DE102012222334B4 - Method for determining the relative distance and the relative movement of several road users - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen mindestens zwei Verkehrsteilnehmern (T1, T2), insbesondere zwischen mindestens zwei Fahrzeugen, wobei auf den Empfang von akustischen Signalen (51), die aus Initialisierungsaussendungen in Form von akustischen Signalen (11) stammen, die von einem ersten Verkehrsteilnehmer (T1) ausgesendet wurden, von einem zweiten Verkehrsteilnehmer (T2) Reaktionsaussendungen in Form von akustischen Signalen (71) ausgelöst werden, die von dem ersten Verkehrsteilnehmer (T1) empfangen und ausgewertet werden, wobei die Reaktionsaussendungen des zweiten Verkehrsteilnehmers (T2) nach dem Ablauf mindestens einer den Verkehrsteilnehmern (T1, T2) bekannten Verzögerungszeit (TD) vorgenommen werden, die derart lang eingestellt wird, dass von dem ersten Verkehrsteilnehmer (T1) empfangene akustische Signale, die aus passiven Reflektionen der Initialisierungsaussendungen des ersten Verkehrsteilnehmers (T1) an Umgebungsobjekten stammen, kein Einfluss auf eine von dem ersten Verkehrsteilnehmer (T1) vorgenommen Auswertung der mittels mindestens eines Empfängers (30) empfangenen Reaktionsaussendungen (71) des zweiten Verkehrsteilnehmers (T2) haben, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der von dem ersten Verkehrsteilnehmer (T1) empfangenen akustischen Signale (31) der Reaktionsaussendungen des zweiten Verkehrsteilnehmers (T2) Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen des ersten Verkehrsteilnehmer (T1) nach dem Ablauf mindestens einer den Verkehrsteilnehmern (T1, T2) bekannten und derartig langen Verzögerungszeit ausgelöst werden, dass die von dem zweiten Verkehrsteilnehmer (T2) empfangenen akustischen Signale, die aus passiven Reflektionen der akustischen Signale der Reaktionsaussendungen des ersten Verkehrsteilnehmers (T1) an Umgebungsobjekten stammen, keinen Einfluss auf eine von dem zweiten Verkehrsteilnehmer (T2) zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen den zwei Verkehrsteilnehmer (T1, T2) durchgeführte Auswertung der von dem zweiten Verkehrsteilnehmer (T1, T2) mittels mindestens eines Empfängers (50) empfangenen akustischen Signalen der Reaktionsaussendungen des ersten Verkehrsteilnehmers (T1) haben.Method for determining the relative distance and/or the relative movement between at least two road users (T1, T2), in particular between at least two vehicles, based on the reception of acoustic signals (51) resulting from initialization emissions in the form of acoustic signals (11). come from a first road user (T1), reaction emissions are triggered by a second road user (T2) in the form of acoustic signals (71), which are received and evaluated by the first road user (T1), the reaction emissions of the second Road user (T2) after the expiration of at least one delay time (TD) known to the road users (T1, T2), which is set so long that acoustic signals received by the first road user (T1), which consist of passive reflections of the initialization emissions of the first Road user (T1) originate from surrounding objects, have no influence on an evaluation carried out by the first road user (T1) of the reaction emissions (71) of the second road user (T2) received by means of at least one receiver (30), characterized in that based on the first road user (T1) received acoustic signals (31) of the reaction emissions of the second road user (T2) reaction emissions of acoustic signals from the first road user (T1) are triggered after the expiration of at least one delay time known to the road users (T1, T2) and of such a length that the acoustic signals received by the second road user (T2), which come from passive reflections of the acoustic signals of the reaction emissions of the first road user (T1) on surrounding objects, have no influence on one used by the second road user (T2) to determine the relative distance and / or the relative movement between the two road users (T1, T2) carried out evaluation of the acoustic signals of the reaction emissions of the first road user (T1) received by the second road user (T1, T2) by means of at least one receiver (50).
Description
Bereich der ErfindungField of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung mindestens zweier Verkehrsteilnehmer, insbesondere mindestens zweier Fahrzeuge, bei dem anhand der von einem ersten Verkehrsteilnehmer der zwei Verkehrsteilnehmer erzeugten Initialisierungsaussendungen von akustischen Signalen Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen eines die akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen empfangenden zweiten Verkehrsteilnehmers ausgelöst werden und von dem ersten Verkehrsteilnehmer empfangen und ausgewertet werden. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen mindestens zwei Verkehrsteilnehmern, insbesondere zwischen mindestens zwei Fahrzeugen. Auch betrifft die Erfindung ein Fahrzeugassistenzsystem mit einer entsprechenden Vorrichtung.The present invention relates to a method for determining the relative distance and / or the relative movement of at least two road users, in particular at least two vehicles, in which reaction emissions of acoustic signals from one of the acoustic signals are based on the initialization emissions of acoustic signals generated by a first road user of the two road users of the second road user receiving initialization emissions are triggered and are received and evaluated by the first road user. The invention further relates to a corresponding device for determining the relative distance and/or the relative movement between at least two road users, in particular between at least two vehicles. The invention also relates to a vehicle assistance system with a corresponding device.
Stand der TechnikState of the art
Zur akustischen Erfassung des Umfeldes von Fahrzeugen werden derzeit üblicherweise insbesondere pulsweise messende Systeme, die im Ultraschallbereich arbeiten, verwendet. Dabei werden typischerweise alle 10 ms bis 300 ms über einen Elektro-Akustik-Wandler akustische Pulse bei circa 50 kHz ausgesendet. Aus der Pulslaufzeit zu den sendenden und zu den nicht sendenden Wandlern wird auf den Objektabstand im Raum geschlussfolgert.Pulse-based measuring systems that work in the ultrasonic range are currently used to acoustically detect the surroundings of vehicles. Typically, acoustic pulses at around 50 kHz are sent out every 10 ms to 300 ms via an electro-acoustic converter. The distance to the object in space is deduced from the pulse transit time to the transmitting and non-transmitting transducers.
In früheren Patentanmeldungen der Anmelderin wurde vorgeschlagen, sich bei der Auswahl des akustischen Mediums nicht nur auf Ultraschall um 50 kHz zu beschränken. Die Entscheidung vor 30 Jahren für den Ultraschallbereich war einerseits darin begründet, dass in diesem Frequenzbereich die Rauschleistung proportional zum Kehrwert der Signalfrequenz hinreichend stark abnimmt, und andererseits sich die durch das Medium hervorgerufene Dämpfung noch in beherrschbaren Grenzen hält, und dass damals die ersten bezahlbaren elektronischen Bauelemente für diesen Frequenzbereich aufkamen.In the applicant's earlier patent applications it was suggested that the selection of the acoustic medium should not be limited to ultrasound around 50 kHz. The
Die Technik hat sich seither weiterentwickelt: Autos werden leiser, die Probleme bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) beherrschbarer, und mit der heute in jedem MP3-Spieler (MP3-Player) verfügbaren Signalverarbeitung wird eine effizientere Filterung in bezahlbarem Rahmen möglich.Technology has evolved since then: cars are becoming quieter, electromagnetic compatibility (EMC) problems are becoming more manageable, and with signal processing now available in every MP3 player (MP3 player), more efficient filtering is possible at an affordable price.
Insbesondere wird es nunmehr mit der Einführung von Elektrofahrzeugen notwendig, dass diese Fahrzeuge sich durch synthetisierten Schall akustisch bemerkbar machen, um Passanten oder andere Verkehrsteilnehmer zumindest warnend auf sich aufmerksam zu machen. In älteren Patentanmeldungen der Anmelderin wurde daher schon vorgeschlagen, das gesamte Frequenzspektrum des Ultraschallbereichs mit dem des menschlichen Hörbereichs insgesamt für die akustische Überwachung eins Fahrzeugumfeldes durch Bewertung des von dem Fahrzeug selber ausgesendeten Schalls, insbesondere durch Bewertung des von dem Fahrzeug ausgesendeten synthetisierten Schalls und/oder des von dem Fahrzeug selber funktionsbedingt generierten Schalls, für die Ortung von Signalgebern beziehungsweise Schallquellen und damit für die Erhöhung der Verkehrssicherheit zu verwenden.In particular, with the introduction of electric vehicles, it is now necessary for these vehicles to make themselves acoustically noticeable through synthesized sound in order to at least warn passers-by or other road users. In the applicant's older patent applications, it was therefore already proposed to combine the entire frequency spectrum of the ultrasonic range with that of the human hearing range as a whole for the acoustic monitoring of a vehicle environment by evaluating the sound emitted by the vehicle itself, in particular by evaluating the synthesized sound emitted by the vehicle and / or of the sound generated by the vehicle itself for functional reasons, for locating signal transmitters or sound sources and thus for increasing traffic safety.
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Zusammenfassend ist aus dem Stand der Technik bekannt, zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen mindestens zwei Gegenständen von einem ersten Gegenstand der zwei Gegenstände Initialisierungsaussendungen von akustischen Signalen zu erzeugen, die von einem zweiten Gegenstand der zwei Gegenstände empfangen und mittels einer Auswertung als solche erkannt werden. Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen des zweiten Gegenstandes als unmittelbare Antwort auf die empfangenen akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen zu erzeugen. Dabei werden die akustischen Signale der Reaktionsaussendungen des zweiten Gegenstandes von dem ersten Gegenstand empfangen und zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen den zwei Gegenständen ausgewertet.In summary, it is known from the prior art to generate initialization emissions of acoustic signals from a first object of the two objects in order to determine the relative distance and / or the relative movement between at least two objects, which are received by a second object of the two objects and by means of a evaluation can be recognized as such. Furthermore, it is known from the prior art to generate reaction emissions of acoustic signals from the second object as a direct response to the received acoustic signals of the initialization emissions. The acoustic signals of the reaction emissions from the second object are received by the first object and evaluated to determine the relative distance and/or the relative movement between the two objects.
Nachteilig an der Realisierung klassischer Transponderverfahren im Schall- oder Ultraschallbereich ist die geringe Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls beziehungsweise Ultraschalls im Vergleich zur Übertragung mittels elektromagnetischer Wellen. So beginnen klassische akustische Transponder bereits mit der Abstrahlung von Reaktionsaussendungen, während die Initialisierungssendungen noch nicht vollständig eingetroffen sind. Neben dieser zeitlichen Kollision, die bei einem solchen Transponderverfahren auftritt, finden darüber hinaus zeitliche Kollisionen mit Echos von passiv reflektierenden Objekten statt. Nachteilig ist dabei der hohe Realisierungsaufwand, der bei einer Auswertung der empfangenen akustischen Signale der Reaktionsaussendungen wegen der gleichzeitig beziehungsweise quasigleichzeitig ankommenden empfangenen Echosignale erforderlich ist, die aus passiven Reflektionen der akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen an Umgebungsobjekten stammen. Im normalen Straßenverkehr nutzen mehrere Verkehrsteilnehmer ein und das gleiche Übertragungsmedium. Der erforderliche Aufwand steigt, wenn mehrere Verkehrsteilnehmer in ein und dem gleichen Medium Reaktionsaussendungen auf ein und die gleiche Initialisierungsaussendung generieren sollen. Nachteilig ist weiterhin, wenn jeder Elektro-Akustik-Wandler, der sich an einem Verkehrsteilnehmer befindet, in gleicher Weise auf das Eintreffen jeder Initialisierungsaussendung reagiert.The disadvantage of implementing classic transponder methods in the sound or ultrasonic range is the low propagation speed of sound or ultrasound compared to transmission using electromagnetic waves. Classic acoustic transponders already begin emitting reaction emissions, while the initialization transmissions have not yet fully arrived. In addition to this temporal collision that occurs with such a transponder method, temporal collisions with echoes from passively reflecting objects also take place. The disadvantage here is the high implementation effort that is required when evaluating the received acoustic signals of the reaction emissions because of the received echo signals arriving at the same time or quasi-simultaneously, which come from passive reflections of the acoustic signals of the initialization emissions on surrounding objects. In normal road traffic, several road users use the same transmission medium. The effort required increases if several road users are to generate reaction messages to the same initialization message in the same medium. It is also disadvantageous if every electro-acoustic converter that is located on a road user reacts in the same way to the arrival of each initialization transmission.
