DE10064754A1 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung eines Geräuschsignals einer Geräuschquelle - Google Patents

Abstract

Für eine sichere Identifizierung von Geräusch- oder Schallsignale erzeugenden Geräuschquellen wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Bestimmung eines Geräuschsignals (S) einer Geräuschquelle (10) das Geräuschsignal (S) erfaßt und anhand von Signaleigenschaften analysiert, wobei das Geräuschsignal (S) mit Geräuschmustern (M) verglichen und anhand des Vergleichs einem Geräuschquellentyp (T) zugeordnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Ge­ räuschsignals einer Geräuschquelle, insbesondere von stationä­ ren und/oder beweglichen Geräuschquellen, z. B. eines Fahrzeugs. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Be­ stimmung des Geräuschsignals.

Zur Einhaltung von gesetzlichen Geräuschgrenzwerten, z. B. beim Starten und Landen von Flugzeugen oder beim Vorbeifahren von Fahrzeugen, sind fahrzeugseitige Maßnahmen zur Geräuschabsen­ kung bekannt, welche den auf die Umgebung einwirkenden Ver­ kehrslärm und den Fahrkomfort verbessern sollen. Beispielsweise sind zur Schallreduktion von Fahrzeugen, z. B. von Straßen-, Schienenfahrzeugen oder Flugzeugen, geräuscharme Abgas- und An­ sauganlagen, weitgehend resonanzfreie Triebwerke, schalldämmen­ de Karosserie bekannt. Nachteilig dabei ist, daß die fahrzeug­ seitigen Maßnahmen zur Geräuschabsenkung und daraus resultie­ rend die Absenkung des Geräuschpegels begrenzt sind. Den Ge­ räuschpegel beeinflussende Maßnahmen oder Umweltbedingungen, wie z. B. geräuscharme Fahrbahn bzw. meteorologische Umgebungs­ bedingungen, werden derzeit nicht im Hinblick auf die Einhal­ tung der Geräuschgrenzwerte berücksichtigt.

Darüber hinaus sind üblicherweise stationäre, passive Meßein­ richtungen zur Erfassung und Überwachung von Immissionswerten, wie z. B. von Benzol-, Ruß-Grenzwerten, vorgesehen. Dabei wird ggf. auch der an diesem Ort der Meßeinrichtung auftretende Schallimmissionswert gemessen. Eine derartige passive, ortsbe­ zogene Schallimmissionsmessung ist dabei nicht für eine Identifizierung von den Geräuschpegel erzeugenden Geräuschquellen ge­ eignet. Darüber hinaus sind über die fahrzeugseitigen Maßnahmen hinausgehenden Maßnahmen zur Geräuschabsenkung nicht ermög­ licht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bestim­ mung eines Geräuschsignals einer Geräuschquelle anzugeben, bei dem besonders einfach und sicher die von der Geräuschquelle verursachte Geräuschemission oder Lärmabstrahlung erfaßt und bestimmt wird. Darüber hinaus ist eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Anordnung anzugeben.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Geräuschsignals einer Geräusch­ quelle, bei dem das Geräuschsignal erfaßt und anhand von Sig­ naleigenschaften analysiert wird, wobei das Geräuschsignal mit Geräuschmustern verglichen und anhand des Vergleichs einem Ge­ räuschquellentyp zugeordnet wird. Durch eine derartige Analyse, insbesondere einer Zeit- und/oder Frequenzanalyse, von Signal­ eigenschaften des erfaßten Geräuschsignals und deren Zuordnung zu der Art der zugrundeliegenden Geräuschquelle ist eine Doku­ mentation von zeitlichen und/oder örtlichen Verhalten der Ge­ räuschquelle ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich können an­ hand des ermittelten Geräuschsignals und dessen zugrundeliegen­ dem Geräuschquellentyps Maßnahmen zur Geräuschminderung oder Geräuschsenkung ausgeführt werden, z. B. können geräuschreduzie­ rende Regelungs- und/oder Steuerungsmaßnahmen bei der Geräusch­ quelle ausgeführt werden.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß zur Ein­ haltung von Lärmgrenzwerten, z. B. in Wohngebieten oder in der Nähe von Krankenhäusern oder in Fabrikhallen, die in dieser Um­ gebung auftretende Schallimmission erfaßt und überwacht werden sollte. Dabei sollte nicht nur der Schallimmissionswert als lo­ kale Größe erfaßt werden. Vielmehr sollte die diesen Schallim­ missionswerte begründende Schall- oder Geräuschquelle bestimmt werden. Dazu wird vorteilhafterweise das erfaßte Geräuschsignal, insbesondere dessen Amplituden- und/oder Frequenzwerte, analysiert und anhand von vorgegebenen Geräuschmustern der zugrundeliegenden Geräuschquelle zugeordnet.

