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TECHNISCHES GEBIET
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Das technische Gebiet betrifft im Allgemeinen Fahrzeugkommunikationen, und betrifft insbesondere die Kommunikation zwischen Insassen in einer Kabine eines Fahrzeugs.
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HINTERGRUND
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In Fahrzeugen, wie z.B. Kraftfahrzeugen, sitzen die Insassen oft nach vorne gerichtet in einer oder in mehreren Reihen. Zum Beispiel können der Fahrer und der Passagier in einer vorderen Reihe und zusätzliche Insassen in einer hinteren Reihe sitzen. Wenn die Insassen im Fahrzeug versuchen, miteinander zu sprechen, haben die Insassen der hinteren Reihe oft Schwierigkeiten, die Insassen der vorderen Reihe sprechen zu hören, da kein direkter akustischer Pfad zwischen den nach vorne gerichteten Insassen der vorderen Reihe und den Insassen auf der hinteren Reihe vorhanden ist. Zusätzliche Geräusche in der Fahrzeugkabine aus der Umgebung oder erzeugt, wenn das Fahrzeug fährt, machen es weiter schwierig für Insassen der hinteren Reihe, zu hören, wenn Insassen der vorderen Reihe sprechen. Somit müssen möglicherweise die Insassen der vorderen Reihe lauter sprechen oder den Kopf drehen, um mit den Insassen der hinteren Reihe zu sprechen.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, ein System und ein Verfahren zur Kommunikation in einer Fahrzeugkabine bereitzustellen, das ermöglicht, dass Insassen der vorderen Reihe und Insassen der hinteren Reihe einfacher miteinander kommunizieren. Außerdem ist es wünschenswert, die Kommunikation in einer Fahrzeugkabine zu verbessern, ohne die Sprachqualität zu verschlechtern. Weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen und dem oben angegebenen technischen Gebiet und Hintergrund, offensichtlich.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In einem Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren bereitgestellt, um die Kommunikation zwischen den Insassen in der Kabine eines Fahrzeugs zu erleichtern. Gemäß dem Verfahren wird ein Hauptstrahl, gerichtet auf einen Quellort, geformt, und es wird ein Nullstrahl, gerichtet auf einen Ausgabeort, geformt. Eine hörbare Kommunikation vom sprechenden Insassen wird mit dem Mikrofonarray empfangen, um ein Mikrofonsignal zu erzeugen. Das Mikrofonsignal wird räumlich auf Grundlage des Hauptstrahls und des Nullstrahls gefiltert, um ein Beamformer-Ausgabesignal zu erzeugen, das dann über den Lautsprecher ausgestrahlt wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein System bereitgestellt, um die Kommunikation zwischen den Insassen in eine Kabine eines Fahrzeugs zu erleichtern. Das System umfasst eine elektronische Steuereinheit mit einem Prozessormodul und einem Speicher. Ein Mikrofonarray empfängt eine hörbare Kommunikation vom sprechenden Insassen und erzeugt ein Mikrofonsignal auf Grundlage der hörbaren Kommunikation. Ein Lautsprecher mit einem Ausgabeort strahlt ein Beamformer-Ausgabesignal aus. Ein Beamforming-Modul mit einem Prozessormodul und einem Speicher formt einen Hauptstrahl, der auf einen Quellort gerichtet ist, und einen Nullstrahl, der auf einen Ausgabeort gerichtet ist. Ein räumlicher Filter auf Grundlage des Hauptstrahls und des Nullstrahls wird auf das Mikrofonsignal angewendet, um das Beamformer-Ausgabesignal zu erzeugen, das dann vom Lautsprecher ausgestrahlt wird.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst ein Fahrzeug eine Kabine mit einem System, um die Kommunikation zwischen den Insassen in der Kabine zu erleichtern. Das System umfasst eine elektronische Steuereinheit mit einem Prozessormodul und einem Speicher. Ein Mikrofonarray empfängt eine hörbare Kommunikation vom sprechenden Insassen und erzeugt ein Mikrofonsignal auf Grundlage der hörbaren Kommunikation. Ein Lautsprecher mit einem Ausgabeort strahlt ein Beamformer-Ausgabesignal aus. Ein Beamforming-Modul mit einem Prozessor und einem Speicher formt einen Hauptstrahl, der auf einen Quellort gerichtet ist, und einen Nullstrahl, der auf den Ausgabeort gerichtet ist. Ein räumlicher Filter auf Grundlage des Hauptstrahls und des Nullstrahls wird auf das Mikrofonsignal angewendet, um das Beamformer-Ausgabesignal zu erzeugen, das dann vom Lautsprecher ausgestrahlt wird.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die exemplarischen Ausführungsbeispiele werden nun zusammen mit den folgenden Figuren beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen ähnliche Elemente angeben, und wobei
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1 einen akustischen Pfad in einer Kabine eines Fahrzeug gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht;
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2 das Kommunikationssystem gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zur Kommunikation mit dem in 2 gezeigten System veranschaulicht;
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4 die Kommunikation gemäß einem weiteren exemplarischen Ausführungsbeispiel veranschaulicht; und
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5 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zur Kommunikation mit dem in 4 gezeigten System, veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich exemplarischer Art und ist nicht dazu beabsichtigt, die Anwendung und die Verwendungen zu begrenzen. Außerdem besteht keine Absicht, von einer ausdrücklichen oder implizierten Theorie gebunden zu sein, die in dem/der vorhergehenden technischen Gebiet, Hintergrund, kurzen Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargelegt wird. Es sollte davon ausgegangen werden, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugsnummern ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Wie hier verwendet bezieht sich der Ausdruck Modul auf jede Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponente, Verarbeitungslogik und/oder Verarbeitungsgerät, einzeln oder in Kombination, darin eingeschlossen, ohne Einschränkung: Ein Application Specific Integrated Circuit (ASIC), eine elektronische Schaltung, ein Prozessor (geteilt, dediziert oder als Gruppe), und ein Speicher, der ein oder mehrere Software- und/oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktion bereitstellen.