Nachteilig an klassischen Transponderverfahren ist weiterhin, dass sie nur für wenige Formen von Initialisierungssignalen geeignet sind. Eine Interoperabilität zwischen verschiedenartigen akustischen Transponderverfahren ist häufig nicht möglich und der Einsatz neuer Technologie, wie aufwändigerer Modulationsverfahren, wird durch bereits vorhandene Transponder nicht unterstützt. Auf öffentlichen Straßen treffen jedoch verschiedenartige Verkehrsteilnehmer zusammen, deren Ausstattung sich häufig stark unterscheiden.Another disadvantage of classic transponder methods is that they are only suitable for a few forms of initialization signals. Interoperability between different types of acoustic transponder methods is often not possible and the use of new technology, such as more complex modulation methods, is not supported by existing transponders. However, different types of road users come together on public roads, and their equipment often differs greatly.
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Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen mindestens zwei Verkehrsteilnehmern, insbesondere zwischen mindestens zwei Fahrzeugen, bereitgestellt, bei dem auf den Empfang von akustischen Signalen, die aus Initialisierungsaussendungen in Form von akustischen Signalen stammen, die von einem ersten Verkehrsteilnehmer ausgesendet wurden, von einem zweiten Verkehrsteilnehmer Reaktionsaussendungen in Form von akustischen Signalen ausgelöst werden, die von dem ersten Verkehrsteilnehmer empfangen und ausgewertet werden. Dabei werden die Reaktionsaussendungen des zweiten Verkehrsteilnehmers nach dem Ablauf mindestens einer den Verkehrsteilnehmern bekannten Verzögerungszeit vorgenommen, die derart lang eingestellt wird, dass von dem ersten Verkehrsteilnehmer empfangene akustische Signale, die aus passiven Reflektionen der Initialisierungsaussendungen des ersten Verkehrsteilnehmers an Umgebungsobjekten stammen, kein Einfluss auf eine von dem ersten Verkehrsteilnehmer vorgenommen Auswertung der mittels mindestens eines Empfängers empfangenen Reaktionsaussendungen des zweiten Verkehrsteilnehmers haben.According to the invention, a method for determining the relative distance and / or the relative movement between at least two road users, in particular between at least two vehicles, is provided, in which the reception of acoustic signals that come from initialization emissions in the form of acoustic signals from one were sent out by the first road user, reaction emissions are triggered by a second road user in the form of acoustic signals, which are received and evaluated by the first road user. The reaction emissions of the second road user are carried out after the expiration of at least one delay time known to the road users, which is set so long that acoustic signals received by the first road user, which come from passive reflections of the initialization emissions of the first road user on surrounding objects, have no influence on one carried out by the first road user to evaluate the reaction emissions from the second road user received by at least one receiver.
Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen mindestens zwei Verkehrsteilnehmern, insbesondere zwischen mindestens zwei Fahrzeugen, bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, die von mindestens einem Verkehrsteilnehmer der zwei Verkehrsteilnehmer erzeugten Initialisierungsaussendungen von akustischen Signalen mittels mindestens eines Empfängers zu empfangen und mittels einer Auswertung als solche zu erkennen und als Antwort auf die empfangenen Initialisierungsaussendungen des mindestens einen Verkehrsteilnehmer Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen zu erzeugen. Ferner ist die Vorrichtung weiter dazu ausgebildet, die Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen mit einer vorbestimmten Signaldauer nach dem Ablauf mindestens einer vorbestimmten und den Verkehrsteilnehmern bekannten Verzögerungszeit zu erzeugen.Furthermore, according to the invention, a device for determining the relative distance and/or the relative movement between at least two road users, in particular between at least two vehicles, is provided, which is designed to detect the initialization emissions of acoustic signals generated by at least one road user of the two road users by means of at least one Receive the receiver and recognize it as such by means of an evaluation and generate reaction emissions of acoustic signals in response to the received initialization emissions from the at least one road user. Furthermore, the device is further designed to to generate the reaction emissions of acoustic signals with a predetermined signal duration after the expiration of at least one predetermined delay time known to the road users.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere anhand der von dem ersten Verkehrsteilnehmer empfangenen akustischen Signale der Rektionsaussendungen des zweiten Verkehrsteilnehmer Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen des ersten Verkehrsteilnehmer nach dem Ablauf mindestens einer den Verkehrsteilnehmern bekannten Verzögerungszeit ausgelöst. Dabei wird diese Verzögerungszeit derartig lange festgelegt, dass die von dem zweiten Verkehrsteilnehmer empfangenen akustischen Signale, die aus passiven Reflektionen der akustischen Signalen der Reaktionsaussendungen des ersten Verkehrsteilnehmers an Umgebungsobjekten stammen, kein Einfluss auf eine von dem zweiten Verkehrsteilnehmer zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen den zwei Verkehrsteilnehmern durchgeführten Auswertung der von dem zweiten Verkehrsteilnehmer mittels mindestens eines Empfängers empfangenen akustischen Signalen der Reaktionsaussendungen des ersten Verkehrsteilnehmers haben.In the method according to the invention, reaction emissions of acoustic signals from the first road user are triggered after the expiration of at least one delay time known to the road users, in particular based on the acoustic signals received from the first road user from the reaction emissions of the second road user. This delay time is set for such a long time that the acoustic signals received by the second road user, which come from passive reflections of the acoustic signals of the first road user's reaction emissions on surrounding objects, have no influence on one used by the second road user to determine the relative distance and / or the relative movement between the two road users is carried out by evaluating the acoustic signals of the reaction emissions from the first road user received by the second road user using at least one receiver.
Mit anderen Worten, solche auf dem Empfang einer Initialisierungsaussendung erzeugten Reaktionsaussendungen und optional auch solche als Reaktion auf den Empfang von Reaktionsaussendungen erzeugten weiteren Reaktionsaussendungen mindestens eines Verkehrsteilnehmers, der die akustischen Signale von aktiv generierten Aussendungen (Initialisierungsaussendungen und/oder Reaktionsaussendungen) mindestens eines anderen Verkehrsteilnehmers und optional einer im akustischen Umfeld vorhandenen Schallquelle empfängt und erkennt, werden jeweils nach dem Ablauf einer fest vereinbarten und den entsprechenden Verkehrsteilnehmern bekannten Verzögerungszeit ausgesandt.In other words, such reaction emissions generated upon receipt of an initialization broadcast and optionally also those further reaction emissions generated in response to the receipt of reaction emissions from at least one road user who receives the acoustic signals from actively generated emissions (initialization emissions and/or reaction emissions) from at least one other road user and optionally receives and recognizes a sound source present in the acoustic environment, are sent out after the expiry of a firmly agreed delay time that is known to the relevant road users.
Durch die Verwendung der fest vereinbarten und zumindest den beteiligten Verkehrsteilnehmern bekannten Verzögerungszeit, kann es nur zu Kollisionen von Reaktionsaussendungen beziehungsweise von weiteren Reaktionsaussendungen solcher Verkehrsteilnehmer kommen, die sich in dem gleichen Abstand zu dem die aktiv generierten Aussendungen von akustischen Signalen erzeugenden Verkehrsteilnehmer befinden.By using the firmly agreed delay time that is known at least to the road users involved, collisions can only occur between reaction emissions or further reaction emissions from such road users who are at the same distance from the road user generating the actively generated emissions of acoustic signals.
Wenn im Verkehr mehrere Verkehrsteilnehmer vorhanden sind, können die Reaktionsaussendungen beziehungsweise die weiteren Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen als Antwort auf die aktiv generierten Aussendungen des diese erzeugenden Verkehrsteilnehmers beziehungsweise der Schallquelle nach dem Ablauf einer fest vereinbarten, zumindest den beteiligten Verkehrsteilnehmern bekannten und insbesondere jeweils unterschiedlichen Verzögerungszeit erzeugt werden.If there are several road users in traffic, the reaction emissions or the further reaction emissions of acoustic signals can be generated in response to the actively generated emissions from the road user or the sound source generating them after the expiry of a firmly agreed delay time that is known at least to the road users involved and in particular is different in each case become.
Durch die Verwendung einer fest vereinbarten, zumindest den beteiligten Verkehrsteilnehmern bekannten und jeweils unterschiedlichen Verzögerungszeit, können in einfacher Weise auch Kollisionen von Reaktionsaussendungen solcher Verkehrsteilnehmer vermieden werden, die sich in dem gleichen Abstand zu dem die aktiv generierten Aussendungen von akustischen Signalen erzeugenden Verkehrsteilnehmer befinden. Anders ausgedrückt, es wird durch die pseudozufällige Verwendung einer jeweils anderen Verzögerungszeit aus einem Satz aus einer allen Verkehrsteilnehmern bekannten Menge von sich deutlich unterscheidenden Verzögerungszeiten erreicht, dass die Kollisionswahrscheinlichkeit der Reaktionsaussendungen auch der sich in einem laufzeitmäßig gleichen Abstand befindlichen Verkehrsteilnehmer statistisch sinkt.By using a firmly agreed delay time that is known at least to the road users involved and is different in each case, collisions of reaction emissions from those road users who are at the same distance from the road user generating the actively generated emissions of acoustic signals can also be easily avoided. In other words, the pseudo-random use of a different delay time from a set of a set of clearly different delay times known to all road users ensures that the collision probability of the reaction emissions of even those road users who are at the same distance in terms of transit time is statistically reduced.
Durch die Verwendung einer fest vereinbarten und zumindest den beteiligten Verkehrsteilnehmer bekannten Verzögerungszeit kann der Verkehrsteilnehmer, der die aktiv generierten Aussendungen von akustischen Signalen veranlasst hat, aus der Laufzeit zwischen dem Zeitpunkt der Veranlassung seiner aktiv generierten Aussendungen und dem Zeitpunkt des Empfangs der akustischen Signalen der als Antwort auf die empfangenen akustischen Signale der aktiv generierten Aussendungen erzeugten Reaktionsaussendungen des anderen Verkehrsteilnehmer auf den Abstand zwischen den beiden Verkehrsteilnehmer in dem Moment des Signalaustausches schließen.By using a firmly agreed delay time that is known to at least the road users involved, the road user who initiated the actively generated emissions of acoustic signals can benefit from the transit time between the time at which their actively generated emissions were initiated and the time at which the acoustic signals were received In response to the received acoustic signals of the actively generated emissions, reaction emissions from the other road user draw conclusions about the distance between the two road users at the moment of signal exchange.
