WO2010125067A1

WO2010125067A1 - Vorrichtung und verfahren zur horchpeilung

Info

Publication number: WO2010125067A1
Application number: PCT/EP2010/055628
Authority: WO
Inventors: Jan-Philip Schwarz; Heiko Schmidt
Original assignee: Atlas Elektronik Gmbh
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2010-11-04
Also published as: EP2425269A1; DE102009019406B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (6) und ein Verfahren (54) zur akustischen Überwachung wenigstens eines Horchsektors (34), der in einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene UE liegt. Die Sonaranlage weist eine Empfangsantenne (38) mit einer Vielzahl von Wasserschallaufnehmern (40) auf, wobei mittels der Empfangsantenne (38) Wasserschallsignale aufgenommen und Empfangssignale aus den Wasserschallsignalen generiert werden können. Die Sonaranlagen weist darüber hinaus einen Richtungsbildner (8) und eine Audio-Signalverarbeitungseinheit (10) auf, mittels denen zusammen aus den Empfangssignalen ein den Horchsektor (42) akustisch abbildendes Audiosignal (60) generiert werden kann. Die Vorrichtung (6) weist ein Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) auf, mittels dem eine in der Überwachungsebene UE liegende Haupthorchrichtung (44) durch Schwenken gegenüber einer antennenfesten Bezugsrichtung BR eingestellt werden kann. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung (6) ein Blickrichtungsdetektionsmittel (12) auf, mittels dem eine Blickrichtung (16) eines Auges (14) oder beider Augen eines Bedieners (4) detektierbar ist. Zusätzlich ist das Haupthorchrichtungsein- Stellmittel (23) derart ausgebildet, dass mittels des Haupthorchrichtungseinstell- mittels (23) die Haupthorchrichtung (44) in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung (16) eingestellt werden kann, so dass die Erfindung ein einfaches Einstellen der Haupthorchrichtung (44) bzw. eines Peilwinkels ermöglicht.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Horchpeilung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Horchpeilung mittels akustischer Überwachung wenigstens eines Horchsektors, der in einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene liegt, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8.

Eine herkömmliche Sonaranlage wird zur Ortung von Objekten unter Wasser eingesetzt. Eine Ortung mittels passivem Sonars ist möglich, wenn das Objekt eine Geräuschquelle ist bzw. aufweist, die von der Sonaranlage empfangbare Wasserschallsignale aussendet. Bei aktivem Sonar werden Wasserschallsignale in Richtung eines Objekts gesendet, von dem Objekt reflektiert und nachfolgend mittels der Sonaranlage empfangen.

Zum Empfang der Wasserschallsignale weist die herkömmliche Sonaranlage wenigstens eine Empfangsantenne mit einer Vielzahl von Wasserschallaufneh- mern, beispielsweise elektroakustischen Wandlern, auf, die in Erwiderung auf empfangene Wasserschallsignale bzw. Wasserschallwellen elektrische Empfangssignale generieren und einem Richtungsbildner bereitstellen.

Der Richtungsbildner der bekannten Sonaranlage generiert Richtungssignale aus den Empfangssignalen der Wasserschallaufnehmer, indem er die Empfangssignale für mehrere Hauptempfangsrichtungen abhängig vom Wandlerort verzögert und zu Gruppensignalen bzw. den Richtungssignalen zusammenfasst. Jedem Richtungssignal ist daher eine Hauptempfangsrichtung zugeordnet. Die Hauptempfangsrichtung weist in Richtung des Empfangsmaximums der Hauptkeule einer Richtcharakteristik der Sonaranlage. Bei einer horizontal ausgerichteten Empfangsantenne bezeichnet die Hauptempfangsrichtung einen Peilwinkel in der Horizontalebene.

Die vom Richtungsbildner bereitgestellten Richtungssignale werden üblicherweise - nach einer weiteren Signalverarbeitung - einem Anzeigemittel zur visuellen Darstellung bereitgestellt, auf dem Richtungssignale entsprechend ihrem Schallpegel beeinflusst werden. Wenn die Richtcharakteristik auf ein Objekt bzw. eine Schallquelle weist, ist der empfangene Schallpegel größer als die Schallpegel benachbarter Richtcharakteristiken.