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Unter Bezugnahme die Figuren, in denen gleiche Nummern gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten angeben, wird hier ein Fahrzeug 100 mit einer Kabine 102 und einem Kommunikationssystem 110 gezeigt. In den exemplarischen Ausführungsbeispielen ist das Fahrzeug 100 ein Kraftfahrzeug (nicht getrennt nummeriert). Jedoch kann das Kommunikationssystem 110 in anderen Arten von Fahrzeugen 100 oder in Nicht-Fahrzeug-Anwendungen implementiert und/oder verwendet werden. Zum Beispiel umfassen andere Fahrzeuge 100, sind jedoch nicht beschränkt auf, Flugzeuge, Raumfahrzeuge, Busse, Züge usw. Wie in 2 und 4 gezeigt, umfasst das Kommunikationssystem 110 eine elektronische Steuereinheit 112 mit einem Prozessormodul 114 und einem Speicher 116, ein Mikrofonarray 120, ein Beamforming-Modul 130 und einen Lautsprecher 140.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein exemplarisches Fahrzeug 100 die Kabine 102. Die Kabine 102 nimmt einen oder mehrere Insassen 150–153 auf, wie z.B. den Fahrer 150 und Passagiere 151–153. In einem Beispiel sitzen der Fahrer 150 und der Passagier 151 des vorderen Sitzes in einer vorderen Reihe der Kabine 102 und die Passagiere des hinteren Sitzes 152, 153 sitzen in einer hinteren Reihe der Kabine 102. Ein Fachmann erkennt, dass diese Aufstellung lediglich exemplarisch ist, da das Fahrzeug 100 jede Anzahl von Reihen und jede Anzahl von Insassen, die in diesen Reihen angeordnet sind, umfassen kann.
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Wie von einem exemplarischen natürlichen akustischen Pfad 104 gezeigt, reflektiert, wenn der Fahrer 150 nach vorne gerichtet ist und spricht, der natürliche akustische Pfad 104 vom Fahrer 150 um die Kabine 102, bevor er beim Passagier 152 des hinteren Sitzes ankommt. An jedem Reflexionspunkt um den akustischen Pfad 104 schwächt sich die Stimme des Fahrers ab, so dass die Lautstärke der Stimme, die von den Passagieren 152, 153 des hinteren Sitzes gehört wird, geringer als die Lautstärke ist, mit der vom Fahrer 150 gesprochen wird. Dementsprechend können die Passagiere 152, 153 des hinteren Sitzes Schwierigkeiten haben, den Fahrer 150 oder der Passagier 151 des vorderen Sitzes sprechen zu hören.
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Die meisten modernen Fahrzeuge 100 sind mit einem Mikrofonarray 120 ausgestattet, um hörbare Befehle und Kommunikationen von den Insassen in der Kabine 102 aufzunehmen. In einem Beispiel wird ein Mikrofonarray 120 verwendet, um hörbare Befehle und Kommunikationen vom Fahrer 150 zu empfangen. In einem Beispiel empfängt das Mikrofonarray 120 hörbare Befehle, um dem Fahrer 150 zu ermöglichen, mit einem oder mit mehreren Fahrzeugsystemen wie z.B. Telekommunikationssystemen, Infotainment-Systemen usw. über einen Fahrzeugkommunikationsbus zu kommunizieren. Die hörbaren Befehle können mit den Fahrzeugsystemen über den Kommunikationsbus verteilt oder weiter verarbeitet werden, um das Echo zu reduzieren, Umgebungsgeräusche zu entfernen usw., wie Fachleuten bekannt ist.