Erfindungsgemäß werden fest vereinbarte Verzögerungszeiten verwendet, die derartig lang sind, dass alle Echos auch von potentiell weit entfernten passiv reflektierenden Objekten aus der Umgebung bereits dichter beim empfangenden Verkehrsteilnehmer sind. Dadurch werden Kollisionen der akustischen Signale der entsprechenden Reaktionsaussendungen mit Echos von passiv reflektierenden Umgebungsobjekten in einfacher Weise auf ein Minimum reduziert. Dadurch, dass während einer erfindungsgemäßen Auswertung der empfangenen akustischen Signalen der Reaktionsaussendungen, keine weitere Auswertung von gleichzeitig oder quasi gleichzeitig empfangenen Echos von passiv reflektierenden Umgebungsobjekten erfolgen muss, reduziert sich der bei der erfindungsgemäßen Auswertung der akustischen Signalen der Reaktionsaussendungen erforderlichen Realisierungsauswand einer entsprechenden Auswerteeinheit erheblich.According to the invention, fixed delay times are used which are so long that all echoes, even from potentially distant passively reflecting objects in the environment, are already closer to the receiving road user. This means that collisions between the acoustic signals of the corresponding reaction emissions and echoes from passively reflecting surrounding objects are easily reduced to a minimum. The fact that no further evaluation of simultaneously or quasi-simultaneously received echoes from passively reflecting surrounding objects has to take place during an evaluation according to the invention of the received acoustic signals of the reaction emissions, reduces the reaction during the evaluation of the acoustic signals according to the invention tion emissions required to implement a corresponding evaluation unit is significant.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Verzögerungszeiten wird ferner die Laut-Leise-Problematik (laute Reaktionsaussendungen gegenüber leisen Echos der passiven Reflexionen) entschärft. Dabei können die entsprechenden Auswerteeinheiten der Verkehrsteilnehmer, die die akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen oder Reaktionsaussendungen anderer Verkehrsteilnehmer empfangen, zunächst auf den Empfang von leisen Echos, die aus passiven Reflektionen der akustischen Signale dieser Initialisierungsaussendungen oder Reaktionsaussendungen stammen, eingestellt werden. Dieselbe Auswerteeinheiten können dann ferner, wenn keine Echos mehr eintreffen, das heißt, nach dem Ablauf der erfindungsgemäßen Verzögerungszeiten, auf den Empfang von lauten akustischen Signale der als Reaktion auf die empfangenen akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen erzeugte Reaktionsaussendungen oder auf den Empfang von lauten akustischen Signale der als Reaktion auf die empfangenen akustischen Signale der Reaktionsaussendungen erzeugte weitere Reaktionsaussendungen eingestellt werden. Damit wird dann die Detektionswahrscheinlichkeit sowohl von leisen Echos als auch von lauten Reaktionsaussendungen erhöht, wodurch die vorhin genannte Laut-Leise-Problematik deutlich entschärft werden kann.By using the delay times according to the invention, the loud-quiet problem (loud reaction emissions versus quiet echoes of passive reflections) is also defused. The corresponding evaluation units of the road users, which receive the acoustic signals of the initialization emissions or reaction emissions from other road users, can first be set to receive quiet echoes that come from passive reflections of the acoustic signals of these initialization emissions or reaction emissions. The same evaluation units can then, when no more echoes arrive, that is, after the delay times according to the invention have expired, respond to the reception of loud acoustic signals from the reaction emissions generated in response to the received acoustic signals of the initialization emissions or to the reception of loud acoustic signals from the Further reaction emissions generated in response to the received acoustic signals of the reaction emissions can be adjusted. This then increases the probability of detection of both quiet echoes and loud reaction emissions, which means that the previously mentioned loud-quiet problem can be significantly defused.
Erfindungsgemäß wird somit ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung akustisch aktiv aussendenden Verkehrsteilnehmern und/oder optional auch von passiv reflektierenden Objekten in der Umgebung von Bewegungshilfsmitteln mittels akustischer Signalen bereitgestellt. Die Bewegungshilfsmittel können beispielsweise als Krankenfahrstühle, Segways, Fahrräder, Elektroautos, andere Fahrzeuge wie beispielsweise Autos, Busse und Lastkraftwagen (LKW) ausgebildet sein. Dabei werden die Bediener des Bewegungshilfsmittels und/oder anderer Verkehrsteilnehmer insbesondere mittels akustischer und/oder optischer Signale über die Verkehrssituation informiert, beziehungsweise gewarnt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ferner die vorgesehene räumliche Bewegung, wie beispielsweise der Geschwindigkeitsverlauf bezüglich eines Koordinatensystems, automatisch durch Bremsen, Beschleunigen sowie Lenken zumindest unterstützend beeinflusst werden. Auch können Einrichtungen, die die Folgen von ungeeigneten Bewegungen im Verkehr, insbesondere von Unfällen, reduzieren, wie beispielsweise Gurtstraffer, Fensterheber, Airbags und/oder Anstelleinrichtungen für Motorhauben, in ihrer Funktionsweise beeinflusst beziehungsweise aktiviert werden. Insbesondere erkennt zumindest ein akustisch aktiver Verkehrsteilnehmer mindestens ein charakteristisches Merkmal der nachrichtentechnisch und/oder funktionsbedingt erzeugten akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen zumindest eines anderen akustisch aktiven Verkehrsteilnehmers und/oder zumindest einer anderen sich in der Umgebung der akustisch aktiven Verkehrsteilnehmer befindlichen Schallquelle und sendet daraufhin nach einer Verzögerungszeit für eine beschränkte Zeit eine akustische Reaktionsaussendung aus, die bevorzugt eine eindeutige Beziehung zu der Initialisierungsaussendung aufweist. Dabei wird mindestens ein charakteristisches Merkmal wie beispielsweise die Signalstärke und/oder der Zeitverlauf der Signalstärke (beispielsweise in Form eines Pulsmusters) und/oder der Zeitverlauf der Signalfrequenz beziehungsweise des Signalfrequenzgemisches verwendet. Erfindungsgemäß reagiert der Verkehrsteilnehmer, der die Initialisierungsaussendung ausgesandt hat, auf den Empfang mindestens einer Reaktionsaussendung in gleicher Weise durch ein Aussenden einer weiteren Reaktionsaussendung. Sowohl die akustisch aktiv aussendenden Verkehrsteilnehmer als auch solche Verkehrsteilnehmer, die die im Umfeld auftretenden akustischen Signale nur empfangen und auswerten, können zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von akustisch aktiv aussendenden Verkehrsteilnehmern und/oder von passiv reflektierenden Objekten aus der Umgebung sowohl die ausgesandten Initialisierungsaussendungen die ausgesandten Reaktionsaussendungen und optional auch die ausgesandten und als Reaktion auf den Empfang von Reaktionsaussendungen erzeugten weiteren Reaktionsaussendungen als auch die dabei jeweils entstehenden Echos von passiv reflektierenden Objekten nutzen.According to the invention, a method is thus provided for determining the position and/or movement of road users actively emitting acoustic signals and/or optionally also of passively reflecting objects in the vicinity of movement aids by means of acoustic signals. The movement aids can be designed, for example, as patient elevators, Segways, bicycles, electric cars, other vehicles such as cars, buses and trucks. The operators of the movement aid and/or other road users are informed or warned about the traffic situation, in particular by means of acoustic and/or optical signals. In the method according to the invention, the intended spatial movement, such as the speed curve with respect to a coordinate system, can also be influenced automatically, at least in a supportive manner, by braking, accelerating and steering. Devices that reduce the consequences of inappropriate movements in traffic, especially accidents, such as belt tensioners, window regulators, airbags and/or adjusting devices for hoods, can also be influenced or activated in their functioning. In particular, at least one acoustically active road user recognizes at least one characteristic feature of the acoustic signals of the initialization emissions of at least one other acoustically active road user and/or at least one other sound source located in the vicinity of the acoustically active road user and then sends it after a delay time emits an acoustic reaction emission for a limited time, which preferably has a clear relationship to the initialization emission. At least one characteristic feature, such as the signal strength and/or the time course of the signal strength (for example in the form of a pulse pattern) and/or the time course of the signal frequency or the signal frequency mixture, is used. According to the invention, the road user who sent out the initialization transmission reacts to receiving at least one reaction transmission in the same way by sending out another reaction transmission. Both the road users who actively emit acoustics and those road users who only receive and evaluate the acoustic signals occurring in the environment can determine the position and/or the movement of road users who actively emit acoustics and/or passively reflecting objects from the environment emitted initialization emissions use the emitted reaction emissions and optionally also the further reaction emissions sent out and generated in response to the reception of reaction emissions as well as the resulting echoes from passively reflecting objects.
Vorzugsweise wird bei mindestens einer zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen mindestens zwei Verkehrsteilnehmern durchgeführten Auswertung der akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen eines initialisierenden Verkehrsteilnehmers und/oder der Reaktionsaussendungen mindestens eines der zwei Verkehrsteilnehmer mindestens ein charakteristisches Merkmal der akustischen Signale dieser Initialisierungsaussendungen und/oder dieser Reaktionsaussendungen, wie vorzugsweise die Signalstärke und/oder der Zeitverlauf der Signalstärke (zum Beispiel im Form eines Pulsmusters) und/oder die Signalfrequenz und/oder der Zeitverlauf der Signalfrequenz oder des Signalfrequenzgemisches der entsprechenden akustischen Signalen, verwendet. Preferably, in at least one evaluation of the acoustic signals of the initialization emissions of an initializing traffic participant and/or the reaction emissions of at least one of the two traffic participants, carried out to determine the relative distance and / or the relative movement between at least two road users, at least one characteristic feature of the acoustic signals of these initialization emissions and / or these reaction emissions, such as preferably the signal strength and / or the time course of the signal strength (for example in the form of a pulse pattern) and / or the signal frequency and / or the time course of the signal frequency or the signal frequency mixture of the corresponding acoustic signals.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dem die Initialisierungsaussendungen erzeugenden Verkehrsteilnehmer ferner bekannt, welche Verzögerungszeit (Delay) zwischen dem Zeitpunkt des Erfüllens des mindestens einen charakteristischen Merkmals der akustischen Signalen seiner Initialisierungsaussendungen und dem Beginn der Reaktionsaussendungen der die akustischen Signalen der Initialisierungsaussendungen empfangenden Verkehrsteilnehmer einhält. Damit kann der initialisierende Verkehrsteilnehmer aus der Gesamtlaufzeit der akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen und der entsprechenden Reaktionsaussendungen auf den Abstand zwischen den beiden Verkehrsteilnehmern schlussfolgern.In the method according to the invention, the road user generating the initialization emissions also knows what delay time between the time when the at least one characteristic feature of the acoustic signals is fulfilled Initialization emissions and the start of the reaction emissions of the road users receiving the acoustic signals of the initialization emissions. This allows the initializing road user to deduce the distance between the two road users from the total running time of the acoustic signals of the initialization emissions and the corresponding reaction emissions.
Um die Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen den Reaktionsaussendungen mehrerer insbesondere auf dieselben Aussendungen eines Verkehrsteilnehmer reagierenden Verkehrsteilnehmer zu reduzieren, werden vorzugsweise einige unterschiedliche Verzögerungszeiten (Delays) aus einem Satz von vereinbarten Verzögerungszeiten für diese Reaktionsaussendungen verwendet.In order to reduce the probability of collision between the reaction emissions of several road users who react in particular to the same emissions from a road user, a few different delay times (delays) from a set of agreed delay times are preferably used for these reaction emissions.