Ferner weist die bekannte Sonaranlage eine Audio-Signalverarbeitungseinheit auf, die aus einem Richtungssignal ein Mono-Audiosignal generiert. Alle Rich- tungssignale zusammen legen dabei die mittels der Sonaranlage überwachbare Überwachungsebene fest, während das zur Bildung des Audiosignals verwendete Richtungssignal bzw. die dem Richtungssignal zugeordnete Hauptempfangsrichtung einen tatsächlich akustisch überwachten Horchsektor festlegt. Der Horchsektor wird somit mittels des Mono-Audiosignals akustisch abgebildet, wo- bei eine Ortsauflösung bzw. Peilung innerhalb des Horchsektors bei dem Mono- Audiosignal nicht möglich ist.

Aus US 6,885,612 B2 und DE 15 668 57 A sind Einrichtungen bekannt, die aus mehreren Richtungssignalen mittels geeigneter Signalverarbeitung ein Stereo- Audiosignal generieren. Der Horchsektor bzw. die Überwachungsebene wird mittels des Stereo-Audiosignals derart akustisch abgebildet, dass eine Ortsauflösung bzw. Peilung innerhalb des Horchsektors bzw. innerhalb der Überwachungsebene möglich ist. Mittel oder Verfahren zum Einstellen des Horchsektors zeigen diese bekannten Einrichtungen nicht.

Bei der o.g. bekannten Sonaranlage ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein Haupthorchrichtungseinstellmittel aufweist, mittels dem eine in dem Horchsektor liegende Haupthorchrichtung durch Schwenken gegenüber einer antennenfesten Bezugsrichtung einstellbar ist. Wenn bei dieser bekannten Sonaranlage nur ein Richtungssignal den Horchsektor festlegt und somit hörbar gemacht wird, ist die Haupthorchrichtung identisch mit der in dem Horchsektor liegenden Hauptempfangsrichtung.

Das bekannte Haupthorchrichtungseinstellmittel ist ein Trackball, der von einem Bediener gedreht werden kann, wobei sich die Haupthorchrichtung verschiebt bzw. nacheinander die den unterschiedlichen Hauptempfangsrichtungen zugeordneten Signale akustisch, bspw. mittels eines Kopfhörers, wiedergegeben werden können. Durch Abhören von Schallpegeln benachbarter Richtcharakteristiken kann somit eine Geräuschquelle eingepeilt werden.

Der Trackball zum Einstellen des Peilwinkels wird bei bekannten Sonaranlagen oftmals für weitere Zwecke, insbesondere zum Einstellen weiterer Parameter, verwendet. Es muss daher zwischen unterschiedlichen Funktionsweisen des Trackballs umgeschaltet werden, was zeitaufwendig und kompliziert ist. Darüber hinaus ist es zeitaufwendig, mittels des Trackballs nacheinander vergleichsweise weit voneinander entfernt liegende Haupthorchrichtungen einzustellen, da der Trackball hierfür vergleichsweise weit gedreht werden muss, wobei der Bediener möglicherweise mehrfach seine den Trackball bedienende Hand umsetzen muss. Schließlich behindert die Masse des Trackballs ein schnelles und präzises Navigieren zwischen unterschiedlichen Haupthorchrichtungen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Einstellen der Haupt- horchrichtung zu verbessern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und mit einem Verfahren nach Anspruch 8.

Die Erfindung hat erkannt, dass sich das Einstellen der Haupthorchrichtung mit einer Vorrichtung vereinfacht, die ein Blickrichtungsdetektionsmittel aufweist, mittels dem eine Blickrichtung, insbesondere Hauptblickrichtung, eines oder beider Augen eines Bedieners detektierbar ist, und bei der das Haupthorchrich- - A -

tungseinstellmittel derart ausgebildet ist, dass mittels des Haupthorchrichtungs- einstellmittels die Haupthorchrichtung in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung einstellbar ist.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, dass der Bediener seine Blickrichtung schnell verschwenken und sehr präzise auf ein Ziel fokussieren kann. Dabei macht es in der Regel keinen oder kaum einen Unterschied, ob die Blickrichtung zu einem benachbarten oder weiter entfernt liegenden Ziel verschwenkt wird. Ein Verschwenken der Blickrichtung zu einem weiter entfernt liegenden Ziel bewirkt da- bei ein Verschwenken der Haupthorchrichtung zu einer weiter entfernt liegenden Haupthorchrichtung. Folglich kann der Bediener mittels des Blickrichtungsdetek- tionsmittels und des Haupthorchrichtungseinstellmittels eine benachbarte Haupthorchrichtung im Wesentlichen so schnell einstellen wie eine weiter entfernt liegende Haupthorchrichtung. In jedem Fall ist ein schnelles, einfaches und präzi- ses Einstellen der Haupthorchrichtung möglich.