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Fahrzeuge umfassen im Allgemeinen auch mindestens einen Lautsprecher 140, der innerhalb der Kabine 102 angeordnet ist. Der Lautsprecher 140 steht über den Kommunikationsbus mit Fahrzeugsystemen in Kommunikation und wird verwendet, um verstärkte Audiosignale 142 von den Fahrzeugsystemen (nicht gezeigt) auszustrahlen. Zum Beispiel können die Lautsprecher 140 verwendet werden, um Musik zu spielen oder eine Telefonkonversation während eines Freisprechanrufs auszustrahlen.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Ausführungsbeispiel des Kommunikationssystems 110 bereitgestellt. Ein Fahrzeug 100 umfasst eine Kabine 102 und eine Vielzahl von Insassen 150–153, die innerhalb der Kabine 102 sitzen. Der Fahrer 150 und der Passagier des vorderen Sitzes 151 sitzen in der vorderen Reihe der Kabine 102, und die Passagiere des hinteren Sitzes 152, 153 sitzen in der hinteren Reihe der Kabine 102. Ein Fachmann erkennt, dass diese Aufstellung lediglich exemplarisch ist, da das Fahrzeug 100 jede Anzahl von Reihen und jede Anzahl von Insassen, die in diesen Reihen angeordnet sind, umfassen kann.
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Das Kommunikationssystem 110 umfasst eine elektronische Steuereinheit 112, ein Mikrofonarray 120 ein Beamforming-Modul 130 und einen Lautsprecher 140. Während die Komponenten des Kommunikationssystems 110 der Einfachheit halber in Kommunikation durch eine einfache Verbindung dargestellt sind, erkennt ein Fachmann, dass das Kommunikationssystem 110 über einem Fahrzeugkommunikationsbus implementiert sein kann, wie z.B. einem CAN Bus, FlexRay, A2B Bus oder anderen bekannten Kommunikationsbussen.
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Die elektronische Steuereinheit 112 überträgt und empfängt Daten innerhalb des Kommunikationssystems 110 und weist ein Prozessormodul 114 und einen Speicher 116 auf. Das Prozessormodul 114 führt Rechenvorgänge durch und greift auf elektronische Daten zu, die im Speicher 116 abgelegt sind.
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Das Mikrofonarray 120 umfasst mindestens zwei Mikrofone 122 und empfängt hörbare Kommunikationen von innerhalb der Kabine 102 und erzeugt ein Mikrofonsignal daraus. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Kommunikationssystems 110 sind die Mikrofone 122 in dem Mikrofonarray 120 benachbart zueinander in der Kabine 102 angeordnet. Ein Fachmann erkennt, dass die Mikrofone in dem Mikrofonarray 120 eine Phasen-Sensoranordnung formen und sich daher angemessen nahe aneinander befinden sollten. Die genaue Aufstellung der Mikrofone in der Anordnung sollte derart sein, dass sie ein Mikrofonarray 120 formt, im Gegensatz zu zwei entfernten Mikrofonen.
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Adaptives Beamforming oder räumliche Filterung ist eine Technik, die Sensoranordnungen verwendet, um Richtungssignal-Übertragung oder -Empfang bereitzustellen. Durch die Verwendung einer Phasenanordnung werden Signale bei bestimmten Winkeln einer konstruktiven Interferenz unterzogen, während Signale bei anderen Winkeln einer destruktiven Interferenz unterzogen werden. Auf diese Weise stellt Beamforming ein Verfahren bereit, um einen räumlichen Filter zu konstruieren, um selektiv die Amplitude von Signalen zu erhöhen, die bei einigen Winkeln empfangen werden, während gleichzeitig die Amplitude von Signalen reduziert wird, die bei anderen Winkeln empfangen werden.
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Das Beamforming-Modul 130 dieses Ausführungsbeispiels ist ein digitaler Beamformer mit einer adaptiven oder Phasenanordnung. Das Beamforming-Modul 130 formt einen Hauptstrahl 134, der auf den Quellort gerichtet ist, und einen Nullstrahl 136, der auf den Ausgabeort gerichtet ist. Der Quellort und der Ausgabeort sind dynamisch (d.h. über ein Zeitintervall) durch digitalen Beamformer mit adaptiver oder Phasenanordnung 130 identifiziert.
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Der Beamformer 130 zusammen mit dem Mikrofonarray 120 identifiziert den Quellort und den Ausgabeort. Zum Beispiel kann das Mikrofonarray 120 verwendet werden, um den Quellort und den Ausgabeort unter Verwenden des Verfahrens der Zeitdifferenz der Ankunftsrichtung (DOA) zu identifizieren. Wenn das Mikrofonarray 120 mindestens zwei Mikrofone 122 umfasst, können der Quellort und der Ausgabeort unter Verwenden der Kreuzkorrelations-Funktion zwischen den Signalen identifiziert werden, die von jedem Mikrofon 122 des Mikrofonarrays empfangen werden. Ein Fachmann erkannt, dass verschiedene Techniken unter Verwenden des Mikrofonarrays 120 und des Beamformers 130 eingesetzt werden können, um den Quellort und den Ausgabeort zu identifizieren, darin eingeschlossen die interaurale Zeitdifferenz und die Triangulierung.