Um die Kollisionswahrscheinlichkeit der akustischen Signalen der Reaktionsaussendungen mehrerer Verkehrsteilnehmer zu reduzieren, ist bei einer besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Signaldauer der akustischen Signale der Reaktionsaussendungen mindestens eines Verkehrsteilnehmers kleiner als ein vorbestimmter Bruchteil der Signaldauer der akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen des initialisierenden Verkehrsteilnehmers (erster Verkehrsteilnehmer).In order to reduce the probability of collision of the acoustic signals of the reaction emissions of several road users, in a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the signal duration of the acoustic signals of the reaction emissions of at least one road user is smaller than a predetermined fraction of the signal duration of the acoustic signals of the initialization emissions of the initializing road user (first road user ).
Insbesondere ist/sind mindestens eine Signaldauer und/oder mindestens eine Frequenz oder mindestens ein Frequenzverlauf der akustischen Signale der Reaktionsaussendungen mindestens eines Verkehrsteilnehmers zumindest den die akustischen Signalen dieser Reaktionsaussendungen empfangenden Verkehrsteilnehmern bekannt.In particular, at least one signal duration and/or at least one frequency or at least one frequency curve of the acoustic signals of the reaction emissions of at least one road user is/are known to at least the road users receiving the acoustic signals of these reaction emissions.
Mit anderen Worten, werden insbesondere auch bei dauerhafter Erfüllung mindestens eines charakteristischen Merkmals der akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen eines Verkehrsteilnehmers nur zeitlich begrenzte Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen von den empfangenden Verkehrsteilnehmern erzeugt. Insbesondere kann die anteilige Sendedauer solcher Reaktionsaussendungen weniger als 1% betragen. Ist beispielsweise das mindestens eine zu erfüllende charakteristische Merkmal der akustischen Signale einer Initialisierungsaussendung die Signalstärke, so kann eine die Initialisierungsaussendung erzeugende Dauerschallquelle eine Reaktionsaussendung, die eine gelegentliche kurzzeitige Wiedergabe (Replay) der Dauerschallquelle umfasst, bewirken.In other words, in particular even if at least one characteristic feature of the acoustic signals of the initialization emissions of a road user is permanently fulfilled, only time-limited reaction emissions of acoustic signals are generated by the receiving road users. In particular, the proportionate transmission duration of such reaction broadcasts can be less than 1%. For example, if the at least one characteristic feature of the acoustic signals of an initialization emission that must be fulfilled is the signal strength, a continuous sound source generating the initialization emission can cause a reaction emission that includes an occasional short-term replay of the continuous sound source.
Um eine weitere Reduzierung der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen den Reaktionsaussendungen mehrerer insbesondere auf dieselben Aussendungen eines Verkehrsteilnehmers reagierenden Verkehrsteilnehmer zu erreichen, werden für diese Reaktionsaussendungen vorzugsweise einige unterschiedliche Reaktionsaussendungsdauern aus einem Satz von vereinbarten Reaktionsaussendungsdauern (Replay-Dauern) verwendet.In order to achieve a further reduction in the probability of collision between the reaction emissions of several road users who react in particular to the same emissions from a road user, a few different reaction emission durations from a set of agreed reaction emission durations (replay durations) are preferably used for these reaction emissions.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den akustischen Signalen der Reaktionsaussendungen mindestens eines Verkehrsteilnehmers Informationen, die diese Reaktionsaussendungen betreffen, aufmoduliert, insbesondere Informationen umfassend die für diese Reaktionsaussendungen verwendete Verzögerungszeit und/oder die Signaldauer und/oder die Signalfrequenz oder der Signalfrequenzverlauf der entsprechenden akustischen Signale.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, information relating to these reaction emissions is modulated into the acoustic signals of the reaction emissions of at least one road user, in particular information comprising the delay time used for these reaction emissions and/or the signal duration and/or the signal frequency or the signal frequency curve of the corresponding acoustic signals.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die akustischen Signale der Reaktionsaussendungen mindestens eines Verkehrsteilnehmers eine eindeutige Beziehung zu den Initialisierungsaussendungen des initialisierenden Verkehrsteilnehmers auf. Vorzugsweise weist die Signalstärke und/oder der Signalverlauf der akustischen Signale der Reaktionsaussendungen mindestens eines Verkehrsteilnehmers eine eindeutige Beziehung zu der Signalstärke und/oder zu dem Signalverlauf der akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen des initialisierenden Verkehrsteilnehmers, die insbesondere einen zeitveränderlichen Frequenzverlauf haben, auf.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the acoustic signals of the reaction emissions of at least one road user have a clear relationship to the initialization emissions of the initializing road user. Preferably, the signal strength and/or the signal curve of the acoustic signals of the reaction emissions of at least one road user has a clear relationship to the signal strength and/or to the signal curve of the acoustic signals of the initialization emissions of the initializing road user, which in particular have a time-varying frequency curve.
Dabei umfassen die akustischen Signale der Reaktionsaussendungen bevorzugt jeweils einen vorbestimmten Signalausschnitt der akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen, wobei die vorbestimmten Signalausschnitte in zeitlich inverser Reihenfolge (umgangssprachlich „rückwärts abspielend“) oder in unveränderter zeitlicher Reihenfolge in der gleichen Wiedergabegeschwindigkeit und/oder in einer anderer Abspielgeschwindigkeit (und damit mit anderer Signalfrequenz als die akustischen Signalen der Initialisierungsaussendungen des initialisierenden Verkehrsteilnehmers) ausgesendet werden. Die veränderte Abspielgeschwindigkeit wird nachrichtentechnisch insbesondere durch die Verwendung einer gegenüber dem Aufnehmen veränderte Samplerate realisiert.The acoustic signals of the reaction emissions preferably each comprise a predetermined signal section of the acoustic signals of the initialization emissions, the predetermined signal sections being in a time-inverse order (colloquially “playing backwards”) or in an unchanged time order at the same playback speed and/or at a different playback speed ( and therefore with a different signal frequency than the acoustic signals of the initialization emissions from the initializing road user). The changed playback speed is implemented in particular by using a different sample rate compared to recording.
Die Verwendung einer anderen Abspielgeschwindigkeit für die akustischen Signale der Reaktionsaussendungen hat den Vorteil, dass die akustischen Signale der Reaktionsaussendungen von den akustischen Signalen der Initialisierungsaussendungen durch Filtern technisch leicht voneinander trennbar sind. Insbesondere wird für die Signalform der akustischen Signale der Reaktionsaussendungen eine durch Codierung bestimmte Signalform verwendet, die beispielsweise mittels einer Zuordnungstabelle oder durch eine Algebra realisiert wird.The use of a different playback speed for the acoustic signals of the reaction emissions has the advantage that the acoustic signals of the reaction emissions can be technically easily separated from one another by filtering from the acoustic signals of the initialization emissions. In particular, a signal form determined by coding is used for the signal form of the acoustic signals of the reaction emissions det, which is realized, for example, by means of an assignment table or by algebra.
Um eine leichte Trennung der akustischen Signale der Reaktionsaussendungen mehrerer insbesondere auf dieselben Aussendungen eines Verkehrsteilnehmers reagierenden Verkehrsteilnehmer, werden für die Abspielgeschwindigkeiten der akustischen Signale dieser Reaktionsaussendungen einige unterschiedliche aus einem Satz von vereinbarten Abspielgeschwindigkeiten verwendet.In order to easily separate the acoustic signals of the reaction emissions from several road users who react in particular to the same emissions from a road user, a few different ones from a set of agreed playback speeds are used for the playback speeds of the acoustic signals of these reaction emissions.
Um eine weitere Reduzierung der Kollisionswahrscheinlichkeit zwischen den Reaktionsaussendungen mehrerer insbesondere auf dieselben Aussendungen eines Verkehrsteilnehmers reagierenden Verkehrsteilnehmer zu erreichen, wird vorzugsweise die Verzögerungszeit, die anteilige Sendedauer, die Reaktionsaussendungsdauer, die Stärke des Signals, die Abspielreihenfolge, und/oder die Abspielgeschwindigkeit vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Nutzungsgrad des akustischen Mediums durch andere Verkehrsteilnehmer und/oder durch andere Schallquellen und/oder in Abhängigkeit von der Eigengeschwindigkeit des aussendenden Verkehrsteilnehmers und/oder von der relativen Position und/oder von der relativen Bewegung anderer Objekte und/oder Verkehrsteilnehmer variiert.In order to achieve a further reduction in the probability of collision between the reaction emissions of several road users reacting in particular to the same emissions from a road user, the delay time, the proportionate transmission duration, the reaction emission duration, the strength of the signal, the playback order, and / or the playback speed are preferably dependent on the degree of use of the acoustic medium by other road users and/or by other sound sources and/or depending on the own speed of the emitting road user and/or on the relative position and/or on the relative movement of other objects and/or road users.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nimmt zumindest ein empfangender Verkehrsteilnehmer die akustischen Signale der aktiven Aussendungen zumindest eines anderen Verkehrsteilnehmers vorzugsweise mittels mindestens zwei Empfangssystemen auf und wertet die Unterschiede der empfangenen akustischen Signale der aktiven Aussendungen bezüglich relativer Position und/oder relativer Bewegung insbesondere anhand der Laufzeitunterschiede, der Dopplerverschiebung, und/oder der Signalstärke aus. Zusätzlich kann dieser Verkehrsteilnehmer bevorzugt auch die bei ihm eintreffenden Echos, das heißt, auch die akustischen Signale, die nach akustischen Aussendungen infolge passiver Reflexion an reflektierenden Objekten entstanden sind, mit auswerten. Dabei werden aus den Signalveränderungen während des Übertragungsweges entweder zumindest die räumliche Beziehung zwischen aussendendem und empfangendem Verkehrsteilnehmer und/oder den passiv schallreflektierenden Objekten bestimmt und/oder eine Aussage über die Relativbewegung zwischen den Verkehrsteilnehmern und/oder den passiv schallreflektierenden Objekten vorgenommen und/oder auf die Verkehrsbedingungen zwischen den Verkehrsteilnehmern, insbesondere auf die Position und/oder die Form der sich dazwischen befindlichen anderen Verkehrsteilnehmer oder ortsfesten Objekte, wie Bäume, und/oder auf die Fahrbahnbeschaffenheit, usw. geschlussfolgert.In the method according to the invention, at least one receiving road user records the acoustic signals of the active emissions of at least one other road user, preferably by means of at least two receiving systems, and evaluates the differences in the received acoustic signals of the active emissions with regard to relative position and/or relative movement, in particular based on the transit time differences Doppler shift, and/or the signal strength. In addition, this road user can preferably also evaluate the echoes that arrive at him, that is, also the acoustic signals that arise after acoustic emissions as a result of passive reflection on reflecting objects. From the signal changes during the transmission path, either at least the spatial relationship between the transmitting and receiving road users and/or the passively sound-reflecting objects is determined and/or a statement is made about the relative movement between the road users and/or the passively sound-reflecting objects and/or on the Traffic conditions between the road users, in particular the position and/or the shape of the other road users or stationary objects in between, such as trees, and/or the condition of the road, etc. are inferred.