Vorzugsweise werden als Signaleigenschaften Amplitudenwerte und/oder Frequenzwerte des Geräuschsignals ausgewertet. Durch eine derartige zeitliche und/oder örtliche Analyse der Signal­ eigenschaften des Geräuschsignals ist eine Beurteilung der Ge­ räusch- und/oder Störpegel und eine Klassifikation dieser für die betreffende Geräuschquelle ermöglicht. Beispielsweise kann anhand der chronologisch erfaßten Geräuschsignale einer Ge­ räuschquelle und deren Analyse eine Bewegung der Geräuschquelle erfaßt werden. Dazu wird das Geräuschsignal bevorzugt anhand einer Frequenzanalyse unter Berücksichtigung des akustischen Dopplereffekts gemäß folgender Beziehungen korrigiert:

mit f_B = vom Beobachter wahrgenommene Frequenz, z. B. von einem Geräuschsensor erfaßte Frequenz, f_Q = Frequenz der Geräusch­ quelle, v_B = Geschwindigkeit des Beobachters, v_Q = Geschwindig­ keit der Geräuschquelle, c = Schallgeschwindigkeit.

Alternativ kann für eine stationäre Geräuschquelle, z. B. für einen Elektromotor in einer Fertigungshalle, anhand der Beur­ teilung der Amplitude und demzufolge anhand des Geräusch- und Störpegels und deren Vergleich mit Geräuschmustern eine Klassi­ fikation von Funktions- oder Betriebsfehlern oder von Betriebs­ zuständen für die aufgenommenen Geräuschsignale von Luft- oder Körperschall in der Fertigung, z. B. beim Hochlauf des Elektro­ motors, vorgenommen werden.

Zweckmäßigerweise wird die Geräuschquelle optisch erfaßt und a­ nalysiert. Die optische Erfassung der Geräuschquelle ermöglicht eine qualifizierte Auswertung des Geräuschquellentyps. Hier­ durch ist eine eindeutige Zuordnung des Geräuschsignals zu ei­ nem Modell des Geräuschquellentyps, beispielsweise bei einem Fahrzeug das Modell "A-Klasse" oder bei einer Maschine das Mo­ dell "Drehbank" oder "Fräser". Somit ist eine Zuordnung von Ge­ räuschen zu Geräuschquellen mit einer höheren Genauigkeit er­ möglicht.

Für eine Zuordnung des Geräuschsignals einer sich bewegenden Geräuschquelle wird bevorzugtermaßen deren Bewegung bestimmt und anhand der Bewegung das aus der Geräuschquelle resultieren­ de Geräuschsignal korrigiert. Durch eine derartige, die Bewe­ gung der Geräuschquelle berücksichtigende Korrektur des Ge­ räuschsignals ist der Geräuschquellentyp, z. B. der Straßen- o­ der Schienenfahrzeugtyp oder der Flugzeugtyp, identifizierbar. Dazu wird bevorzugtermaßen die akustische Analyse des Geräusch­ signals, insbesondere des Betriebsgeräusches von Fahrzeugen o­ der Flugzeugen, mit einer Geschwindigkeitsanalyse kombiniert. Hierdurch sind Rückschlüsse auf Bewegungs- und/oder Beschleuni­ gungszustände der bewegten Geräuschquelle, z. B. des Fahrzeugs, möglich. Alternativ oder zusätzlich können aus der Bewegung der Geräuschquelle resultierende Wechselwirkungen mit der Umgebung, insbesondere akustische Wechselwirkungen, bestimmt werden.

Vorteilhafterweise wird mindestens ein auf die Geräuschquelle einwirkender Faktor bestimmt, anhand dessen das aus der Geräuschquelle resultierende Geräuschsignal korrigiert wird. Bei­ spielsweise werden als auf die Geräuschquelle einwirkende Fak­ toren klimatische Bedingungen, z. B. Regen, Temperatur, Luft­ feuchtigkeit, Wind, bestimmt. Hierdurch werden beispielsweise bei einer Zuordnung von Geräuschsignalen zu einem Geräuschquel­ lentyp in freier Umgebung und somit in einem offenen Raum die die Geräuschsignale beeinflussenden Störsignale gedämpft bzw. ganz eliminiert. Somit ist eine möglichst genaue Identifizie­ rung des Geräuschquellentyps ermöglicht. Insbesondere können bei einer Auswertung der die Geräuschsignale beinhaltenden Störsignale Rückschlüsse auf momentane Betriebsbedingungen, wie z. B. starker Regen, oder auf Funktions- oder Betriebsfehler, wie z. B. starkes Brummgeräusch bei einem Motor, gezogen werden.