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Der Quellort und der Ausgabeort können auch durch den Beamformer 130 durch die Maximierung der Ausgabeenergie des Beamformer-Ausgabesignals 138 identifiziert werden, die den Fachleuten bekannt sind. Der Beamformer 130 kann weiter Algorithmen verwenden, wie z.B. den Linear Constrained Maximum Variance(LCMV)-Algorithmus, um den Quellort und den Ausgabeort zu schätzen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist mindestens eine des Quellorts und des Ausgabeorts vorbestimmt, und der verbleibende Ort wird vom Beamformer 130 geschätzt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel stellt ein Fahrzeugsensor (nicht gezeigt) wie z.B. ein Sitzsensor Information mit Bezug auf dem Ort der Insassen des vorderen Sitzes 150, 151 dem Kommunikationssystem 110 zur Verfügung. Zum Beispiel kann ein Sitzsensor verwendet werden, um zu bestimmen, ob sich ein Passagier des vorderen Sitzes 151 in der Kabine 102 befindet. Der Sensor kann auch Information mit Bezug auf den Ort Fahrers 150 auf dem Sitz bereitstellen.
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Das adaptive Beamforming wird durch Filtern und Verarbeiten des Mikrofonsignals von dem Mikrofonarray 120 und Kombinieren der Beamforming-Ausgaben erzielt. Nachdem der Quellort und der Ausgabeort bekannt sind, kann das Beamforming-Modul 130 verwendet werden, um das gewünschte Signal zu extrahieren und Interferenzsignale gemäß ihrem räumlichen Ort zurückzuweisen. Auf diese Weise verarbeitet das Kommunikationssystem 110 Signale, die von dem Mikrofonarray 120 empfangen wurden, um gewünschte Kommunikationen wie z.B. die Stimme des Fahrers 150 zu extrahieren, während unerwünschte Signale wie z.B. akustische Rückkopplungen vom Lautsprecher 140 zurückgewiesen werden.
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In einem Ausführungsbeispiel ist ein Beamforming-Modul 130 für jeden Insassen oder jeden Quellort in der Kabine 102 vorhanden. Zum Beispiel werden in den gesamten Figuren zwei Insassen 150, 151 in der vorderen Reihe der Kabine 102 gezeigt. Dementsprechend weist das Kommunikationssystem 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei Beamforming-Module 131, 132 auf, eines für jeden Insassen der vorderen Reihe, deren Stimme über das Kommunikationssystem 110 ausgestrahlt wird. Die Ausgaben von den Beamforming-Modulen 131, 132 werden kombiniert, um das Beamformer-Ausgabesignal 138 zu erzeugen. Ein Fachmann erkannt, dass es wünschenswert ist, über ein Beamforming-Modul 130 für jeden Quellort zu verfügen, und somit können zusätzliche Beamforming-Module 130 verwendet werden, um über eine isolierte Signalverstärkung an zusätzlichen Quellorten mit Bezug auf die exemplarischen Ausführungsbeispiele zu verfügen.
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Der Lautsprecher 140 wird verwendet, um das Beamformer-Ausgabesignal 138 vom Kommunikationssystem 110 und anderen Fahrzeugsystemen (nicht gezeigt) auszustrahlen. Während die Figuren der Einfachheit halber einen einzigen Lautsprecher 140 darstellen, sind in zusätzlichen Ausführungsbeispielen zahlreiche Lautsprecher 140 um die Kabine angeordnet. Ein Fachmann erkannt, dass es wünschenswert ist, über einen Nullstrahl 136 für jeden Ausgabeort zu verfügen. Daher können zusätzliche Nullstrahlen 136 verwendet werden, um eine isolierte Signaldämpfung an zusätzlichen Ausgabeorten mit Bezug auf die exemplarischen Ausführungsbeispiele bereitzustellen.
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Nun unter Bezugnahme auf 3 und unter weiterer Bezugnahme auf 2, veranschaulicht ein Flussdiagramm ein bevorzugtes Verfahren, durchgeführt durch das Kommunikationssystem 110 von 2 gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie im Lichte der Offenbarung zu sehen ist, ist die Reihenfolge des Betriebs innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequenzielle Ausführung beschränkt, wie in 3 veranschaulicht, sondern kann in einer oder in mehreren variierenden Reihenfolgen durchgeführt werden, wie anwendbar und gemäß den Anforderungen einer bestimmten Anwendung.
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In einem exemplarischen Ausführungsbeispielwerden das Kommunikationssystem 110 und das Verfahren durchgeführt, wenn das Kommunikationssystem 110 von einem Insassen durch ein Fahrzeugsystem wie z.B. einen Knopf oder eine Fahrzeugschnittstelle (nicht gezeigt) aktiviert wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren geplant sein, um auf Grundlage von vorbestimmten Ereignissen durchgeführt zu werden, und/oder kann ununterbrochen während des Betriebs von Fahrzeug 100 durchgeführt werden.