Insbesondere kann jeder Verkehrsteilnehmer sowohl Initialisierungsaussendungen von akustischen Signalen vornehmen als auch mit Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen auf die empfangenen akustischen Signale aktiver Aussendungen anderer Verkehrsteilnehmer regieren.In particular, each road user can both carry out initialization emissions of acoustic signals and respond to the received acoustic signals of active emissions from other road users with response emissions of acoustic signals.
Erfindungsgemäß wird auch ein Fahrzeugassistenzsystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des relativen Abstandes und/oder der relativen Bewegung zwischen mindestens zwei Verkehrsteilnehmern, insbesondere zwischen mindestens zwei Fahrzeugen, bereitgestellt.According to the invention, a vehicle assistance system is also provided with a device according to the invention for determining the relative distance and/or the relative movement between at least two road users, in particular between at least two vehicles.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnungen im Detail beschrieben. In der Zeichnungen ist:
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1 eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation, in der ein erster, initialisierender Verkehrsteilnehmer Initialisierungsaussendungen von akustischen Signalen erzeugt, die wiederum bei einem zweiten, die akustischen Signale der Initialisierungsaussendungen empfangenden Verkehrsteilnehmer Reaktionsaussendungen von akustischen Signalen auslöst, -
2 eine schematische Darstellung der Lage des möglichen Dopplerbandes der akustischen Signale einer Reaktionsaussendung eines reagierenden Verkehrsteilnehmers im Vergleich zu der Lage des Dopplerbandes der ursprünglichen akustischen Signale der Initialisierungsaussendung des initialisierenden Verkehrsteilnehmers für eine gegenüber der Aufnahmegeschwindigkeit 1,5-fachen Abspielgeschwindigkeit.
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1 a schematic representation of a traffic situation in which a first, initializing road user generates initialization emissions of acoustic signals, which in turn triggers reaction emissions of acoustic signals from a second road user who receives the acoustic signals of the initialization emissions, -
2 a schematic representation of the position of the possible Doppler band of the acoustic signals of a reaction emission from a reacting road user in comparison to the position of the Doppler band of the original acoustic signals of the initialization emission of the initializing road user for a playback speed that is 1.5 times the recording speed.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Der zweite Verkehrsteilnehmer T2 umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit zumindest einer Empfangseinrichtung 50 zum Empfangen von akustischen Signalen 51, einer Sendeeinrichtung 60 zum Aussenden von akustischen Signalen, sowie zumindest einer Steuereinrichtung 70 zum Detektieren der eintreffenden akustischen Signale 51 anhand von die akustischen Signale 51 charakterisierenden Merkmalen und zur Veranlassung des Aussendens akustischer Signale 71 infolge der eingetroffenen Signale 51 nach einer Verzögerungszeit TD. Die Steuereinrichtung 70 ist insbesondere derartig ausgebildet, dass die von dem zweiten Verkehrsteilnehmer T2 erzeugten akustischen Signale 71, die als Reaktion des zweiten Verkehrsteilnehmers T2 auf die empfangenen und von dem ersten Verkehrsteilnehmer T1 oder einer im Umfeld befindlichen akustischen Signalquelle erzeugten akustischen Signale 51 erzeugt und ausgesendet wurden, von dem ersten Teilnehmer T1 deutlich von den klassischen Echos an passiv reflektierenden Objekten unterschieden und dadurch als Reaktionsaussendungen 71 des zweiten Verkehrsteilnehmers T2, die auf die aktiven Aussendungen von akustischen Signalen 11 des ersten Verkehrsteilnehmers T1 hin vorgenommen wurden, erkannt werden.The second road user T2 includes the
Optional kann ferner der Verkehrsteilnehmer T1, der die ursprüngliche Initialisierungsaussendung 11 generiert hatte, eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) enthalten, die abhängig von den mittels der Empfangseinrichtung 30 empfangenen Signalen 31 erfindungsgemäß weitere Reaktionsaussendungen (nicht dargestellt) generiert, die ebenfalls von den im Umfeld befindlichen Verkehrsteilnehmern, wie beispielsweise der Verkehrsteilnehmer T2, empfangen und ausgewertet werden. Auch können die generierten weiteren Rektionsaussendungen bevorzugt mit weiteren empfangenen akustischen Signalen und/oder mit weiteren über weitere Medien ausgetauschten Signalen, die das Vorhandensein und das Bewegungsverhalten von weiteren Verkehrsteilnehmern und/oder von passiv reflektierenden Objekten charakterisieren, mittels Sensordatenfusion in Verbindung gesetzt werden. Optionally, the road user T1, who had generated the
Ferner kann neben dem ersten Verkehrsteilnehmer T1 auch der zweite Verkehrsteilnehmer T2 eine Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) zur Auswertung der durch die Empfangseinrichtung 50 empfangenen akustischen Signale 51 aufweisen. Schraffiert dargestellt ist das Schallmedium 80, über das die akustisch kommunizierenden Verkehrsteilnehmer T1, T2 miteinander verbunden sind.Furthermore, in addition to the first road user T1, the second road user T2 can also have an evaluation device (not shown) for evaluating the
In der
Bei einer bevorzugten Ausprägung steuert die Steuereinrichtung 70 anhand der empfangenen Signale 51 das Aussenden der Reaktionsaussendungen 71 anhand von Merkmalen der empfangenen Signale 51 der Initialisierungsaussendungen, wie beispielsweise der Signalstärke, des Zeitverhaltens der Signalstärke (zum Beispiel in Form eines Pulsmusters) und/oder des Zeitverlaufs der Signalfrequenz beziehungsweise des Signalfrequenzgemisches. Bei einer bevorzugten weiterentwickelten Ausprägung kann die optional zusätzlich vorhandene Steuereinrichtung (nicht dargestellt) dazu ausgebildet sein, weitere Reaktionsaussendungen (nicht dargestellt) des Verkehrsteilnehmers T1, der ursprünglich die Initialisierungsaussendungen 11 generiert hatte, als Reaktion auf den Empfang der anhand von charakteristischen Merkmalen ausgewerteten akustischen Signale 31 der Reaktionsaussendungen 71 zu erzeugen. Aufgrund der Äquivalenz zu der vorherigen bevorzugten Ausprägung bezüglich der Steuereinrichtung 70 wird darauf im Folgenden nicht mehr gesondert auf die genannte weiterentwickelte Ausprägung bezüglich der zusätzlichen Steuereinrichtung (nicht dargestellt) eingegangen.In a preferred embodiment, the
Die Initialisierungssignale 11 können optional nicht vom Verkehrsteilnehmer T1, sondern von einer anderen, im akustischen Umfeld befindlichen Schallquelle, stammen. Auch können die Initialisierungssignale 11 funktionsbedingten Schall, wie beispielsweise Motorgeräusche oder das Quietschen von Bremsen, oder andere akustische Signale, wie beispielsweise das Piepen von Verkehrsampeln, Tritt- oder Fahrgeräusche, Geräusche von Lüftern an Bauwerken, Baulärm, umfassen.The initialization signals 11 can optionally not come from the road user T1, but from another sound in the acoustic environment source, originate. The initialization signals 11 can also include functional sound, such as engine noises or the squealing of brakes, or other acoustic signals, such as the beeping of traffic lights, footstep or driving noises, noises from fans on buildings, construction noise.
Bei einer bevorzugten Ausprägung sind die Steuereinrichtungen 70 und/oder die optional zusätzlich vorhandenen Steuereinrichtungen bevorzugt dazu ausgebildet, die Dauer TP1 bzw. TP2 der ausgesendeten akustischen Signale 11, 71 und/oder die Häufigkeit mit der die akustischen Signale 11, 71 ausgesendet werden zu begrenzen, beispielsweise auch wenn die charakteristischen Merkmale von empfangenen akustischen Signalen 31, 51 längere Zeit oder sogar dauerhaft erfüllt sind. Vorteilhaft dabei ist, dass das Schallmedium 80 nur anteilig genutzt wird, und somit die Kollisionswahrscheinlichkeit mit akustischen Signalen, die aus Aussendungen weiterer aktiv aussendender Verkehrsteilnehmer stammen, und/oder mit Echos, die infolge von Reflexionen akustischer Signale an passiv reflektierende Objekte entstehen, sinkt. Bisher bewährt hat sich das Verhältnis von Sendedauer zu Sendepausen von 1%. Wenn viele Verkehrsteilnehmer T1, T2 ein und das gleiche Schallmedium 80 nutzen, so enthalten die vielen, zwischen den Verkehrsteilnehmern T1, T2 ausgetauschten akustischen Signale 31, 51 sowie die zugehörigen Echos derart viele, zumeist redundante Informationen, dass eine zuverlässige Umfeldüberwachung auch bei einem Verhältnis von Sendedauern zu Sendepausen pro Elektro-Akustik-Wandler von deutlich unter 1 % bis hin zu unter 0,1 % möglich ist. Auch bei sich nur langsam ändernden Szenen, wie sie beispielsweise während des langsamen Einfahrens in eine Parklücke üblich sind, genügt zumeist eine kleine Sendehäufigkeit. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten und insbesondere, wenn nur wenige akustisch aktive Verkehrsteilnehmer T1, T2 das Medium 80 akustisch beschallen, ist jedoch auch eine größere Häufigkeit von akustischen Aussendungen insbesondere solcher Elektro-Akustik-Wandler (nicht separat dargestellt), deren Ausrichtung vorwiegend entlang der voraussichtlichen Fahrstrecke verläuft, sinnvoll. Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Aufteilung des Schallmediums 80 zum Beispiel durch Frequenz-, Code- und/oder Signalstärkemultiplex möglich ist. Unter diesen Umständen kann auch eine Aussendehäufigkeit pro Elektro-Akustik-Wandler von mehr als 10% sinnvoll sein.In a preferred embodiment, the
Bei einer sehr bevorzugten Ausprägung ist die Verzögerungszeit TD zwischen dem Beginn des Eintreffens eines Initialisierungssignals 51 und dem Beginn des Aussendens eines Reaktionssignals 71, unabhängig von der Signalstärke und unabhängig von einer Signalveränderung infolge einer Dopplerverschiebung. Ferner ist diese Verzögerungszeit TD allen Verkehrsteilnehmern T1, T2, die die akustischen Aussendungen gemäß diesem erfindungsgemäßen Verfahren beziehungsweise Autoreplay-Protokoll zur Bestimmung der Position und/oder Bewegung anderer Verkehrsteilnehmer T2, T1 nutzen, bekannt. Auf diese Weise kann jeder Verkehrsteilnehmer T1, T2, der die im Schallmedium 80 ausgetauschten akustischen Signale aufnimmt, aus den Signallaufzeiten insbesondere zwischen einer Initialisierungsaussendung 11 und einer Reaktionsaussendung 71, wenn sich nur zwei akustisch aktive Verkehrsteilnehmer T1, T2 in dem Schallmedium 80 befinden, beziehungsweise auch aus den Signallaufzeiten zwischen Reaktionsaussendungen 71, wenn sich im Schallmedium 80 mehr als zwei akustisch aktive Verkehrsteilnehmer T1, T2 befinden, auf die räumlichen Beziehungen zwischen den akustisch aktiv agierenden Verkehrsteilnehmern T1, T2 und/oder zwischen den passiv reflektierenden Objekte (nicht dargestellt), die sich im Schalmedium 80 befinden, schlussfolgern.In a very preferred embodiment, the delay time TD between the beginning of the arrival of an
Bei einer weiteren bevorzugten Ausprägung weist die Signalstärke der Initialisierungsaussendung zumindest auf der akustischen Hauptstrahlrichtung eines Elektro-Akustik-Wandlers einen festen Wert oder aber mehrere, deutlich voneinander unterscheidbare und allen Verkehrsteilnehmern T1, T2 bekannte Signalstärkewerte auf.In a further preferred embodiment, the signal strength of the initialization emission has a fixed value or several signal strength values that are clearly distinguishable from one another and known to all road users T1, T2, at least in the main acoustic beam direction of an electro-acoustic converter.