Das Blickrichtungsdetektionsmittel ist beispielsweise ein sog. Eye-Tracker, der vorzugsweise ortsfest relativ zur Sonaranlage angeordnet ist, alternativ jedoch auch am Kopf des Bedieners oder an einer an seinem Kopf getragenen Einrich- tung fixiert sein kann. In letzterem Fall ist es vorteilhaft, ein Bild, auf dem Ziele durch Erfassen der Blickrichtung ausgewählt werden sollen, auf die Netzhaut des Bedieners zu projizieren und zusätzlich zu der Blickrichtung eine Position und Orientierung des Kopfes im Raum zu erfassen, in dem ein Ziel fixiert wird.

Insbesondere dann, wenn das Blickrichtungsdetektionsmittel ortsfest im Raum angeordnet ist, muss das Blickrichtungsdetektionsmittel zunächst das Auge bzw. die Augen des Bedieners erfassen, um anhand von Details des Auges, beispielsweise der Pupillenstellung die Blickrichtung ermitteln zu können. Entweder ist das Blickrichtungsdetektionsmittel bzw. der Eye-Tracker dabei gezielt auf das Auge des Bedieners gerichtet und wird aktiv in seiner Ausrichtung nachjustiert, wenn der Bediener seine Position im Raum ändert. Alternativ oder zusätzlich wird ein Bereich, der größer als das Auge des Bedieners ist, optisch erfasst und mittels bildverarbeitender Mittel zunächst das Auge in dem erfassten Bereich und dann die Blickrichtung detektiert.

Vorzugsweise wird eine eingestellte Haupthorchrichtung nicht in jedem Fall ver- stellt, wenn das Blickrichtungsdetektionsmittel eine Änderung der Blickrichtung des Bedieners detektiert. Der Bediener soll nämlich die Möglichkeit haben, seinen Blick auf andere Dinge zu richten, ohne das sich die Haupthorchrichtung verstellt. Daher kann vorgesehen sein, dass die Haupthorchrichtung nur dann neu eingestellt werden kann, wenn zugleich ein weiteres Bedienelement, bei- spielsweise ein Taster, betätigt wird.

Alternativ kann mittels des Blickrichtungsdetektionsmittels und/oder mittels des Haupthorchrichtungseinstellmittels ein Muster detektiert werden, nachdem sich die Blickrichtung in einer vorgegeben Zeit ändert bzw. nicht ändert und/oder auf ein bestimmtes Ziel gerichtet ist, wobei die Vorrichtung nur in Erwiderung auf ein derartiges bekanntes Muster die Haupthorchrichtung neu einstellt. Beispielsweise veranlasst der Bediener das Einstellen einer neuen Horchrichtung, nachdem er zuvor seinen Blick für eine vorgegebene Zeitdauer auf ein bestimmtes Ziel gerichtet hat, indem er nachfolgend seine Blickrichtung auf ein vorgegebenes Bestätigungsziel richtet oder nach einem bestimmten Muster blinzelt oder seinen Blick schweifen lässt. Alternativ kann das längere Fixieren eines Zieles zum Einstellen der Haupthorchrichtung ausreichen und eine gleichzeitige oder nachfolgende Bestätigung bzw. Eingabe entfallen.

Zum Einstellen der Haupthorchrichtung steuert das Haupthorchrichtungsein- stellmittel den Richtungsbildner und/oder die Audio-Signalverarbeitungseinheit geeignet an. Die Sonaranlage kann dabei mehr als einen Richtungsbildner und/oder mehr als eine Audio-Signalverarbeitungseinheit aufweisen, so dass die Erfindung nicht auf den Einsatz in Sonaranlagen mit nur einem einzigen Rich- tungsbildner bzw. einer einzigen Audio-Signalverarbeitungseinheit beschränkt ist. Wenn die Sonaranlage gemäß den Ansprüchen "einen" Richtungsbildner bzw. "eine" Audio-Signalverarbeitungseinheit aufweist, so ist "einen" bzw. "eine" somit nicht als Zahlwort sondern als unbestimmter Artikel zu verstehen. Insgesamt ermöglicht die Erfindung ein schnelles und wenig aufwändiges Anpeilen unterschiedlicher im Wasser befindlicher Objekte bzw. Schallquellen. Der Bediener braucht seine Hände nicht für das Einstellen der Haupthorchrichtung benutzen und hat seine Hände daher für andere Aufgaben frei. Auch der Trackball kann für andere Aufgaben verwendet werden.

Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung ein optisches Anzeigemittel auf, auf dem die Überwachungsebene zumindest teilweise optisch abgebildet werden kann. Das optische Anzeigemittel ist beispielsweise ein Monitor, Bildschirm oder Display. Alternativ kann das Anzeigemittel mehrere Monitore, Bildschirme oder Displays aufweisen, die vorzugsweise nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sind und Teil einer Konsole sind bzw. diese Konsole bilden.

Die Vorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass eine die Blickrichtung kreuzende Blickposition auf dem Anzeigemittel detektiert werden kann. Beispielsweise sind auf dem Anzeigemittel Objekte bzw. Geräuschquellen zugeordnete Symbole in zeitlicher Abfolge über dem zu dem jeweiligen Objekt gehörenden Peilwinkel aufgetragen. In diesem Fall kann das Ziel der Blickrichtung bzw. eine Blickpositi- on ein derartiges auf dem Anzeigemittel angezeigtes Symbol sein. Dabei kreuzt die Blickrichtung das Anzeigemittel in dieser Blickposition. Die Blickposition wird mittels des Blickrichtungsdetektionsmittels detektiert. In Erwiderung hierauf, insbesondere nach einer bestätigenden Eingabe, stellt das Haupthorchrichtungs- einstellmittel die Horchrichtung, die auf dieser Blickposition am Anzeigemittel abgebildet ist, als neue Haupthorchrichtung ein. Somit können beispielsweise alle im Überwachungssektor befindlichen Geräuschquellen auf dem Anzeigemittel automatisch, beispielsweise in Form von Symbolen, angezeigt werden. Der Bediener kann mittels der Erfindung schnell und zielgerichtet die Symbole mit seinem Blick anvisieren, hierdurch einen Horchsektor auswählen und sich dann gezielt die Audiosignale anhören, die der Richtungsbildner zusammen mit der Audio-Signalverarbeitungseinheit für die somit ausgewählte Haupthorchrichtung bereitstellt. Vorzugsweise wird auf dem Anzeigemittel ein die Haupthorchrichtung repräsentierender Audio-Peilzeiger dargestellt. Der Bediener kann somit erkennen, auf welchen Peilwinkel die Haupthorchrichtung gerade eingestellt ist bzw. wo sich die Haupthorchrichtung relativ zu auf dem Anzeigemittel angezeigten Objekten befindet. Der Audio-Peilzeiger kann dabei beispielsweise graphisch durch einen Strich symbolisiert sein. Alternativ oder zusätzlich können als Audio-Peilzeiger die Abbildungen bzw. Symbole der in der Haupthorchrichtung befindlichen Objekte graphisch, beispielsweise durch eine bestimmte Farbe oder deren Umgebung, beispielsweise ebenfalls durch eine bestimmte Farbe, optisch hervorgeho- ben sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Audiosignal ein, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal, das über einen Stereokopfhörer wiedergegeben werden kann und eine akustische Abbildungsebene aufspannt, wobei der Horchsektor auf einen in der Abbildungsebene liegende akustischen Abbildungssektor abgebildet wird.