Zweckmäßigerweise werden Position und/oder Umgebungsbedingungen der Geräuschquelle bestimmt, anhand derer das Geräuschsignal korrigiert wird. Durch eine derartige Berücksichtigung des Or­ tes sowie von ortsbezogenen Bedingungen, z. B. Absorptions- und Reflexionsverhältnissen in der Umgebung, ist eine Korrektur des Geräuschsignals bezüglich instationärer Absorptions- und Refle­ xionsverhältnissen verursacht durch die Bewegung der Geräusch­ quelle ermöglicht. Vorzugsweise wird das Geräuschsignal in ei­ nem Datenspeicher hinterlegt. Anhand der chronologisch in dem Datenspeicher hinterlegten Geräuschsignalen und der ggf. erfaß­ ten äußeren Parametern, wie z. B. klimatische Parameter, Ortspa­ rameter, sind vorausschauende oder rückblickende akustische A­ nalysen und/oder Statistiken von Geräuschsignalen, insbesondere von Betriebsgeräuschen von stationären Objekten, wie z. B. von Motoren in einer Fertigungshalle, oder von bewegten Objekten, wie z. B. von Fahrzeugen, ermöglicht. Dabei sind für verschiede­ ne Arten von Fahrzeugen verschiedene Geräuschmuster unter ver­ schiedenen Bedingungen in dem Datenspeicher hinterlegt. Je nach Art und Ausführungen werden diese Geräuschmuster anhand der ak­ tuell erfaßten Geräuschsignale und deren Zuordnung zu einem Ge­ räuschquellentyp aktualisiert und erweitert. Die Erweiterung der Datenbank für die Geräuschmuster umfaßt dabei sowohl klima­ tische, ortsbezogene, typbezogene Änderungen und deren Auswirkungen auf das von der Geräuschquelle ausgehende Schall- oder Geräuschsignal.

Vorteilhafterweise wird das einem Geräuschquellentyp zugeordne­ te Geräuschsignal zur Steuerung und/oder Regelung und/oder In­ formation/Warnung von geräuschreduzierenden Systemen verwendet. Dazu werden die erfaßten und ggf. anhand erfaßter äußerer Para­ meter korrigierten Geräuschsignale einem externen System zur Steuerung und/oder Regelung, z. B. zur geräuschmindernden Last­ regelung eines Fahrzeugs oder zur Notsteuerung eines Objektes bei identifizierten Funktions-, Material- oder Betriebsfehler, zugeführt. Anhand der ermittelten Daten - Geräuschsignale und/oder äußerer Parameter - und anhand der daraus resultieren­ den Analysen oder Statistiken dient das externe System zur Steuerung und/oder Regelung, Information und/oder Warnung, ins­ besondere der Geräuschminderung im Straßenverkehr, beispiels­ weise durch Einflußnahme der Verkehrsführung. Mit anderen Wor­ ten: Kommt es zu einem erhöhten Verkehrsaufkommen und somit zu einer sehr hohen Geräuschintensität im Straßenverkehr, z. B. in einem Wohngebiet, welches anhand der erfaßten Geräuschsignale detektiert und analysiert wird, wird bei einem evtl. vorhande­ nen Verkehrsleitsystem oder einer Lichtsignalsteuerung/­ regelung eine entsprechende Steuerung des Straßenverkehrs zur Geräuschabsenkung ausgeführt. Alternativ kann das System zur Verfolgung von identifizierten Geräuschquellen über eine Ge­ bietsfläche verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der ermittelte Wert des objektbezogenen Geräuschsignals einem Informationssystem des Objekts, z. B. einem Informationssystem eines Fahrzeugs, oder kann der ermittelte Wert des wetterberei­ nigten Geräuschsignals einem Navigationssystem zugeführt wer­ den.

Vorzugsweise wird als Geräuschsignal ein Betriebsgeräusch eines Fahrzeugs erfaßt, wobei anhand der Analyse des Geräuschsignals im Zusammenhang mit einer Geschwindigkeits- und Modellanalyse des Fahrzeugs Bewegungszustand, Fahrzeugtyp und/oder akustische Einflußnahme des Fahrzeugs auf die Umgebung bestimmt wird. Beispielsweise kann einem im Fahrzeug vorhandenen geräuschmindern­ den System zur Lastregelung ein entsprechendes Signal von einem zentralen System zur Einstellung einer geräuschreduzierten Fahrt des Fahrzeugs zugeführt werden.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ei­ ne Anordnung zur Bestimmung eines Geräuschsignals einer Ge­ räuschquelle mit einem Geräuscherfassungssystem zur Erfassung des Geräuschsignals und mit einer Datenverarbeitungseinheit zur Analyse des Geräuschsignals anhand von Signaleigenschaften und zum Vergleich des Geräuschsignals mit Geräuschmustern, wobei anhand des Vergleichs das Geräuschsignal einem Geräuschquellen­ typ zugeordnet wird. Zweckmäßigerweise ist als Geräuscherfas­ sungssystem eine Mehrzahl von Geräuschsensoren vorgesehen. Be­ vorzugt ist ein Netz von Geräuschsensoren, z. B. von richtungs­ empfindlichen Geräuschsensoren, entlang von Fahrwegen, verteilt innerhalb von Ortschaften oder verteilt in einer Fertigungs- o­ der Maschinenhalle angeordnet. Für eine flächenmäßige Erfassung des Geräuschsignals, insbesondere in lärmkritischen Gebieten, z. B. in Wohngebieten oder Gebieten in der Nähe von Krankenhäu­ sern oder in Maschinenhallen, und somit zur Erkennung des sich verändernden Geräuschpegel an verschiedenen Orten sind die mit­ tels des Netzes von Geräuschsensoren erfaßten Geräuschsignale der zentralen Datenverarbeitungseinheit ggf. für eine analyti­ sche Korrektur, z. B. für eine Berücksichtigung des akustischen Dopplereffekts, von klimatischen Einflüssen und/oder von insta­ tionärer Absorptions- und Reflexionseigenschaften, zuführbar.