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Bei 300 beginnt das Kommunikationssystem 110 die Routine. Im exemplarischen Ausführungsbeispiel von 2 ist der Fahrer 150 der sprechende Insasse, jedoch kann der Passagier 151 des vorderen Sitzes der sprechende Insasse sein. Bei 310 wird ein Hauptstrahl 134 durch den Beamformer 130 geformt und auf den Quellort gerichtet. Bei 320 wird ein Nullstrahl 136 geformt und auf einen Ausgabeort gerichtet. Ein Fachmann erkannt, dass die Reihenfolge des Erzeugens und Ausrichtens des Hauptstrahls 134 (310) und des Nullstrahls 136 (320) vertauscht werden kann, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, solange die Strahlen erzeugt und auf ihre entsprechenden Orte und gerichtet werden. Zusätzlich, wie oben in Einzelheiten angegeben, können einer oder beide des Quellorts und des Ausgabeorts im Speicher 116 vorbestimmt und abgelegt sein, um vom Beamformer 130 bei 310 und 320 verwendet zu werden.
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Bei 330 wird eine hörbare Kommunikation vom sprechenden Insassen von den Mikrofonen 122 des Mikrofonarrays 120 empfangen, um ein Mikrofonsignal 137 zu erzeugen. Bei 340 filtert und verarbeitet die elektronische Steuereinheit 112 das Mikrofonsignal 137 unter Verwenden eines räumlichen Filters vom Beamforming-Modul 130 als eine Funktion des Hauptstrahls 134 und des Nullstrahls 136, um ein Beamformer-Ausgabesignal 138 zu erzeugen. Bei 350 wird das Beamformer-Ausgabesignal 138 über den Lautsprecher 140 in der Kabine 102 als die ausgestrahlte Kommunikation 142 ausgestrahlt. Bei 360 endet die Routine und der Betrieb startet erneut, solange das Kommunikationssystem 110 aktiv ist.
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Ein Fachmann erkannt, dass bei 340 eine zusätzliche Filterung und Verarbeitung auftreten kann, um die Qualität des Beamformer-Ausgabesignals 138 zu verbessern. Zum Beispiel können auch eine Geräuschreduzierung, eine Echounterdrückung und eine dynamische Verstärkung auf Grundlage von Geräuschen in der Kabine 102 durchgeführt werden.
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Auf diese Weise verwendet das Kommunikationssystem 110 das Mikrofonarray 120, die elektronische Steuereinheit 112 und das Beamforming-Modul 130, um räumlich Signale zu filtern, die dann in der Kabine 102 ausgestrahlt werden. Der Hauptstrahl 134, gerichtet auf den Quellort, isoliert und verstärkt hörbare Kommunikationen, die vom Quellort ausgehen, während ein Nullstrahl 136, gerichtet auf einen Ausgabeort, Geräusche dämpft, die vom Ausgabeort ausgehen. In einem Beispiel reduziert der Nullstrahl 136 die Auswirkung von akustischen Rückkopplungen des Kommunikationssystems 110.
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Während das Verfahren, das zusammen mit 3 beschrieben wird, das dynamische Ausrichten eines Hauptstrahls 134 auf einen Quellort eines sprechenden Insassen und eines Nullstrahls 136 auf einen Ausgabeort eines Lautsprechers innerhalb der Kabine 102 des Fahrzeugs 100 umfasst, erkennt ein Fachmann, dass der Ort der Insassen des vorderen Sitzes 150, 151 im Allgemeinen bekannt ist und in sich in einer vorbestimmten Beziehung mit dem Mikrofonarray 120 befindet. Als solches kann der Quellort, wenn einer der Insassen des vorderen Sitzes 150, 151 der sprechende Insasse ist, mit Bezug auf das Mikrofonarray 120 vorbestimmt werden. Daher können in einem Ausführungsbeispiel des Kommunikationssystems 110 ein oder mehrere Hauptstrahlen 134 auf vorbestimmte oder statisch identifizierte Quellorte mit Bezug auf das Mikrofonarray 120 gerichtet werden.
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Außerdem sind die Lautsprecher 140 innerhalb der Kabine 102 des Fahrzeugs 100 auch oft mit Bezug auf das Mikrofonarray 120 vorbestimmt. Als solches können in einem Ausführungsbeispiel ein oder mehrere Nullstrahlen 136 auf vorbestimmte oder statisch identifizierte Ausgabeorte mit Bezug auf das Mikrofonarray 120 gerichtet werden.