Der den Stereokopfhörer tragende Bediener bekommt deshalb über das Stereo- Audiosignal eine Richtungsinformation der Geräuschquellen innerhalb des aus- gewählten Horchsektors. Beispielsweise gelangt ein Signal einer Geräuschquelle verzögert auf das rechte Ohr des Bedieners, wenn sich die Geräuschquelle links von der Haupthorchrichtung im Horchsektor befindet. Mittels dieser Horchpeilung können mehrere im Horchsektor befindliche Objekte nicht nur voneinander unterschieden werden. Sondern es kann beispielsweise auch eine Reihenfolge dieser Objekte in Abhängigkeit von einem Winkel relativ zur antennenfesten Bezugsrichtung ermittelt werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung ein Eingabemittel, insbesondere Trackball, zur Steuerung eines Spreizfaktors einer Audio-Lupe auf, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Öffnungswinkel des Abbildungssektors gegenüber dem Öffnungswinkel des Horchsektors in Abhängigkeit vom diesem Spreizfaktor verändert werden kann. Diese Weiterbildung der Erfindung ermöglicht eine besonders detailgenaue und effiziente Horchpeilung von Objekten. Wenn ein Ziel visuell angepeilt ist, wird der Horchsektor auf den akustischen Abbildungssektor in der akustische Abbildungsebene abgebildet. Der Öffnungswinkel dieses Abbildungssektors kann nun mittels des Trackballs oder alternativ mittels eines anderen Eingabegeräts, verändert, insbesondere vergrö- ßert, werden. Hierdurch ist eine genauere akustische Trennung von Objekten möglich, da sich auch die Winkel zwischen Richtungen erhöhen, aus denen die den Objekten zugeordneten Geräusche für den Bediener zu kommen scheinen.

Vorteilhafterweise generiert der Richtungsbildner zwei Richtungssignale mit mi- nimal versetzt zueinander angeordneten, jedoch auf ein selbes Ziel gerichteten Hauptempfangsrichtungen jeweils durch richtungsabhängige zeitliche Verzögerung und konphase Aufsummierung unterschiedlicher Teilmengen der Empfangssignale, wobei nachfolgend die Audiosignalverarbeitungseinheit aus diesen Richtungssignalen allein oder zusammen mit weiteren Richtungssignalen das Stereo-Audiosignal generiert. Hierdurch ist eine effiziente Fokussierung auf ein Ziel zur Generierung des Stereo-Audiosignals möglich.

Für die Bildung der Richtungssignale können Empfangssignale von einer Empfangsantenne oder von mehreren Empfangsantennen herangezogen werden, wie bspw. einer Zylinderbasis oder einer Seiten- oder Linearantenne etc.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Vorrichtung einen vom Bediener tragbaren Beschleunigungsaufnehmer, insbesondere SD-Beschleunigungsaufnehmer zum Erfassen von Beschleunigungen bei Bewegungen des Bedieners auf, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet, dass die Haupthorchrichtung in Erwiderung auf die erfassten Beschleunigungen gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung verschwenkbar ist. Hierdurch ist es möglich, nach einer groben Fixierung auf ein Ziel nicht nur mehrere Objekte mit unterscheidbaren Empfangsrichtungen akustisch wahrzunehmen, sondern sich durch Drehung des Kopfes derart auf eine Geräuschquelle zu fixieren, dass das dieser Geräuschquelle zugeordnete Stereo-Audiosignal gleich gewichtet und gleich verzögert für beide Kanäle des Stereo-Audiosignals wiedergebbar und entsprechend vom Bediener hörbar ist. Gegenüber der Haupthorchrichtung seitlich angeordnete Geräusch- quellen können gedämpft in dem Stereo-Audiosignal wiedergegeben werden, so dass das angepeilte Objekt bzw. die angepeilte Geräuschquelle besonders deutlich gegenüber Umgebungsgeräuschen gehört werden kann.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem anhand der beigefügten Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Bedienkonsole mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Horchpeilung nebst Bediener;

Fig. 2 eine Darstellung einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Ü- berwachungsebene sowie eine akustische Abbildung eines in der Überwachungsebene gelegenen Horchsektors auf einen in einer a- kustischen Abbildungsebene gelegenen akustischen Abbildungssektor und

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Bedienkonsole 2 zur Bedienung einer beispielsweise in ein U- Boot eingebauten Sonaranlage sowie einen Bediener 4, der gemäß vorliegend beschriebenem Verfahren eine vorliegend beschriebene Vorrichtung 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Horchpeilung bedient.