Zweckmäßigerweise umfaßt die Datenverarbeitungseinheit eine Da­ tenbank mit Geräuschmustern. Beispielsweise sind verschiedene Geräuschmuster für verschiedene Objekte, z. B. für bewegliche Objekte, wie z. B. Straßen-, Schienenfahrzeugen, Flugzeuge, oder für stationäre Objekte, wie z. B. Motoren oder Maschinen in Fer­ tigungshallen, ggf. unter Berücksichtigung von verschiedenen Orte, von verschiedenen klimatischen Bedingungen und/oder einer Bewegung der Geräuschquelle hinterlegt. Anhand der in der Da­ tenbank hinterlegten Geräuschmuster ist eine Identifizierung des Geräuschquellentyps unter Berücksichtigung von das Ge­ räuschsignal beeinflussenden Signalen besonders einfach und si­ cher ermöglicht.

Für eine aktive kontinuierliche Überwachung und Analyse der Ge­ räuschbelastung an einem Ort oder entlang einer Strecke ist vorteilhafterweise ein Datenspeicher zur Hinterlegung des Ge­ räuschsignals vorgesehen. Im Datenspeicher werden die Werte des Geräuschsignals chronologisch beispielsweise in Form von Tabel­ len hinterlegt und somit archiviert. Je nach Art und Ausführung der Funktionalität der Datenverarbeitungseinheit dienen die chronologisch hinterlegten Geräuschpegel des Geräuschsignals zu Analysen und Statistiken, insbesondere zu Lärmstatistiken. Bei­ spielsweise können anhand der hinterlegten Daten Darstellungen zum zeitlichen und/oder örtlichen Verhalten von Geräuschen und Geräuschquellen sowie Darstellung zur Geräuschbelastung ausge­ geben werden.

Zweckmäßigerweise ist ein optisches System zur Erfassung der Geräuschquelle vorgesehen. Beispielsweise dient eine Videokame­ ra zur Aufnahme jenes Ortes, an welchem mindestens ein Ge­ räuschsensor angeordnet ist. Das optische Erfassungssystem dient beispielsweise einer Geschwindigkeitsanalyse eines sich bewegenden Objektes, welches kombiniert mit dem Geräuscherfas­ sungssystem eine kombinierte Auswertung von Geschwindigkeit und einer daraus resultierenden Geräuschentwicklung des betreffen­ den Objektes, z. B. eines Fahrzeugs, ermöglicht. Darüber hinaus ist anhand der Geschwindigkeitsanalyse eine Korrektur des akus­ tischen Geräuschsignals des sich bewegenden Objektes durch Be­ rücksichtigung des akustischen Dopplereffekts gegeben. Alterna­ tiv oder zusätzlich sind zur Geschwindigkeitsanalyse des betreffenden, insbesondere bewegten Objektes beispielsweise In­ duktionsschleifen vorgesehen, welche entlang einer Fahrbahn o­ der entlang einer zu beobachtenden Strecke angeordnet sind.

Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführung der Anordnung ist eine Aufnahmeeinheit zur Erfassung von meteorologischen Daten vorgesehen. Beispielsweise ist eine Aufnahmeeinheit zur Erfas­ sung von Temperatur, Feuchtigkeit, Wind, atmosphärische Schich­ tung, Regen, etc. vorgesehen. Die dabei ermittelten Daten wer­ den der zentralen Datenverarbeitungseinheit zur Berücksichti­ gung dieser Daten bei der Ermittlung des Geräuschsignals, ins­ besondere zur Berücksichtigung der Daten bei der Zuordnung des Geräuschsignals zu dem Geräuschquellentyp, zugeführt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß für eine permanente Überwachung von Schall- und Ge­ räuschimmissionen sowie für eine sichere Identifizierung von lärmverursachenden Geräuschquellen ein Geräuschsignal erfaßt und anhand von Signaleigenschaften derart analysiert wird, daß anhand eines Vergleichs des Geräuschsignals mit Geräuschmustern ein Geräuschquellentyp bestimmt und zugeordnet wird. Durch eine derartige Ermittlung von geräuscherzeugenden Geräuschquellen, z. B. einer brummenden Maschine in einer Motorenhalle oder eines hohen Verkehrsaufkommens im Straßenverkehrs, ist ein Einsatz der Anordnung sowohl in geschlossenen Räumen, z. B. in Werkhal­ len oder Fertigungshallen, oder in der Umgebung, z. B. entlang einer Autobahn, gegeben. Hierbei sind anhand der erfaßten Daten Aussagen über das stationäre, zyklische oder instationäre Ver­ halten von Geräuschquellen in besonders einfacher Art und Weise ermöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeich­ nung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Bestimmung eines Ge­ räuschsignals einer Geräuschquelle mit einem Ge­ räuscherfassungssystem und einer Datenverarbeitungs­ einheit,