Als Richtcharakteristik wird hier die räumliche Verteilung der Signalstärke bezüglich des Elektro-Akustik-Wandlers bezeichnet. In einer weiteren bevorzugten Ausprägung ist zumindest einem empfangenden Verkehrsteilnehmer T2, T1 die Richtcharakteristik eines sendenden Verkehrsteilnehmers T1, T2 bekannt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass alle Elektro-Akustik-Wandler (nicht separat dargestellt) die gleiche Richtcharakteristik verwenden, oder aber dass in den ausgetauschten Nachrichten, insbesondere in den ausgetauschten akustischen Nachrichten, die Information über die verwendete Richtcharakteristik des sendenden Elektro-Akustik-Wandlers (nicht separat dargestellt) und/oder über die ausgesandte Signalstärke übermittelt werden.The spatial distribution of the signal strength with respect to the electro-acoustic converter is referred to as the directional characteristic. In a further preferred embodiment, the directional characteristic of a sending road user T1, T2 is known to at least one receiving road user T2, T1. This is achieved, for example, by all electro-acoustic converters (not shown separately) using the same directional characteristic, or by the fact that in the exchanged messages, in particular in the exchanged acoustic messages, the information about the directional characteristic used by the sending electro-acoustic Transducer (not shown separately) and/or via the transmitted signal strength.
Bei einer weiteren bevorzugte Ausprägung verändert sich das Verhältnis der Signalstärke der empfangenen Signale 51 der Initialisierungsaussendungen und der empfangenen akustischen Signalen 31 der zugehörigen Reaktionsaussendung 71 und/oder einer weiteren als Reaktion auf eine empfangene Reaktionsaussendung 71 erzeugten Reaktionsaussendung (nicht dargestellt) nach Regeln, die zumindest einigen Verkehrsteilnehmer T1, T2 bekannt sind. Ferner verändert sich dieses Verhältnis bevorzugt unabhängig von der Signalveränderung infolge einer Dopplerverschiebung. Weiterhin sind in den Reaktionsaussendungen 71 bevorzugt Informationen über die Stärke des empfangenen Signals 51 der Initialisierungsaussendungen enthalten. Bei einer bevorzugten Ausprägung ist das Verhältnis zwischen den Signalstärken der Initialisierungsaussendung 11 und der jeweils zugehörigen Reaktionsaussendung 71 beziehungsweise der weiteren als Reaktion auf empfangene Reaktionsaussendungen 71 erzeugten Reaktionsaussendungen (nicht dargestellt) fest. Bei dieser Realisierungsvariante verringert sich die Kollisionswahrscheinlichkeit der Reaktionsaussendungen 71 mit Abnahme der Signalstärke der empfangenen akustische Signale 51 der Initialisierungsaussendung, und in dem Empfangssignal des Verkehrsteilnehmers T1, der die Initialisierungsaussendung 11 ausgestrahlt hatte, ist der Einfluss der Übertragungsdämpfung zwischen den beiden Verkehrsteilnehmern T1, T2 bereits quadratisch als Information enthalten.In a further preferred embodiment, the ratio of the signal strength of the received signals 51 of the initialization emissions and the received
Bei einer alternativen Realisierungsvariante wird die Reaktionsaussendung 71 stets mit größtmöglicher Signalstärke ausgesandt. Die Kollisionswahrscheinlichkeit der Reaktionsaussendungen 71 wird von der Signalstärke der empfangenen akustischen Signalen 51 der Initialisierungsaussendung nicht beeinflusst, die Übertragungsreichweite ist im Vergleich zur vorgenannten Realisierungsvariante höher, weil der Einfluss der Übertragungsdämpfung zwischen den beiden Verkehrsteilnehmern T1, T2 nur einfach und nicht quadratisch enthalten ist.In an alternative implementation variant, the
Bei bekannten Übertragungseigenschaften des Übertragungsmediums 80 kann in einem der vorgenannten Realisierungsvarianten von der Signalstärke auf geometrische Beziehungen zwischen den Verkehrsteilnehmern geschlussfolgert werden, insbesondere, weil die in den Sensoren verwendeten Elektro-Akustik-Wandler üblicherweise durch eine Richtcharakteristik gekennzeichnet sind. So kann unter diesen Bedingungen allein aus der Empfangssignalstärke eines ausgesandten Signals 11, 71, das von einem Verkehrsteilnehmer T1, T2 mit nur mit einem empfangenden Elektro-Akustik-Wandler aufgenommen wird, bereits die Gesamtdämpfung des sendenden und des empfangenden Elektro-Akustik-Wandlers bestimmt werden. Umfasst der Empfänger 30, 50 mindestens zwei empfangende Elektro-Akustik-Wandler (nicht separat dargestellt) und sind die beiden Elektro-Akustik-Wandler laufzeitmäßig voneinander entfernt, kann aus den unterschiedlichen Stärken der Empfangssignale in Verbindung mit den unterschiedlichen Laufzeiten die räumliche Ausrichtung des sendenden Elektro-Akustik-Wandlers des sendenden Verkehrsteilnehmers T1, T2 zum empfangenden Elektro-Akustik-Wandler des Verkehrsteilnehmers T2, T1 von dem die Richtcharakteristik bekannt ist, bestimmt werden. Ist die Position des sendenden Elektro-Akustik-Wandlers an dem sendenden Verkehrsteilnehmer T1, T2 bekannt, kann auf diese Weise allein mittels einer Nachricht die räumliche Beziehung einschließlich der Ausrichtung der Elektro-Akustik-Wandler zueinander und somit der Verkehrsteilnehmer T1, T2 zueinander bestimmt werden.Given known transmission properties of the
Sofern sich die Szene nicht oder nur vernachlässigbar langsam ändert, enthalten nachfolgend ausgetauschte akustische Informationen die räumlichen Beziehungen der sich im Schallmedium 80 befindlichen Verkehrsteilnehmer T1, T2 äquivalent als redundante Informationen, anderenfalls als neue Informationen über die sich ändernden räumlichen Verhältnisse.If the scene does not change or changes only negligibly slowly, subsequently exchanged acoustic information contains the spatial relationships of the road users T1, T2 located in the sound medium 80 equivalently as redundant information, otherwise as new information about the changing spatial conditions.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausprägung werden die durch die Übertragung in dem Schallmedium 80 empfangene Signale 31 einer Initialisierungsaussendung 11 und/oder die durch die Übertragung in dem Schallmedium 80 empfangene Signale 51 einer Reaktionsaussendung 71 anhand von charakteristischen Merkmalen wie die Signalstärke ausgewertet.In a further preferred embodiment, the
Überschreitet beispielsweise die Signalstärke der von dem Verkehrsteilnehmer T2 empfangenen akustischen Signale 51 der Initialisierungsaussendung des Verkehrsteilnehmers T1 oder einer im akustischen Umfeld befindlichen Schallquelle eine vorbestimmte Schwelle, die beispielsweise abhängig von der Signalstärke des Rauschens eingestellt wird, so zeichnet der Verkehrsteilnehmer T2 dieses akustische Signal 51 in einer besonders bevorzugten Ausprägung durch Abtasten als zeitdiskretes Signal auf. Nach einer fest vereinbarten Dauer TD, die unterschiedliche Längen TD1, TD2 aufweisen kann, sendet der zweite Verkehrsteilnehmer T2 zumindest einen fest vereinbarten zeitlichen Ausschnitt aus, beispielsweise den Anfang zumindest eines der zuvor von dem Verkehrsteilnehmer T2 empfangenen und aufgenommenen akustischen Initialisierungssignals 51. Insbesondere wird der auszusendende Signalausschnitt 71 verstärkt, bevorzugt in zeitlich umgekehrter Reihenfolge, was heißt, dass der zuletzt empfangene Signalabschnitt zuerst gesendet wird. Dies geschieht bevorzugt in einer anderen Abspielgeschwindigkeit, was heißt, dass der auszusendende Signalausschnitt 71 auf einer anderen Frequenz gesendet wird. Damit kann dieser wiederum von den akustischen Signalen 11 der Aussendungen des ersten Verkehrsteilnehmers T1 mittels einer Filterung aufwandsarm getrennt werden.For example, if the signal strength of the
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführung weisen die Reaktionsaussendungen 71 von dem Verkehrsteilnehmer T2 und/oder von mindestens einem weiteren Verkehrsteilnehmer (nicht dargestellt) eine eindeutige Beziehung zu den Initialisierungsaussendungen von dem Verkehrsteilnehmer T1 auf. Beispielsweise kann dabei einen Signalausschnitt der Aussendungen von dem Verkehrsteilnehmer T1 in den Reaktionsaussendungen 71 in zeitlich inverser Reihenfolge (umgangssprachlich „rückwärts abspielend“) oder in unveränderter zeitlicher Reihenfolge und wahlweise in gleicher Wiedergabegeschwindigkeit oder in anderer Abspielgeschwindigkeit und damit in anderer Frequenzlage als der von dem Verkehrsteilnehmer T1 ausgesandte Frequenzlage wiedergegeben werden. Das Speichern von Signalausschnitten kann bevorzugt durch Abtasten realisiert werde. Ferner kann dann die Wiedergabe in geänderter Frequenzlage bevorzugt mittels einer veränderten Abspielgeschwindigkeit der Abtastwerte realisiert werden. Alternativ wird die in den Reaktionsaussendungen 71 verwendete Signalform durch eine Codierung bestimmt, was beispielsweise mittels einer Zuordnungstabelle oder durch eine Algebra realisiert werden kann.In a very advantageous embodiment, the
Erfindungsgemäß kann durch eine Variation der Abtastfrequenz beim Senden im Verhältnis zur Abtastfrequenz beim Empfangen die Frequenzlage und die Pulsdauer der Reaktionsaussendungen 71 der auf mindestens ein empfangenes Initialisierungssignal (Initialisierungsnachricht) 51 reagierenden Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise des Verkehrsteilnehmers T2, variiert werden. Beispielsweise wird durch doppelt so schnelles Aussenden der akustischen Signale 71 der Reaktionsaussendungen des zweiten Verkehrsteilnehmers T2 das Schallmedium 80 nur halb so lange benötigt, als wenn dieselben Signale 71 mit der Abspielgeschwindigkeit ausgesendet werden, mit der sie aufgenommen wurden. Befinden sich im Medium 80 neben den Verkehrsteilnehmern T1, T2 insbesondere auch weitere Verkehrsteilnehmer (nicht dargestellt), die erfindungsgemäß anhand einer Auswertung der charakteristischen Merkmalen der empfangenen Signale 51, 31 jeweils das Aussenden von Reaktionsaussendungen 71 oder weiterer Reaktionsaussendungen (nicht dargestellt) initialisieren, so verringert sich aufgrund der Halbierung der jeweiligen Nutzung des Mediums 80 die Kollisionswahrscheinlichkeit der Reaktionsaussendungen im Medium 80. Die Verwendung einer doppelten Signalfrequenz führt aufgrund der frequenzabhängigen Raumdämpfung zu einer geringeren Reichweite dieses Reaktionssignals 71 oder eines weiteren Reaktionssignals (nicht dargestellt) und dadurch auch zu einer Verringerung der räumlichen Kollisionswahrscheinlichkeit von Reaktionsaussendungen. Zusätzlich lassen sich dank der Verdopplung der Signalfrequenz der akustischen Signale 71 der Reaktionsaussendungen gegenüber den akustischen Signalen 11 der Initialisierungsaussendungen diese durch Frequenzfilter leichter voneinander trennen. Entsprechendes gilt für Reaktionsaussendungen (nicht dargestellt) vom Verkehrsteilnehmer T1 infolge von Initialisierungsaussendungen (nicht dargestellt) vom Verkehrsteilnehmer T2.According to the invention, by varying the sampling frequency when transmitting in relation to the sampling frequency when receiving, the frequency position and the pulse duration of the
Dank der fest vereinbarten Verzögerungszeit (Delay) TD kann es nur bei solchen Verkehrsteilnehmern zu Kollisionen von Reaktionsaussendungen kommen, die sich im gleichen Abstand zu dem den akustischen Austausch initiierenden Verkehrsteilnehmern T1 befinden. Bewegen sich die im gleichen Abstand befindlichen Verkehrsteilnehmer mit unterschiedlicher Relativgeschwindigkeit, wird dank des Dopplereffekts der Kollisionseffekt reduziert.Thanks to the firmly agreed delay time TD, collisions of reaction emissions can only occur for those road users who are at the same distance from the road user T1 initiating the acoustic exchange. If road users at the same distance move at different relative speeds, the collision effect is reduced thanks to the Doppler effect.