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Dementsprechend kann in einem Ausführungsbeispiel das Kommunikationssystem 110 unter der Annahme in Betrieb sein, dass der eine oder mehreren Quellorte und ein oder mehrere Ausgabeorte mit Bezug auf das Mikrofonarray 120 vorbestimmt sind. Die vorbestimmten Quellorte und vorbestimmten Ausgabeorte können durch den Hersteller im Speicher 116 der elektronischen Steuereinheit 112 vorgeladen und abgelegt werden, in einer anfänglichen Kalibrierung bestimmt und im Speicher 116 abgelegt oder auf andere Weise im Speicher 116 abgelegt werden, so dass das Kommunikationssystem 110 den Quellort und den Ausgabeort nicht dynamisch identifizieren muss, während das Kommunikationssystem 110 in Betrieb ist.
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Nun unter Bezugnahme auf 4 und 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kommunikationssystems 110 bereitgestellt. In diesem Ausführungsbeispiel behandelt das Kommunikationssystem 110 die Situation, in der einer oder beide der Insassen 150, 151 des vorderen Sitzes sprechen. Der digitale Beamformer 130 umfasst zwei digitale Beamformer-Module 131, 132, um einen ersten Hauptstrahl 134 und einen zweiten Hauptstrahl 135 zu erzeugen, die jeweils auf den Fahrer 150 und den Passagier des vorderen Sitzes gerichtet sind. Wie oben in Einzelheiten dargestellt, können die Quellorte der sprechenden Insassen 150, 151, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, zur Verwendung im gesamten vorliegenden Ausführungsbeispiel dynamisch identifiziert werden. Der Quellort und der Ausgabeort können ebenfalls vorbestimmt und in einem Speicher 116 abgelegt, dynamisch durch den digitalen Beamformer 130 geschätzt oder auf andere Weise identifiziert werden, wie oben beschrieben.
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Nun unter Bezugnahme auf 5 und unter weiterer Bezugnahme auf 4, veranschaulicht ein Flussdiagramm ein Steuerverfahren, das durch das Kommunikationssystem 110 von 4 gemäß der vorliegenden Offenbarung durchgeführt werden kann. Wie im Lichte der Offenbarung zu sehen ist, ist die Reihenfolge des Betriebs innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequenzielle Ausführung beschränkt, wie in 5 veranschaulicht, sondern kann in einer oder in mehreren variierenden Reihenfolgen durchgeführt werden, wie anwendbar und gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Bei 500 beginnt das Kommunikationssystem 110 die Routine. Bei 510 wird mindestens ein Hauptstrahl 134, 135 auf die Insassen des vorderen Sitzes 150, 151 mit Bezug auf das Mikrofonarray 120 gerichtet. In einem Beispiel wird ein erster Hauptstrahl 134 durch das erste Beamformer-Modul 131 geformt und auf den Fahrer 150 gerichtet. Ein zweiter Hauptstrahl 135 wird durch das zweite Beamformer-Modul 132 geformt und auf den Passagier des vorderen Sitzes 151 gerichtet. Bei 520 wird ein Nullstrahl 136 auf den Ausgabeort gerichtet, wobei es sich um den Lautsprecher 140 handelt. Bei 530 wird die hörbare Kommunikation von dem Mikrofonarray 120 empfangen, und es wird ein Mikrofonsignal 137 erzeugt. Bei 540 filtert und verarbeitet die elektronische Steuereinheit 112 das Mikrofonsignal 137 unter Verwenden eines räumlichen Filters vom Beamforming-Modul 130. als eine Funktion des Hauptstrahls 134, 135 und des Nullstrahls 136, um ein Beamformer-Ausgabesignal 138 zu erzeugen.
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Da zwei Hauptstrahlen 134, 135 vorhanden sind, kann das Beamformer-Ausgabesignal 138 erzeugt werden durch die Summierung der partiellen Beamformer-Ausgabesignale vom ersten und zweiten Beamforming-Modul 131, 132, die Mittelung der partiellen Ausgabesignale zusammen oder eine anderweitige Verarbeitung der partiellen Strahlausgangssignale mit der elektronischen Steuereinheit 112 miteinander. Bei 550 wird das Beamformer-Ausgabesignal 138 erzeugt durch das Kommunikationssystem 110, über den Lautsprecher 140 in der Kabine 102 als die ausgestrahlte Kommunikation 142 ausgestrahlt. Bei 560 endet die Routine und der Betrieb startet erneut, solange das Kommunikationssystem 110 aktiv ist.