Fig. 2 schematisch die Anordnung gemäß Fig. 1 mit einem op­ tischen Erfassungssystem zur Verwendung im Straßen­ verkehr, und

Fig. 3 schematisch die Anordnung gemäß Fig. 1 zur Verwen­ dung in einer Fertigungshalle.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung 1 zur Bestimmung eines Geräuschsignals S mit einem Geräuscherfassungssystem 4 zur Er­ fassung des Geräuschsignals S und mit einer Datenverarbeitungs­ einheit 6 zur Analyse des Geräuschsignals S anhand von Signal­ eigenschaften und zum Vergleich des Geräuschsignals S mit Ge­ räuschmustern M. Anhand des Vergleichs wird das Geräuschsignal S einem Geräuschquellentyp T zugeordnet.

Zusätzlich ist ein optisches System 8 zur Aufnahme eines Bilds B einer das Geräuschsignal S erzeugenden Geräuschquelle 10 und/oder eine Aufnahmeeinheit 12 zur Erfassung von meteorologi­ schen Daten W vorgesehen. Die Datenverarbeitungseinheit 6 um­ faßt eine Analyseeinheit 14 zur Bestimmung einer Bewegung der Geräuschquelle 10, insbesondere zur Bestimmung der Geschwindig­ keit v oder der Beschleunigung der Geräuschquelle 10, anhand des mittels des optischen Systems 8 erfaßten Bildes B der Ge­ räuschquelle 10. Alternativ kann der Analyseeinheit 14 zur Be­ stimmung der Geschwindigkeit v ein Meßsignal von nicht näher dargestellten Induktionsschleifen zugeführt werden. Zur Korrek­ tur des aus einer bewegten Geräuschquelle 10 resultierenden Dopplereffekts des Schall- oder Geräuschsignals S ist eine Kor­ rektureinheit 16 vorgesehen. Anhand der ermittelten Bewegung, insbesondere der ermittelten Geschwindigkeit v oder Beschleuni­ gung, wird das von der Geräuschquelle 10 erzeugte Geräuschsig­ nal S mittels der Korrektureinheit 16 entsprechend korrigiert. Das nach dieser Korrektur vorliegende Geräuschsignal S ist mit Messungen auf einem ortsfesten Rollenprüfstand für Fahrzeuge vergleichbar.

Darüber hinaus werden der Korrektureinheit 16 als auf die Ge­ räuschquelle 10 einwirkende Faktoren die meteorologischen Daten W der Aufnahmeeinheit 12 zugeführt. Somit werden bei der Er­ mittlung des Geräuschsignals S mittels der Korrektureinheit 16 die meteorologischen Daten W berücksichtigt. Mit anderen Wor­ ten: Das Geräuschsignal S wird anhand von erfaßten klimatischen Werten, wie z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Wind, atmosphärische Schichtung, entsprechend korrigiert.

Ferner wird der Korrektureinheit 16 mittels des optischen Er­ fassungssystems 8 oder eines anderen nicht dargestellten exter­ nen Systems, z. B. eines Ortungs- oder Navigationssystem, die momentane Position P der Geräuschquelle 10 zugeführt. Anhand der Information über die momentane Position P werden das Ge­ räuschsignal S beeinflussende Bedingungen, z. B. Absorptions- und Reflexionsverhältnisse, in unmittelbarer Umgebung der Ge­ räuschquelle 10 ermittelt. Die betreffenden Absorptions- und Reflexionsverhältnisse werden bei der Ermittlung des Geräusch­ signals S berücksichtigt.

Das korrigierte Geräuschsignal S wird einer Auswerteeinheit 18 zugeführt. Mittels der Auswerteeinheit 18 werden anhand von Signaleigenschaften des korrigierten Geräuschsignals S. z. B. anhand von Amplitudenwerten und/oder Frequenzwerten, bei einer bewegten Geräuschquelle 10, insbesondere bei einem Fahrzeug, dessen Zündfrequenz, dessen Beschleunigung und/oder dessen Ge­ schwindigkeit bestimmt. Darüber hinaus ist eine Erkennungsein­ heit 20 zur Erkennung des Modells MO des Geräuschquellentyps T, insbesondere zur Erkennung des Fahrzeugsmodells, anhand des er­ faßten Bildes B vorgesehen. Diese Erkennungseinheit 20 greift auf eine Datenbank 25 zu, in welcher Bildmuster für Objekte o­ der Geräuschquellen 10 abgelegt sind. Die Musterbibliothek der Datenbank 25 kann dabei anhand neuer Bilder von Objekten oder Geräuschquellen 10 aktualisiert und erweitert werden.