Dank der fest vereinbarten Verzögerungszeit TD kann der Verkehrsteilnehmer T1, der die Initialisierungsaussendung veranlasst hat, aus der Laufzeit zwischen dem Zeitpunkt der Erzeugung der Initialisierungsaussendungen und dem Zeitpunkt des Empfangs der zugehörigen Reaktionsaussendung auf den Abstand zwischen den beiden Verkehrsteilnehmern T1, T2 im Moment des Signalaustausches schließen. Thanks to the firmly agreed delay time TD, the road user T1 who initiated the initialization transmission can determine the distance between the two road users T1, T2 at the moment of signal exchange from the time between the time the initialization transmissions are generated and the time of receipt of the associated reaction transmission .
Dank der Auswertung von akustischen Signalen anhand des einfachen charakteristischen Merkmals „Signalstärke“ bleibt die im Signal enthaltene Dopplerinformation über die Relativbewegung der Verkehrsteilnehmer (z.B. Fahrzeuge) T1, T2 zueinander erhalten.Thanks to the evaluation of acoustic signals based on the simple characteristic feature “signal strength”, the Doppler information contained in the signal about the relative movement of the road users (e.g. vehicles) T1, T2 to one another is preserved.
Dank der Verwendung der Signalstärke als einfaches charakteristisches Merkmal bei der Auswertung von empfangenen Signalen 51, 31 ist eine Interoperabilität leicht möglich. Das Verfahren lässt sich leicht implementieren. Die reagierenden Verkehrsteilnehmer T1, T2 und/oder die reagierenden weiteren Verkehrsteilnehmer (nicht dargestellt) benötigen für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kein Wissen über den internen Aufbau der ausgesandten Initialisierungsaussendung 11, insbesondere nicht über den zeitlichen Verlauf der Signalfrequenzen oder über den zeitlichen Verlauf der Signalamplitude. Allein ein leicht realisierbarer Schwellwertschalter legt nach einmaligem Überschreiten eines Schwellwertes durch die Signalstärke den Zeitpunkt fest, ab dem ein eingehendes Signal 51, 31 aufgezeichnet wird. Mit leicht realisierbaren Zeitmesseinrichtungen können die Speicherdauer und die Verzögerungszeit TD bestimmt werden. Nach Ablauf der fest vereinbarten Verzögerungszeit TD wird das gespeicherte Signal wieder ausgesandt.Thanks to the use of signal strength as a simple characteristic feature when evaluating received
Eine Interoperabilität verschiedener Verfahren, die beispielsweise durch unterschiedliche Hersteller realisiert werden, ist möglich. Beispielsweise funktioniert das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von der Modulationsart der Initialisierungssignale 11. Beispielsweise kann das eine System preiswerte Amplitudenmodulation, oder sogar Amplitudentastung verwenden, während andere Systeme Frequenzumtastung oder sogar m-äre Frequenzmodulation oder frequenzmodulierter Signale mit kontinuierlichem Frequenzverlauf oder rauschähnliche Signale oder Phasenumtastung, wie beispielsweise Quadraturamplitudenmodulation, verwenden. Ein Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise der Verkehrsteilnehmer T2, der eine Reaktionsaussendung 71 (Replay) auf irgendeine derart modulierte Initialisierungsaussendung erzeugt, bedarf keine Kenntnis über die jeweils verwendete Modulationsart. Somit ist auch eine Aufwärtskompatibilität zwischen verschiedenen Systemen möglich. Beispielsweise kann ein System, das selbst nur Amplitudentastung als Modulationsart einer Initialisierungsaussendung 11 verwendet, auch eine Reaktionsaussendung (Replay) auf den Empfang rauschsignalähnlich modulierter Signale generieren.Interoperability of different processes, for example implemented by different manufacturers, is possible. For example, the method according to the invention works independently of the type of modulation of the initialization signals 11. For example, one system can use inexpensive amplitude modulation, or even amplitude keying, while other systems can use frequency shift keying or even m-ary frequency modulation or frequency modulated signals with continuous frequency response or noise-like signals or use phase shift keying, such as quadrature amplitude modulation. A road user, such as road user T2, who generates a reaction transmission 71 (replay) to any initialization transmission modulated in this way, does not require any knowledge of the type of modulation used. This also enables upward compatibility between different systems. For example, a system that itself only uses amplitude keying as the type of modulation of an
In einer bevorzugten Ausprägung verändert sich die Signalfrequenz zumindest in einem Zeitabschnitt der Initialisierungsaussendung stetig mit der Zeit, das heißt, dass die Initialisierungsaussendung während des genannten Zeitabschnittes Chirpmoduliert ist.In a preferred embodiment, the signal frequency changes continuously over time, at least in a period of time of the initialization emission, that is to say that the initialization emission is chirp-modulated during the said period of time.
Dank der Verwendung der Signalstärke als einfaches charakteristisches Merkmal bei der Auswertung von empfangenen Signale 31, 51 kann bei dem hier beschriebenen Verfahren bevorzugt auch eine Reaktionsaussendung 71 auf das Eintreffen solcher akustischen Signale erzeugt werden, die nicht explizit als Messsignale zur Umfeldüberwachung generiert wurden und unter anderem Motorgeräusche, Trittschall, Quietschen beispielsweise von Fahrrädern oder akustische Signale von Ampeln umfassen. Dieser Effekt ermöglicht weiteren Verkehrsteilnehmern, wie beispielsweise dem Verkehrsteilnehmer T2, sich nicht nur anhand solcher explizit als Messsignale zur Umfeldüberwachung ausgesandten Initialisierungsaussendungen 11 und anhand der dabei entstehenden Echos von passiv reflektierenden Objekten zu orientieren, sondern zusätzlich auch anhand von Reaktionsaussendungen anderer Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise T1, und den dabei entstehenden Echos von passiv reflektierenden Objekten. Auf diese Weise wird das genutzte Medium 80, in dem sich der Schall ausbreitet, bereits bei wenigen Aussendungen 11, 71 mit einer Fülle von Signalen vermessen, die dank der enthaltenen zumeist redundanten Informationen eine rasche zuverlässige Bestimmung von Position und Bewegung der sich im Medium 80 befindlichen Verkehrsteilnehmer T1, T2 und Objekte ermöglichen, auch wenn nur wenige Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise der Verkehrsteilnehmer T2, durch aktives Aussenden von Reaktionsaussendungen 71 beteiligt sind. Dabei ist es auch solchen Verkehrsteilnehmern, die nicht aktiv aussenden sondern nur die eintreffenden akustischen Signale auswerten, wie beispielsweise dem Verkehrsteilnehmer T2, möglich, die Position und die Bewegung der anderen sich im Medium 80 befindlichen Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise des Verkehrsteilnehmers T1, und der sich sonst im Medium 80 befindlichen Objekte zu bestimmen.Thanks to the use of the signal strength as a simple characteristic feature in the evaluation of received
Auch die Verwendung einer Kombination mehrerer charakteristischen Merkmale (Signaleigenschaften), wie der Signalstärke und/oder des Zeitverlaufs der Signalstärke (zum Beispiel in Form der Häufigkeit der Belegung des Mediums 80) und/oder des Zeitverlaufs der Signalfrequenz oder des Signalfrequenzgemisches bei der Auswertung der empfangenen Signale 51, 31ist möglich. So können beispielsweise Reaktionsaussendungen 71 häufiger auf solche Initialisierungsaussendungen 11 generiert werden. Solche häufiger generierten Reaktionsaussendungen 71 können insbesondere mit einer jeweils anderen Abspielgeschwindigkeit wiedergegeben werden oder/und mit einer jeweils anderen Verzögerungszeit TD erzeugt werden und/oder eine jeweils andere Sendedauer TP2 aufweisen und/oder eine jeweils andere Wiedergabereihenfolge aufweisen, wenn sie bevorzugt neben beispielsweise einer Mindestsignalstärke spezielle weitere Signaleigenschaften wie beispielsweise einen speziellen Signalfrequenzverlauf aufweisen.The use of a combination of several characteristic features (signal properties), such as the signal strength and / or the time course of the signal strength (for example in the form of the frequency of occupancy of the medium 80) and / or the time course of the signal frequency or the signal frequency mixture when evaluating the received Signals 51, 31 is possible. For example, reaction broadcasts 71 can be generated more frequently to such initialization broadcasts 11. Such more frequently generated
Die charakteristischen Merkmale der auf diese Weise realisierten Reaktionsaussendungen 71 weisen somit leicht nachvollziehbare Eigenschaften auf. So ist die Gesamtlaufzeit zwischen dem Aussenden der Initialisierungsaussendung 11 und dem Empfang der Reaktionsaussendung 71 unter Berücksichtigung der allen Verkehrsteilnehmern T1, T2 bekannten Verzögerungszeit TD ein Maß für den Abstand der Verkehrsteilnehmer T1, T2. Die Frequenzänderungen sind bei der Berücksichtigung der allen Verkehrsteilnehmern T1, T2 bekannten Regeln der geänderten Abspielgeschwindigkeiten ein Maß für die Relativbewegung der Verkehrsteilnehmer T1, T2 zueinander und die Änderung der Signalstärke ist bei der Berücksichtigung der momentanen Ausbreitungsdämpfung im Medium 80 ein Maß für die Ausrichtung der Verkehrsteilnehmer (Kommunikationspartner) T1, T2 zueinander.The characteristic features of the
Um Kollisionen der Reaktionsaussendungen mit Reflexen von nichtaktiven, das heißt, von reflektierenden Objekten zu vermeiden, sollte entweder eine lange Verzögerungszeit TD verwendet werden, sodass alle Echos von potentiell weit entfernten Objekten bereits dichter beim Empfänger 30 sind und insbesondere zumindest eine Signalform der aktiv ausgesendeten akustischen Signalen 71 der Reaktionsaussendungen verwendet wird, die sich von der Signalform der Echos von passiv reflektierenden Objekten deutlich unterscheidet. Die akustischen Signale 71 der Reaktionsaussendungen können beispielsweise anhand des Zeitverlaufs der Signalfrequenz bei frequenzmodulierten Signalformen oder/und anhand der Signalfrequenz, die insbesondre mittels einer geänderten Abspielgeschwindigkeit erzeugt werden kann, von den Echos von passiv reflektierenden Objekten unterscheidbar sein.In order to avoid collisions of the reaction emissions with reflections from non-active, that is, from reflecting objects, either a long delay time TD should be used, so that all echoes from potentially distant objects are already closer to the
Für eine gute Signaltrennung zwischen den akustischen Signalen 11 von Initialisierungsaussendungen und den akustischen Signalen 71 von Reaktionsaussendungen durch Frequenzfilter genügt für manche Anwendungen bereits eine geringere Frequenzverschiebung- bzw. Änderung der Abspielgeschwindigkeit. Befinden sich in einem Bereich des Schallmediums 80 beispielsweise zwei Fahrzeuge T1, T2 mit absoluten Geschwindigkeiten von 60 km/h, d.h. 17 m/s, so kann die maximale Relativgeschwindigkeit der zwei sich begegnenden Fahrzeugen T1, T2 34 m/s betragen, was eine Dopplerverschiebung von etwa 10% der Signalfrequenz der akustischen Signale 11 der Initialisierungsaussendungen beim Reaktionsempfänger T1 bewirkt.For good signal separation between the
Das Verhältnis von Abspielgeschwindigkeit zu Aufnahmegeschwindigkeit beim Reaktor T2 wird in diesem Rahmen als relative Abspielgeschwindigkeit RA bezeichnet.In this context, the ratio of playback speed to recording speed in reactor T2 is referred to as relative playback speed RA.