D i e So n a ra n l age wei st ei n e n Ri chtungsbildner 8 und eine Audio- Signalverarbeitungseinheit 10 auf, die Empfangssignale von einer hier nicht dargestellten Empfangsantenne der Sonaranlage empfangen und verarbeiten. Insbesondere bildet der Richtungsbildner 8 Richtungssignale, die alle oder zum Teil an die Audio-Signalverarbeitungseinheit 10 übergeben und dort zu einem Audiosignal verarbeitet werden. Das Audiosignal bildet einen Horchsektor, der in einer mittels der Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene liegt, auf einen Abbildungssektor akustisch ab. Die Vorrichtung 6 weist ein Blickrichtungsdetektionsmittel 12 auf, das auf ein Auge 14 oder die Augen des Bedieners 4 gerichtet ist. Bei dem Blickrichtungsdetektionsmittel 12 handelt es sich um einen sog. Eye-Tracker, der eine Blickrich- tung 16 des Auges 14 erfasst. Außerdem wird eine Detektionsrichtung 18 von dem Blickrichtungsdetektionsmittel 12 zu dem Auge 14 erfasst und bei Bewegungen des Bedieners 4 ggf. nachgeregelt, so dass die Detektionsrichtung 18 - soweit möglich - auf das Auge 14 des Bedieners 4 gerichtet bleibt. Neben der Detektionsrichtung 18 wird auch eine Entfernung zwischen dem Blickrichtungs- detektionsmittel 12 und dem Auge 14 des Bedieners 4 erfasst.

Die Vorrichtung 6 errechnet aus der detektierten Detektionsrichtung, aus dem Abstand des Blickrichtungsdetektionsmittels 12 zu dem Auge 14 und aus der ermittelten Blickrichtung 16 zusammen mit einer bekannten Anordnung des Blickrichtungsdetektionsmittels 12 relativ zu einem Anzeigemittel 20 einen als Blickposition 22 bezeichneten Schnittpunkt der Blickrichtung 16 mit dem Anzeigemittel 20 bzw. mit einer Oberfläche des Anzeigemittels 20.

Das Anzeigemittel 20 kann Teil einer Konsole sein und ein oder mehrere Monito- re oder Displays oder andere Mittel zur graphischen Darstellung aufweisen.

Die Vorrichtung 6 weist ferner ein Haupthorchrichtungseinstellmittel 24 auf, dass die Haupthorchrichtung in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung 16 bzw. in Abhängigkeit von der errechneten Blickposition 22 einstellt.

Das Audiosignal kann ein Mono-Audiosignal oder ein, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal sein.

Wenn das Audiosignal in Abweichung zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Mono-Audiosignal ist, werden einzelne oder mehrere Richtungssignale mit unterschiedlichen Hauptempfangsrichtungen zu dem Mono-Audiosignal verarbeitet, wobei die Richtungssignale durch die Blickrichtung 16 bzw. die Blickposition 22 des Bedieners 4 ausgewählt werden, aus denen das Mono-Audiosignal generiert wird. Ggf. erfolgt das Einstellen der Haupthorchrichtung in Verbindung mit einer Betätigung eines Eingabemittels 24, das hier als Trackball ausgebildet ist, und/oder in Verbindung mit der Betätigung wenigstens eines, beispielsweise als Taster ausgebildeten, Bedienelements 26. Insbesondere kann mittels des Be- dienelements 26 eine mittels der Blickrichtung 16 getroffene Eingabe bestätigt werden. Auch die Auswahl eines Bereichs ist möglich, indem beispielsweise das Bedienelement 26 bei einer ersten Blickposition gedrückt gehalten wird, während die Blickrichtung 16 auf eine zweite Blickposition schwenkt, und danach losgelassen wird. Darüber hinaus könnte die Anzahl der links und rechts von der Haupthorchrichtung gelegenen Horchrichtungen, die zur Bildung des Mono- Audiosignals herangezogen werden, durch Drehen an dem Trackball 24 verändert werden, so dass ein größerer oder kleinerer Bereich um die Haupthorchrichtung abgehört werden kann.

Das Stereo-Audiosignal gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist ein linkes und ein rechtes Signal auf. Bei Wiedergabe des Stereo-Audiosignals über eine binaurale Wiedergabeeinrichtung, wie beispielweise einen Stereokopfhörer 28, ist eine Dämpfung und/oder Verzögerung des linken und des rechtes Audiosignals im Wesentlichen so, als würde der den Stereokopfhörer 28 tragende Be- diener 4 sich an der Stelle der Empfangsantenne befinden, in Richtung der Haupthorchrichtung blicken bzw. horchen und eingehende Wasserschallsignale als Luftschallsignale über seine beiden Ohren wahrnehmen. Folglich ist bei dem Bediener mittels des Stereo-Audiosignals ein zweidimensionaler akustischer Eindruck herstellbar. Die Haupthorchrichtung, die ggf. auch außerhalb des Horchsektors liegen könnte, ist somit diejenige zu einer Richtcharakteristik gehörende Hauptempfangsrichtung, der ein Richtungssignal zugeordnet ist bzw. wäre, das für die Bildung des linken Audiosignals genauso gewichtet bzw. verzögert wird bzw. würde wie für die Bildung des rechten Audiosignals.