Zur Ermittlung des Geräuschquellentyps T umfaßt die Datenverar­ beitungseinheit 6 eine Datenbank 22 mit einer Vielzahl von Ge­ räuschmustern M. Je nach Art und Umfang der Datenbank 22 sind verschiedene Geräuschmuster M für das Geräuschsignal S des betreffenden Geräuschquellentyps T hinterlegt. Zum einen können diese Geräuschmuster M von das Geräuschsignal S beeinflussenden Faktoren, z. B. von meteorologischen Daten W, von instationären Absorptions- und Reflexionsverhältnissen in der Umgebung, die durch die Bewegung der Geräuschquelle 10 verursacht werden, be­ reinigt sein. Zum anderen können die Geräuschmuster M ohne Kor­ rektur zum Vergleich des aktuell erfaßten und nicht korrigier­ ten Geräuschsignals S mit diesen hinterlegt sein. Die Datenver­ arbeitungseinheit 6 umfaßt dazu eine Vergleichseinheit 24. An­ hand des Vergleichs des erfaßten und ggf. um beeinflussende Faktoren korrigierten Geräuschsignals S mit den hinterlegten Geräuschmustern M wird das betreffende Geräuschsignal S dem zu­ gehörigen Geräuschquellentyp T zugeordnet. Beispielhaft wird bei einem Fahrzeug als Geräuschquelle 10 mittels der Erken­ nungseinheit 20 das Fahrzeugmodell, z. B. die C-Klasse von Mer­ cedes-Benz, und mittels der Vergleichseinheit 24 anhand des Vergleichs die Motorisierung des identifizierten Fahrzeugmo­ dells und demzufolge der Geräuschquellentyp T, z. B. der CDI- Motor von Mercedes-Benz, identifiziert und dem Geräuschsignal S zugeordnet.

Ein anderes Beispiel wird nachfolgend erläutert: Wenn ein Fahr­ zeug, welches die Geräuschquelle 10 darstellt, einen 4- Zylinder-Ottomotor aufweist und mit konstanter Geschwindigkeit v und dadurch mit konstanter Drehzahl von z. B. 3000 min^-1 be­ wegt wird, so gibt u. a. die Mündung der Abgasanlage ein brum­ mendes Geräuschsignal S ab, das von der Zündfrequenz des Motors dominiert wird. Bei den genannten 3000 min^-1 (= 50 Hz) stellt sich die 2. Motorordnung als Zündfrequenz bei einer Frequenz von 100 Hz ein.

Ein ortsfester Beobachter oder das Geräuscherfassungssystem 4, z. B. ein Mikrofon, nimmt dieses brummende Geräuschsignal S von 100 Hz beim Vorbeifahren des Fahrzeugs infolge des akustischen Dopplereffekts in Form einer steigenden, dann sinkenden Fre­ quenz wahr. Wenn dieser ortsfeste Beobachter 4 aufgrund einer Frequenzanalyse des per Mikrofon 4 erfassten Brummgeräusches S auf die frequenzbestimmende Motordrehzahl rückschließen will, wendet er die Frequenzkorrekturgleichungen an. Dazu wird mittels der Korrektureinheit 16 anhand einer Frequenzanalyse gemäß nachfolgenden Tabelle für verschiedene Bewegungsfälle (Ge­ räuschquelle 10/Beobachter 4) der daraus resultierende akusti­ sche Dopplereffekt bei der Ermittlung des Geräuschsignals S be­ rücksichtigt. In der genannten Tabelle sind die verschiedenen Bewegungsmöglichkeiten von Geräuschquelle 10 und Beobachter 4 durch Pfeile angedeutet. Die Geschwindigkeit der Geräuschquelle 10 ist dabei mit v_Q, die Geschwindigkeit des Beobachters 4 mit v_B und die Schallgeschwindigkeit mit c bezeichnet. Bei der An­ wendung der Formel aus der Tabelle sind v_Q, v_B und c betragsmä­ ßig in die Gleichungen einzusetzen.

Somit sind anhand einer derartigen kombinierten Geschwindig­ keits- und Geräuschanalyse Rückschlüsse auf Bewegungs- und/oder Beschleunigungszustände der bewegten Geräuschquelle 10, z. B. eines Fahrzeugs, ermöglicht. Je nach Art und Ausführung der Funktionalität der Datenverarbeitungseinheit 6 können die mit­ tels der Anordnung 1 erfaßten Daten, wie das Geräuschsignal S, das korrigierte Geräuschsignal S. die meteorologischen Daten W, der Geräuschquellentyp T, das Bild B, einem externen Steue­ rungs- und/oder Regelungssystem, z. B. einem Lastregelungssystem eines Fahrzeugs zur geräuschmindernden Fahrt, einem Verkehrs­ leitsystem zur geräuschreduzierten Verkehrsführung oder einem Steuerungs- und/oder Regelungssystem oder Alarmsystem einer ro­ tierenden Maschine in einer Fertigungshalle, zugeführt werden.

