dem akustischen Grundsignal, also den Tonfrequenzen und nicht nur den Frequenzsprüngen des Warnsignals während des Zeitraums der Klassifizierung kann eine Latenz des verwendeten Signals verringert und somit eine Genauigkeit der bei der Bestimmung der Bewegungsrichtung und/oder Position erhöht werden. Somit kann bei einem Zeitpunkt einer Ausgabe der bestimmten Bewegungsrichtung und/oder Position eine bessere Übereinstimmung mit einer realen Bewegungsrichtung und/oder Position erreicht werden.By continuing to track the position and direction of movement on the basic acoustic signal, i.e. the sound frequencies and not just the frequency jumps of the warning signal during the classification period, the latency of the signal used can be reduced and thus the accuracy of determining the direction of movement and/or position can be increased. This means that a better match with a real direction of movement and/or position can be achieved at the time of output of the specific direction of movement and/or position.

Die Richtungserkennung erfolgt hierbei in einer möglichen Ausgestaltung durch mindestens zwei Mikrophone, deren Abstand kleiner als eine Wellenlänge des Grundsignals ist. Zur Richtungserkennung wird hierbei ein Laufzeitunterschied der Schallwellen, das heißt deren Phasendifferenz, herangezogen. Dies ermöglicht, dass die Richtungserkennung durch Phasenvergleich des Grundtons kontinuierlich und nicht nur zu den Zeitpunkten des Frequenzsprungs erfolgen kann. Insbesondere werden zur Realisierung der Richtungserkennung mindestens zwei Mikrophone verwendet, während für die Positionserkennung auch noch ein Abstand zum Einsatzfahrzeug bekannt sein muss. Letzterer kann zumindest grob aus einer Signalamplitude des Warnsignals ermittelt werden, da eine Lautstärke von Signalhörnern des Einsatzfahrzeugs gewissen Streuungen unterliegt.In one possible embodiment, direction detection is carried out by at least two microphones, the distance between which is smaller than one wavelength of the basic signal. A time difference between the sound waves, i.e. their phase difference, is used to detect direction. This enables direction detection to take place continuously by comparing the phases of the basic tone and not just at the times of the frequency jump. In particular, at least two microphones are used to implement direction detection, while a distance to the emergency vehicle must also be known for position detection. The latter can be determined at least roughly from a signal amplitude of the warning signal, since the volume of the emergency vehicle's horns is subject to certain variations.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:

1 schematisch eine Zustandsmaschine zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung von Einsatzfahrzeugen.

It shows:

1 schematically shows a state machine for implementing a method for detecting emergency vehicles.

In der einzigen 1 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Zustandsmaschine 1 zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung von Einsatzfahrzeugen in einer Umgebung eines teilautomatisiert oder automatisiert fahrenden Fahrzeugs dargestellt.In the only 1 a possible embodiment of a state machine 1 for carrying out a method for detecting emergency vehicles in an environment of a partially automated or automated vehicle is shown.

Zu einer Bestimmung einer Bewegungsrichtung R und/oder Position POS eines Einsatzfahrzeugs werden mittels des Einsatzfahrzeugs ausgegebene akustische Warnsignale WS klassifiziert und ausgewertet, wobei mittels der Zustandsmaschine 1 innerhalb eines Zeitraums der Klassifizierung K der Warnsignale WS ein Tracking T der Bewegungsrichtung R und/oder Position POS auf einem akustischen Grundsignal GS des Warnsignals WS fortgeführt wird, wobei diese im weiteren Verlauf nicht auf eine Tonhöhen- bzw Frequenzänderung des Signals angewiesen ist. Dies ermöglicht, dass eine geringere Latenz des Warnsignals WS und damit eine höhere Genauigkeit der Bewegungsrichtungs- und/oder Positionsbestimmung erreicht werden.To determine a direction of movement R and/or position POS of an emergency vehicle, acoustic warning signals WS emitted by the emergency vehicle are classified and evaluated, whereby tracking T of the direction of movement R and/or position POS on an acoustic basic signal GS of the warning signal WS is continued by means of the state machine 1 within a period of classification K of the warning signals WS, whereby this is not dependent on a change in pitch or frequency of the signal in the further course. This enables a lower latency of the warning signal WS and thus a higher accuracy of the determination of the direction of movement and/or position to be achieved.

Hierzu werden ausgehend von einem Grundzustand Z akustische Signale S innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs in der Umgebung des Fahrzeugs detektiert.For this purpose, starting from a basic state Z, acoustic signals S are detected within a predetermined frequency range in the environment of the vehicle.

Einem detektierten akustischen Signal S wird ein Qualitätsmaß Q zugewiesen, welches aus Parametern eines das Signal S erfassenden Systems und/oder Umgebungseinflüssen auf das System gebildet wird. Derartige Parameter können beispielsweise ein Signal-Rausch-Verhältnis umfassen. Dieses detektierte akustische Signal S wird gemeinsam mit dem Qualitätsmaß Q an ein zur Durchführung des automatisierten Fahrbetriebs vorgesehenes übergeordnetes Fahrsystem ausgegeben, welches beispielsweise in einer so genannten Vorwarnstufe seine Aufmerksamkeit erhöht und beispielsweise Beschleunigungen des Fahrzeugs vermeidet.A detected acoustic signal S is assigned a quality measure Q, which is formed from parameters of a system that detects the signal S and/or environmental influences on the system. Such parameters can include, for example, a signal-to-noise ratio. This detected acoustic signal S is output together with the quality measure Q to a higher-level driving system intended to carry out automated driving, which increases its attention in a so-called pre-warning stage, for example, and avoids acceleration of the vehicle.