Auf dem Anzeigemittel 20 wird ein die Haupthorchrichtung repräsentierender Audio-Peilzeiger 30 dargestellt, der dem Bediener 4 zur Orientierung dient, in welche Richtung er gerade horcht. Insbesondere kann dabei leicht die Horchrich- tung relativ zu detektierten Zielen oder ggf. angezeigten Himmelsrichtungen oder relativ zu dem U-Boot, das die Sonaranlage aufweist, ermittelt werden.

Am Stereokopfhörer 28 ist ein 3D-Beschleunigungsaufnehmer 32 befestigt. Be- schleunigungen und somit auch ein Drehen bzw. Verschwenken des Kopfes des Bedieners 4 kann mittels des 3D-Beschleunigungsaufnehmers 32 detektiert und in Form von Signalen an die Vorrichtung 6 übermittelt werden, die in Erwiderung auf diese Signale eine Feinjustierung der Haupthorchrichtung vornimmt. Der Bediener 4 kann somit durch Drehen bzw. Verschwenken seines Kopfes noch bes- ser dicht beieinander liegende Ziele bzw. Geräuschquellen voneinander unterscheiden und ihre Anordnung in der Überwachungsebene bzw. im Horchsektor erkennen.

Fig. 2 zeigt die Abbildung A eines Horchsektors 34 in einer Überwachungsebene UE auf einen Abbildungssektor 36 in der von dem binauralen Stereo-Audiosignal akustisch mittels des Stereokopfhörers 28 ausspannbaren Abbildungsebene AE gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1.

Wasserschallsignale treffen auf die in der Beschreibung zu Fig. 1 genannte und noch nicht bezeichnete Empfangsantenne 38, die mehrere Wasserschallaufnehmer 40 aufweist, von denen exemplarisch drei bezeichnet sind. Die Empfangsantenne 38 ist eine Linearantenne. Alternativ kann jedoch beispielsweise auch eine Antenne mit einer zylinderartigen Basis oder eine Kombination mehrerer ggf. unterschiedlicher Antennen vorgesehen sein. Eine Querabrichtung zur Empfangsantenne 38 bestimmt eine antennenfeste Bezugsrichtung BR.

Innerhalb des Horchsektors 34 liegt wenigstens eine, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von Richtcharakteristiken R, denen jeweils eine Hauptempfangsrichtung HR zugeordnet ist. Jede Hauptempfangsrichtung HR weist in Richtung des Emp- fangsmaximums der (in Fig. 2 als Richtcharakteristiken R dargestellten) Hauptkeule der zugeordneten Richtcharakteristik R. Etwaig vorhandene Nebenkeulen mit Nebenempfangsmaxima und dessen Nebenmaxima zugeordnete Nebenemp- fangsrichtungen sind nicht zeichnerisch dargestellt und werden vorliegend nicht weiter betrachtet.

Wie in der Beschreibung zu Fig. 1 beschrieben, detektiert das Blickrichtungsde- tektionsmittel 12 die Blickrichtung 16 des Bedieners 4. In Erwiderung hierauf stellt die Vorrichtung 6, wie beschrieben, die schon genannte und hier erstmals bezeichnete Haupthorchrichtung 44 ein. Zufällig stimmt die Haupthorchrichtung 44 in diesem Ausführungsbeispiel mit der antennenfesten Bezugsrichtung BR überein. Wenn jedoch der Bediener seine Blickposition beispielsweise auf eine Position links von dem angezeigten Audio-Peilzeiger verschwenkt und die Vorrichtung 6 hiernach die Haupthorchrichtung neu festlegt, ergibt sich eine neue Haupthorchrichtung, die gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Haupthorchrichtung 44 bzw. gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung BR verschwenkt ist.