Je nach Art und Ausführung der Datenbank 22 dient diese als Da­ tenspeicher zur Hinterlegung der aktuell erfaßten Daten, z. B. des erfaßten Geräuschsignals S oder der meteorologischen Daten W. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiterer Datenspeicher vorgesehen sein. Anhand der hinterlegten Daten, insbesondere der chronologisch erfaßten und hinterlegten Geräuschsignale S, sind Analysen und Statistiken, z. B. Lärmstatistiken, ermög­ licht.

Fig. 2 zeigt schematisch die Anordnung 1 gemäß Fig. 1, welche entlang einer Fahrbahn 26 angeordnet ist. Das Geräuscherfas­ sungssystem 4 umfaßt eine Mehrzahl von entlang der Fahrbahn 26 angeordneten Geräuschsensoren 28. Als Geräuschsensoren 28 die­ nen beispielsweise richtungsempfindliche Mikrofone. Die Ge­ räuschsensoren 28 sind mit der zentralen Datenverarbeitungsein­ heit 6 mittels einer Datenübertragungseinheit 30, z. B. einem Datenbus oder einer Funkverbindung, verbunden. Zur Bilderfas­ sung der Geräuschquelle 10, z. B. eines in Richtung R auf der Fahrbahn 26 fahrenden Fahrzeugs, ist das optische Erfassungs­ system 8 unterhalb einer Brücke 32 angeordnet. Das optische Er­ fassungssystem 8, z. B. eine Videokamera, ist über die Daten­ übertragungseinheit 30 mit der zentralen Datenverarbeitungsein­ heit 6 verbunden.

Im Betrieb der Datenverarbeitungseinheit 6 wird das Fahrzeug o­ der die bewegte Geräuschquelle 10, welche beispielsweise mit 50 km/h fährt, mittels des optischen Erfassungssystems 8 in Form eines Bilds B erfaßt. Anhand der aufgenommenen Bildfolge B wird mittels der Datenverarbeitungseinheit 6 die Geschwindigkeit v und das daraus resultierende Geräuschsignal S unter Berücksich­ tigung des aus der Bewegung des Fahrzeugs 10 resultierenden a­ kustischen Dopplereffekts ermittelt. Dazu werden die mittels der Geräuschsensoren 28 erfaßten Geräuschsignale S anhand einer Frequenzkorrektur gemäß des akustischen Dopplereffekts korrigiert. Darüber hinaus können Zündfrequenz und deren Obertöne (4., 6., 8., usw. Motorordnungen) anhand des zeitlich und ört­ lich erfaßten Geräuschsignals S ermittelt werden. Alternativ zur Bilderfassung kann die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 10 z. B. mittels eines nicht dargestellten Induktionsschleifensys­ tems in der Fahrbahn 26 ermittelt werden. Aufgrund des Verhält­ nisses der erfaßten Frequenzen der Geräuschsignale S zu der ge­ fahrenen Geschwindigkeit v ist ein diskretes Auswahlkriterium erzeugt, das zusammen mit den z. B. durch Videoanalyse erfass­ ten Fahrzeugtypinformationen und den bekannten Übersetzungsver­ hältnissen der sich im Verkehr befindlichen Fahrzeuge eine ein­ deutige Bestimmung der Fahrzeugmotorisierung und demzufolge des Geräuschquellentyps T zulässt.

Je nach Art und Ausführung der Anordnung 1 kann zusätzlich die Aufnahmeeinheit 12 meteorologische Daten W erfassen, die bei der Korrektur der von den Geräuschsensoren 28 erfaßten Ge­ räuschsignale S berücksichtigt werden. Desweiteren können die erfaßten Daten, z. B. das erfaßte und ggf. korrigierte Geräusch­ signal S, welches durch die Bewegung oder durch das Vorbeifah­ ren des Fahrzeugs 10 erzeugt wird, einem Steuerungs- und/oder Regelungssystem des Fahrzeugs 10 zur Geräuschabsenkung zuge­ führt werden. Alternativ können die mittels der zentralen Da­ tenverarbeitungseinheit 6 ermittelten Daten, z. B. die entlang der Fahrbahn 26 erfaßten Geräuschsignale S. zur Verkehrssteue­ rung dienen. Beispielsweise wird anhand der Analyse der Ge­ räuschsignale S eine durch hohes Verkehrsaufkommen verursachte hohe Geräuschintensität und somit eine Überschreitung des zu­ lässigen Schallimmissionsgrenzwertes in dem betreffenden Gebiet identifiziert. Diese Information kann beispielsweise einem Ver­ kehrsleitsystem zur Geschwindigkeitsbeschränkung oder zur Um­ leitung des Straßenverkehrs zugeführt werden, wodurch eine Ge­ räuschabsenkung in diesem Gebiet bewirkt wird.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Anordnung 1. Dabei ist die Anordnung 1 zur Bestimmung des Geräuschsignals S in einem geschlossenen Raum 30, z. B. in einer Fertigungshalle oder Maschinenhalle, vorgesehen. Anhand der mittels der Ge­ räuschsensoren 28 erfaßten und anhand der Datenübertragungsein­ heit 30 übermittelten Geräuschsignale S ist eine Identifizie­ rung von defekten oder unruhig laufenden Maschinen oder Motoren 10 ermöglicht. Dazu wird das Geräuschsignal S in Analogie zu dem oben beschriebenen Verfahren im Straßenverkehr ggf. von Störsignalen bereinigt bzw. korrigiert. Das Geräuschsignal S wird anhand der Datenverarbeitungseinheit 6 mit den die Maschi­ nen oder Motoren 10 kennzeichnenden Geräuschmustern M vergli­ chen. Anhand des Vergleichs ist eine Zuordnung des Geräuschsig­ nals S zu einer der Maschinen oder Motoren 10 und somit eine I­ dentifizierung der defekten Maschine 10 oder von falschen Ar­ beitsmaterial und/oder falschen Werkzeug ermöglicht.