Deutlich wird, dass sich beide Bänder DI, DR selbst bei einer Extremwertbetrachtung nicht überschneiden. Für die Beziehung zwischen einer Initialisierungsaussendung und einer zugehörigen Reaktionsaussendung sieht es noch besser aus, da sich beide Bänder in die gleiche Richtung verändern.It becomes clear that both bands DI, DR do not overlap, even when considering extreme values. Things look even better for the relationship between an initialization emission and an associated reaction emission, since both bands change in the same direction.
In Verkehrssituationen, in denen nur wenige akustisch aktive Verkehrsteilnehmer T1, T2 einen Bereich des Schallmediums 80 teilen müssen, empfiehlt sich jedoch auch die Aussendung der akustischen Signale der Reaktionssendungen mit einer niedrigeren Abspielgeschwindigkeit, was einer Verschiebung hin zu niedrigeren Signalfrequenzen entspricht. Aufgrund der geringen Zahl der Verkehrsteilnehmer T1, T2 ist die Kollisionswahrscheinlichkeit der Reaktionsaussendungen trotz der gegenüber der Initialisierungsaussendungen verlängerten Pulsdauer niedrig. Vorteilhaft kann die Wahl der niedrigeren Signalfrequenz dann sein, wenn höhere Reichweiten erzielt werden müssen, da die Raumdämpfung mit der Signalfrequenz zunimmt.In traffic situations in which only a few acoustically active road users T1, T2 have to share an area of the sound medium 80, it is also recommended to send out the acoustic signals of the reaction broadcasts at a lower playback speed, which corresponds to a shift towards lower signal frequencies. Due to the small number of road users T1, T2, the probability of collision of the reaction emissions is low despite the longer pulse duration compared to the initialization emissions. Choosing the lower signal frequency can be advantageous if higher ranges have to be achieved, as the spatial attenuation increases with the signal frequency.
Alternativ macht ein Wechsel der Signalfrequenzen Sinn, um Störern auszuweichen. Diese gilt sowohl für die Initialisierungsaussendungen des initialisierenden Verkehrsteilnehmer T1 als auch für die Reaktionsaussendungen des reagierenden Verkehrsteilnehmers T2.Alternatively, changing the signal frequencies makes sense to avoid interference. This applies both to the initialization emissions from the initializing road user T1 and to the reaction emissions from the reacting road user T2.
Bevorzugt wird somit das Verfahren derart durchgeführt, dass die Wahl der Signalfrequenzen der Initialisierungsaussendungen als auch die relative Abspielgeschwindigkeit RA bei der Wiedergabe (Replay) situationsangepasst stattfinden, jedoch so, dass der jeweilige Verkehrsteilnehmer (Kommunikationspartner) T1, T2 anhand von zuvor vereinbarten Regeln den Wechsel von akustischen Signalen wiedererkennen kann. Beispielsweise wird dies erreicht, indem nur deutlich unterscheidbare Stufen der in der Reaktionsaussendung 71 enthaltenen Bezüge zur Initialisierungsaussendung 11, insbesondere der relativen Abspielgeschwindigkeit, und/oder der unterschiedlichen Verzögerungsdauer TD und/oder der Signallänge gewählt werden.The method is therefore preferably carried out in such a way that the choice of the signal frequencies of the initialization emissions as well as the relative playback speed RA during replay take place in a situation-adapted manner, but in such a way that the respective road user (communication partner) T1, T2 makes the change based on previously agreed rules of acoustic signals. For example, this is achieved by selecting only clearly distinguishable levels of the references contained in the
Berücksichtigt man die Tatsache, dass ein Verkehrsteilnehmer T1, T2 bei der akustischen Umfelddetektion üblicherweise die aktiven Aussendungen zumindest eines anderen Verkehrsteilnehmers T2, T1 mit mindestens zwei Empfangssystemen, die am Verkehrsteilnehmer T1, T2 räumlich verteilt angeordnet sind, aufnimmt, so kann anhand der räumlichen Unterschiede der empfangenen Aussendungen, insbesondere anhand der Laufzeitunterschiede und/oder der Signalstärke und/oder der Signalveränderungen während des Übertragungsweges, zumindest die räumliche Beziehung zwischen dem aussendenden und dem empfangenden Verkehrsteilnehmer T1, T2 bestimmt werden, eine Aussage über die Relativbewegung zwischen dem aussendenden und dem empfangenden Verkehrsteilnehmer T1, T2 vorgenommen werden, auf die Verkehrsbedingungen zwischen dem aussendenden und dem empfangenden Verkehrsteilnehmer T1, T2, insbesondere auf die Position und/oder die Form der sich dazwischen befindlichen anderen Verkehrsteilnehmer und/oder ortsfesten Objekte, wie Bäume, und/oder auf die Fahrbahnbeschaffenheit, geschlussfolgert werden.If one takes into account the fact that a road user T1, T2 usually records the active emissions of at least one other road user T2, T1 with at least two reception systems that are spatially distributed on the road user T1, T2 during acoustic environment detection, then the spatial differences can be used of the received emissions, in particular based on the transit time differences and/or the signal strength and/or the signal changes during the transmission path, at least the spatial relationship between the transmitting and the receiving road users T1, T2 are determined, a statement about the relative movement between the transmitting and the receiving Road users T1, T2 are made on the traffic conditions between the sending and the receiving road users T1, T2, in particular on the position and / or the shape of the other road users in between and / or stationary objects, such as trees, and / or on the Road condition, can be concluded.
Bei einer bevorzugten Ausprägung wird von zumindest einem Verkehrsteilnehmer T2, bei dem mehrere Elektro-Akustik-Wandler (nicht separat dargestellt) auf einen Bereich des Mediums ausgerichtet sind, nicht über jeden Elektro-Akustik-Wandler eine Reaktionsaussendung 71 ausgesandt. Beispielsweise kann nach dem Empfang einer Initialisierungsaussendung 11 eine entsprechende Reaktionsaussendung 71 über den Elektro-Akustik-Wandler ausgesandt werden, über den die akustischen Signale 51 der Initialisierungsaussendung mit größter Signalstärke empfangen wurden, und gleichzeitig oder zeitversetzt, das heißt, nach einer anderen Verzögerungszeit TD, zumindest eine weitere entsprechende Reaktionsaussendung 71 über den Elektro-Akustik-Wandler ausgesandt werden, über den die akustischen Signale 51 der Initialisierungsaussendung mit kleinster Signalstärke empfangen wurden. Weitere Kombinationen sind möglich.In a preferred embodiment, at least one road user T2, in which several electro-acoustic transducers (not shown separately) are aligned with an area of the medium, does not send out a
Bei einer weiteren bevorzugten Ausprägung nimmt mindestens ein Verkehrsteilnehmer der sich im Medium 80 befindlichen Verkehrsteilnehmer T1, T2 abwechselnd verschiedene der zuvor genannten Funktionen an, das heißt, dass sich dieser Verkehrsteilnehmer beispielsweise einmal als initiierender Verkehrsteilnehmer (Initiator) T1 des akustischen Austausches und ein anderes Mal als reagierender Verkehrsteilnehmer (Reaktor), wie beispielsweise der Verkehrsteilnehmer T2, der mit Reaktionsaussendungen 71 auf den Empfang der akustischen Signale 51 einer Initialisierungsaussendung reagiert, verhält. In einer bevorzugten Ausprägung bestätigt ein initiierender Verkehrsteilnehmer (Initiator) T1 den Empfang der akustischen Signale 31 einer von einem reagierenden Verkehrsteilnehmer (Reaktor) T2 zuvor ausgesandten Reaktionsaussendung 71 ebenfalls durch Aussenden einer weiteren Reaktionsaussendung (nicht dargestellt). Auf diese Weise bekommt sowohl der initiierende Verkehrsteilnehmer T1 eine Bestätigung dafür, dass der reagierende Verkehrsteilnehmer T2 die akustischen Signale 51 seiner Initialisierungsaussendung empfangen hat, als auch der reagierende Verkehrsteilnehmer T2 erhält eine Bestätigung des Empfangs der akustischen Signale 31 seiner Reaktionsaussendung durch den initiierenden Verkehrsteilnehmer T1. Solche bestätigten Übertragungen helfen, die in zunehmendem Maß steigenden Zuverlässigkeitsanforderungen bei der Umfeldüberwachung gerecht zu werden.In a further preferred embodiment, at least one road user of the road users T1, T2 located in the medium 80 alternately takes on various of the previously mentioned functions, that is to say that this road user, for example, once acts as the initiating road user (initiator) T1 of the acoustic exchange and another time behaves as a reacting road user (reactor), such as the road user T2, who reacts with
Sowohl die Reaktionsaussendungen 71, als auch die Initialisierungsaussendungen 11 können neben den Informationen zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahren (Replay-Protokoll) auch weitere Informationen, wie beispielsweise zum Fahrdynamikzustand des Fahrzeugs und/oder zur Fahrzeugidentifikation, enthalten.In addition to the information for implementing the method according to the invention (replay protocol), both the
Claims (5)
Priority Applications (3)
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