Weiterhin wird aus mehreren zeitlich nacheinander erfassten akustischen Signalen S ein Signalverlauf gebildet und es wird in einer Klassifizierung K überprüft, ob der Signalverlauf mit einer festgelegten Mindestwahrscheinlichkeit einem bekannten akustischen Warnsignal WS entspricht. Wenn der Signalverlauf mit der festgelegten Mindestwahrscheinlichkeit dem bekannten akustischen Warnsignal WS entspricht, dargestellt durch eine Zustandsübergangsbedingung ZU1, wird das detektierte akustische Signal S als akustisches Warnsignal WS klassifiziert und der Klassifikation wird eine Vertrauenswahrscheinlichkeit VW zugeordnet. Dann werden eine entsprechende Information I und die Vertrauenswahrscheinlichkeit VW an das übergeordnete Fahrsystem ausgegeben, welches den Fahrbetrieb des Fahrzeugs in Abhängigkeit davon steuert.Furthermore, a signal curve is formed from several acoustic signals S recorded one after the other, and a classification K is used to check whether the signal curve corresponds to a known acoustic warning signal WS with a specified minimum probability. If the signal curve corresponds to the known acoustic warning signal WS with the specified minimum probability, represented by a state transition condition ZU1, the detected acoustic signal S is classified as an acoustic warning signal WS and a confidence probability VW is assigned to the classification. Then, corresponding information I and the confidence probability VW are output to the higher-level driving system, which controls the driving operation of the vehicle depending on this.

Zu einer schnellen Ausgabe an das Fahrsystem und für ein schnelles Tracking T der Bewegungsrichtung R und/oder Position POS des akustischen Signals S wird von nun an das erfasste akustische Signal S als Grundsignal GS herangezogen. Das heißt, das Tracking T wird ohne aktive Klassifizierung K durchgeführt. Es muss zur Richtungserkennung und/oder Positionserkennung nicht mehr auf eine charakteristische Frequenzänderung gewartet werden. Die Übermittlung bzw. Ausgabe der Bewegungsrichtung R und/oder Position POS an das Fahrsystem erfolgt kontinuierlich. Das ermittelte Qualitätsmaß Q bleibt solange unverändert, bis es neu berechnet werden kann. Das Tracking T und die Klassifizierung K werden solange weiter durchgeführt, wie das akustische Signal S detektierbar ist, dargestellt durch eine Zustandsübergangsbedingung ZU2.For a quick output to the driving system and for a quick tracking T of the direction of movement R and/or position POS of the acoustic signal S, the recorded acoustic signal S is now used as the basic signal GS. This means that the tracking T is carried out without active classification K. It is no longer necessary to wait for a characteristic frequency change for direction detection and/or position detection. The transmission or output of the direction of movement R and/or position POS to the driving system is continuous. The determined quality measure Q remains unchanged until it can be recalculated. The tracking T and the classification K are continued as long as the acoustic signal S is detectable, represented by a state transition condition ZU2.

Die Ausgabe des detektierten akustischen Signals S sowie der Position POS und Bewegungsrichtung R und das Tracking T werden gestoppt, wenn das Qualitätsmaß Q des akustischen Signals S einen vorgegebenen Wert unterschreitet, das heißt dieses nicht mehr detektierbar ist, und/oder eine Zuverlässigkeit der Klassifikation im Zeitraum der Klassifizierung K einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Dies ist durch eine Zustandsübergangsbedingung ZU3 dargestellt. Der Zeitraum der Klassifizierung K ist beispielsweise ein Wiederholungszeitraum des akustischen Warnsignals WS.The output of the detected acoustic signal S as well as the position POS and direction of movement R and the tracking T are stopped when the quality measure Q of the acoustic signal S falls below a predetermined value, i.e. it is no longer detectable, and/or a reliability of the classification in the period of classification K falls below a predetermined value. This is represented by a state transition condition ZU3. The period of classification K is, for example, a repetition period of the acoustic warning signal WS.

Nach diesem Stopp befindet sich die Zustandsmaschine 1 wieder im Grundzustand Z.After this stop, state machine 1 returns to the basic state Z.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10 2009 041 792 A1 [0002]

Claims

Method for recognizing emergency vehicles, wherein acoustic warning signals (WS) emitted by the emergency vehicle are classified and evaluated in order to determine a direction of movement (R) and/or position (POS) of an emergency vehicle, characterized in that a tracking (T) of the direction of movement (R) and/or position (POS) on an acoustic basic signal (GS) of the warning signal (WS) is continued by means of a state machine (1) within a period of classification (K) of the warning signals (WS).

procedure according to claim 1 , characterized in that for the recognition of a warning signal (WS) - acoustic signals (S) are detected within a predetermined frequency range, - a detected acoustic signal (S) is assigned a quality measure (Q) which is formed from parameters of a system detecting the signal (S) and/or environmental influences on the system, - a signal curve is formed from several acoustic signals (S) detected one after the other, - it is checked whether the signal curve corresponds to a known acoustic warning signal (WS) with a specified minimum probability, - if the signal curve corresponds to the known acoustic warning signal (WS) with the specified minimum probability, the detected acoustic signal (S) is classified as an acoustic warning signal (WS) and a confidence probability (VW) is assigned to the classification and - the detected acoustic signal (S) is used as the basic signal (GS).

procedure according to claim 2 , characterized in that an output of the detected acoustic signal (S) as well as the direction of movement (R) and/or position (POS) is stopped if the quality measure (Q) of the acoustic signal (S) falls below a predetermined value and/or a reliability of the classification in the period of classification (K) falls below a predetermined value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the period of classification (K) is a repetition period of the acoustic warning signal (WS).