Claims (21)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Geräuschsignals (S) einer Ge­ räuschquelle (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Geräuschsignal (S) erfaßt und anhand von Signaleigen­ schaften analysiert wird, wobei das Geräuschsignal (S) mit Ge­ räuschmustern (M) verglichen und anhand des Vergleichs einem Geräuschquellentyp (T) zugeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Signal­ eigenschaften Amplitudenwerte und/oder Frequenzwerte des Ge­ räuschsignals (S) ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge­ räuschquelle (10) optisch erfaßt und analysiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewe­ gung der Geräuschquelle (10) bestimmt und anhand der Bewegung das aus der Geräuschquelle (10) resultierende Geräuschsignal (S) korrigiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein auf die Geräuschquelle (10) einwirkender Faktor bestimmt wird, anhand dessen das aus der Geräuschquelle (10) resultie­ rende Geräuschsignal (S) korrigiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Position (P) und/oder Umgebungsbedingungen der Geräuschquelle (10) bestimmt werden, anhand derer das Geräuschsignal (S) korrigiert wird,

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ge­ räuschsignal (S) in einem Datenspeicher (22) hinterlegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das einem Geräuschquellentyp (T) zugeordnete Geräuschsignal (S) zur Steu­ erung und/oder Regelung von geräuschreduzierenden Systemen ver­ wendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Ge­ räuschsignal (S) ein Betriebsgeräusch eines Fahrzeugs erfaßt wird, wobei anhand der Analyse des Geräuschsignals (S) im Zu­ sammenhang mit einer Geschwindigkeitsanalyse des Fahrzeugs Fahrzeugtyp, Bewegungszustand und/oder akustische Einflußnahme des Fahrzeugs auf die Umgebung bestimmt wird.

10. Anordnung (1) zur Bestimmung eines Geräuschsignals (S) ei­ ner Geräuschquelle (10) gekennzeichnet durch ein Geräuscherfassungssystem (4) zur Erfassung des Geräuschsig­ nals (S) und eine Datenverarbeitungseinheit (6) zur Analyse des Geräuschsignals (S) anhand von Signaleigenschaften und zum Ver­ gleich des Geräuschsignals (S) mit Geräuschmustern (M), wobei anhand des Vergleichs das Geräuschsignal (S) einem Geräusch­ quellentyp (T) zugeordnet wird.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Ge­ räuscherfassungssystem (4) eine Mehrzahl von Geräuschsensoren (28) vorgesehen ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten­ verarbeitungseinheit (6) eine Datenbank (22) mit Geräuschmus­ tern (M) umfaßt.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Daten­ speicher (22) zur Hinterlegung des Geräuschsignals (S) vorgese­ hen ist.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein opti­ sches System (8) zur Erfassung der Geräuschquelle (10) vorgese­ hen ist.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnah­ meeinheit (12) zur Erfassung von meteorologischen Daten (W) vorgesehen ist.

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in der Da­ tenbank (22) für unterschiedliche Geräuschquellentypen (T) min­ destens ein spezifisches Geräuschmuster (M) hinterlegt ist.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das korri­ gierte Geräuschsignal (S) an externe Systeme zur Information ü­ bertragbar ist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Datenbank (22) hinterlegten Geräuschmuster (M) von unterschied­ lichen Geräuschquellentypen (T) stationären, zyklischen oder instationären Charakter aufweisen.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge­ räuschsensoren (28) des Geräuscherfassungssystems (4) eine Richtcharakteristik aufweisen.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten­ verarbeitungseinheit (6) eine Datenbank (25) mit Bildmustern (MB) umfaßt.

21. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 20 zur Verwen­ dung in einem Überwachungssystem.