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Wie oben in Einzelheiten dargestellt, erkennt ein Fachmann, dass bei 540 eine zusätzliche Filterung und Verarbeitung auftreten kann, um die Qualität des Beamformer-Ausgabesignals 138 zu verbessern. Zum Beispiel können auch eine Geräuschreduktion, eine Echounterdrückung und eine dynamische Verstärkung auf Grundlage von Geräuschen in der Kabine 102 durchgeführt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel kann, wenn die Hauptstrahlen 134, 135 auf vorbestimmte Orte gerichtet werden, bei 540 das Kommunikationssystem 110 einen oder mehrere Hauptstrahlen 134, 135 mit der elektronischen Steuereinheit 112 auswählen und andere Hauptstrahlen vom räumlichen Filter ausschließen, um auf einen spezifischen sprechenden Insassen zu zielen. Zum Beispiel kann mit Hilfe von 4, wenn das Kommunikationssystem 110 bestimmt, dass der Passagier 151 des vorderen Sitzes der sprechende Insasse ist, der räumliche Filter den Hauptstrahl 135 verwenden, der auf den sprechenden Insassen gerichtet ist, d.h. den Passagier 151 des vorderen Sitzes. Somit verstärkt der räumliche Filter nicht unnötigerweise hörbare Kommunikationen, die von anderen Quellorten ausgehen, d.h. Quellorten, die nicht dem sprechenden Insassen entsprechen.
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Beispiele
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Beispiel 1. Ein Verfahren zur Verbesserung der Kommunikation zwischen den Insassen in einer Kabine, umfassend:
Erzeugen eines Hauptstrahls, der auf einen Quellort gerichtet ist, unter Verwenden eines Beamforming-Moduls;
Erzeugen eines Nullstrahls, der auf einen Ausgabeort gerichtet ist, unter Verwenden eines Beamforming-Moduls;
Empfangen einer hörbaren Kommunikation von einem sprechenden Insassen mit mindestens einem Mikrofon in einem Mikrofonarray und Erzeugen eines Mikrofonsignals;
Filtern des Mikrofonsignals unter Verwenden eines räumlichen Filters auf Grundlage des Hauptstrahls und des Nullstrahls, um ein Beamformer-Ausgabesignal zu erzeugen; und
Ausstrahlen des Beamformer-Ausgangssignals über den Lautsprecher.
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Beispiel 2. Das Verfahren von Beispiel 1, weiter umfassend:
Identifizieren des Quellorts des sprechenden Insassen unter Verwenden eines Mikrofonarrays, umfassend mindestens zwei Mikrofone.
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Beispiel 3. Das Verfahren von Beispiel 1 oder Beispiel 2, weiter umfassend:
Richten des Hauptstrahls auf einen vorbestimmten Ort, wobei der vorbestimmte Ort in einem Speicher abgelegt ist und dem Quellort mit Bezug auf das Mikrofonarray entspricht.
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Beispiel 4. Das Verfahren von einem der Beispiele 1 bis 3, weiter umfassend:
Erzeugen eines ersten Hauptstrahls, der auf einen ersten Quellort gerichtet ist, unter Verwenden eines ersten Beamforming-Moduls;
Erzeugen eines zweiten Hauptstrahls, der auf einen zweiten Quellort gerichtet ist, unter Verwenden zweiten Beamforming-Moduls; und
Ausstrahlen der Summe des ersten und des zweiten Beamformer-Ausgabesignals über den Lautsprecher.
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Beispiel 5. Das Verfahren von einem der Beispiele 1 bis 4, weiter umfassend:
Filtern des Mikrofonsignals durch Auswahl des Hauptstrahls basierend darauf, welcher der Insassen als der sprechende Insasse identifiziert wird.
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Beispiel 6. Das Verfahren von einem der Beispiele 1 bis 5, weiter umfassend:
Richten von mindestens einem Nullstrahl auf jede der Vielzahl von Ausgabeorten.
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Beispiel 7. Ein System zur Verbesserung der Kommunikation zwischen den Insassen in einer Kabine, umfassend:
ein elektronisches Steuermodul mit einem Prozessor und einem Speicher;
ein Mikrofonarray, das konfiguriert ist, um eine hörbare Kommunikation von einem sprechenden Insassen zu empfangen, und ein Mikrofonsignal in Antwort darauf zu erzeugen;
einen Lautsprecher mit einem Ausgabeort, und wobei der Lautsprecher konfiguriert ist, um ein Beamformer-Ausgabesignal auszustrahlen;
ein Beamforming-Modul, das konfiguriert ist, um einen Hauptstrahl zu erzeugen, der auf einen Quellort gerichtet ist, und einen Nullstrahl, der auf einen Ausgabeort gerichtet ist; und
einen räumlichen Filter, der konfiguriert ist, um das Mikrofonsignal auf Grundlage des Hauptstrahls und des Nullstrahls zu filtern, und um das Beamformer-Ausgabesignal auf Grundlage des Mikrofonsignals zu erzeugen.
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Beispiel 8. das System von Beispiel 7, wobei das Mikrofonarray mindestens zwei Mikrofone umfasst.
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Beispiel 9. Das System von Beispiel 7 oder Beispiel 8, wobei der Quellort im Speicher als ein vorbestimmter Ort mit Bezug auf das Mikrofonarray definiert ist, wobei der Hauptstrahl auf den vorbestimmten Ort gerichtet ist.
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Beispiel 10. Das System von einem der Beispiele 7 bis 9, weiter umfassend:
eine Vielzahl von Beamforming-Modulen, die jeweils konfiguriert sind, um einen Hauptstrahl zu erzeugen, der auf einen einer Vielzahl von Quellorten gerichtet ist, und einen Nullstrahl, der auf den Ausgabeort gerichtet ist, wobei jedes Beamforming-Modul ein partielles Beamformer-Ausgangssignal erzeugt, und
wobei das Beamformer-Ausgangssignal die Summierung jedes partiellen Beamformer-Ausgangssignals ist.
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Beispiel 11. Das System nach einem der Beispiele 7 bis 10, wobei eine Vielzahl von Quellorten im Speicher als vorbestimmte Orte mit Bezug auf das Mikrofonarray definiert sind, wobei der Hauptstrahl auf Grundlage des Quellorts des sprechenden Insassen auf einen der vorbestimmten Orte gerichtet ist.
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Beispiel 12. Das System nach einem der Beispiele 7 bis 11, wobei mindestens ein Nullstrahl auf jeden der Vielzahl von Ausgabeorten gerichtet ist.
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Beispiel 13. Das System von einem der Beispiele 7 bis 12, weiter umfassend:
einen Sensor, der konfiguriert ist, um den Quellort des sprechenden Insassen zu identifizieren.
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Beispiel 14. Ein Fahrzeug, umfassend:
eine Kabine; und
ein System zur Verbesserung der Kommunikation zwischen den Insassen in der Kabine, wobei das System Folgendes umfasst:
ein elektronisches Steuermodul mit einem Prozessor und einem Speicher;
ein Mikrofonarray, um eine hörbare Kommunikation von einem sprechenden Insassen zu empfangen und ein Mikrofonsignal in Antwort darauf zu erzeugen;
einen Lautsprecher mit einem Ausgabeort, wobei der Lautsprecher konfiguriert ist, um ein Beamformer-Ausgabesignal auszustrahlen;
ein Beamforming-Modul, das einen Hauptstrahl formt, der auf einen Quellort gerichtet ist, und einen Nullstrahl, der auf den Ausgabeort gerichtet ist; und
einen räumlichen Filter, der konfiguriert ist, um das Mikrofonsignal auf Grundlage des Hauptstrahls und des Nullstrahls zu filtern, und um das Beamformer-Ausgangssignal auf Grundlage des Mikrofonsignals zu erzeugen.
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Beispiel 15. Das Fahrzeug von Beispiel 14, wobei das Mikrofonarray mindestens zwei Mikrofone umfasst.
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Beispiel 16. Das Fahrzeug von Beispiel 14 oder Beispiel 15, wobei der Quellort im Speicher als ein vorbestimmter Ort mit Bezug auf das Mikrofonarray definiert ist, wobei der Hauptstrahl auf den vorbestimmten Ort gerichtet ist.
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Beispiel 17. Das Fahrzeug von einem der Beispiele 14 bis 16, weiter umfassend:
eine Vielzahl von Beamforming-Modulen, die jeweils konfiguriert sind, um einen Hauptstrahl zu erzeugen, der auf einen einer Vielzahl von Quellorten gerichtet ist, und einen Nullstrahl, der auf den Ausgabeort gerichtet ist, wobei jedes Beamforming-Modul ein partielles Beamformer-Ausgangssignal erzeugt, und
wobei das Beamformer-Ausgangssignal die Summierung jedes der partiellen Beamformer-Ausgangssignale ist.
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Beispiel 18. Das Fahrzeug von einem der Beispiele 14, 15 oder 17, wobei eine Vielzahl von Quellorten im Speicher als vorbestimmte Orte mit Bezug auf das Mikrofonarray definiert ist, und wobei der Hauptstrahl auf Grundlage des Quellorts des sprechenden Insassen auf einen der vorbestimmten Orte gerichtet ist.
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Beispiel 19. Das Fahrzeug von einem der Beispiele 14 bis 18, wobei mindestens ein Nullstrahl auf jeden der Vielzahl von Ausgabeorten gerichtet ist.
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Beispiel 20. Das Fahrzeug von einem der Beispiele 14 bis 19, weiter umfassend:
einen Sensor, der konfiguriert ist, um den Quellort des sprechenden Insassen zu identifizieren.
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Während in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung mehrere exemplarische Ausführungsbeispiele dargestellt wurden, sollte gesehen werden, dass es eine sehr große Anzahl von Variationen gibt. Es sollte auch gesehen werden, dass die exemplarischen Ausführungsbeispiele lediglich Beispiele sind und nicht dazu beabsichtigt sind, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die oben angegebene detaillierte Beschreibung den Fachleuten eine gut geeignete Road Map zur Verfügung, um die exemplarischen Ausführungsbeispiele zu implementieren. Es sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Änderungen an der Funktion und der Aufstellung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten davon angegeben ist.