Die Haupthorchrichtung 44 befindet sich in der Mitte des Horchsektors 34 und teilt damit den Öffnungswinkel 46 des Horchsektors 34 in zwei gleichgroße Teilwinkel.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine 1 :1-Abbildung des Horchsektors 34 auf den Abbildungssektor 36. Die Haupthorchrichtung 44 wird in eine abgebildete Haupthorchrichtung 44' in der Abbildungsebene AE abgebildet. Die abgebildete Haupthorchrichtung 44' liegt in der Mittelebene zwischen zwei Muscheln 48 und 50 des Stereokopfhörers 28, d.h. in der Ebene, welche die Verbindungslinie der jeweiligen akustischen Zentren der Kopfhörermuscheln 46, 48 in der Mitte dieser Ver- bindungslinie senkrecht schneidet.

Der Öffnungswinkel 52 des Abbildungssektors 36 ist gleich dem Öffnungswinkel 46 des Horchsektors 34. Mittels des Trackballs bzw. Eingabemittels 24 kann jedoch der Öffnungswinkel 52 des Abbildungssektors 36 gegenüber dem Öff- nungswinkel 46 des Horchsektors 34 in Abhängigkeit eines Spreizfaktors verändert werden. Durch Drehen des Trackballs 24 ist dabei der Spreizfaktor einstellbar. In der in Fig. 2 dargestellten Abbildung hat der Spreizfaktor den Wert 1. Eine Vergrößerung des Spreizfaktors führt zu einer Vergrößerung des Öffnungswin- kels 52 des Abbildungssektors 36 gegenüber dem Öffnungswinkel 46 des Horchsektors 34, so dass sich die Funktion einer Audio-Lupe ergibt. Nach Einstellung der Haupthorchrichtung 44 mittels der Blickrichtung 16 kann der Bediener 4 somit eine seiner freien Hände dazu verwenden, mittels des Trackballs 24 akus- tisch in den Horchsektor 34 hineinzuzoomen und damit eine verbesserte Ortsauflösung von in dem Horchsektor 34 detektierbaren Geräuschquellen zu erhalten.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des beschriebenen und noch nicht bezeichneten erfindungsgemäßen Verfahrens 54 gemäß einem Aus- führungsbeispiel der Erfindung.

Die Blickrichtung 16 des Bedieners 4 wird von dem Eingabemittel bzw. Eye- Tracker 24 erfasst und in Form von Blickrichtungssignalen 56 an das Haupt- horchrichtungseinstellmittel 23 übermittelt. Das Haupthorchrichtungseinstellmittel 23 wirkt als Umsetzer und ermittelt mit den Blickrichtungssignalen 56 ggf. in Verbindung mit weiteren bekannten und/oder ermittelten Parametern, beispielsweise Abmessungen der Bedienkonsole 2, der Anordnung des Anzeigemittels 20 an der Bedienkonsole 2 und/oder der Position des Bedieners 4 relativ zu der Bedienkonsole 2, die Blickposition 22, insbesondere auf dem Anzeigemittel 20. Die- se Blickposition 22 wird in Form von Signalen an den Richtungsbildner 8 und ggf. weitere Richtungsbildner übermittelt. Der Richtungsbildner 8 übermittelt nach Maßgabe der Blickposition 22 einzelne, mehrere oder alle Richtungssignale 58 an die Audio-Signalverarbeitungseinheit 10. Dabei können die Richtungssignale 58 durch Aufsummierung von richtungsabhängig gewichteten und/oder verzöger- ten Empfangssignalen gebildet sein.

Die Audio-Signalverarbeitungseinheit 10 generiert schließlich das noch nicht benannte Audiosignal 60, welches ein Mono-Audiosignal oder ein Stereo- Audiosignal sein kann. Das Stereo-Audiosignal 60 wird dem Bediener 4 über den Stereokopfhörer 28 zugespielt. Alternativ kann das Stereo-Audiosignal 60 auch über eine andere Stereo-Wiedergabeeinrichtung wiedergegeben werden, wobei jedoch dann, wenn das Audiosignal 60 ein binaurales Audiosignal ist, ein unverfälschter binauraler Höreindruck ausschließlich bei einer Wiedergabe des binau- ralen Audiosignals 60 über eine binaurale Wiedergabeeinrichtung, wie den Stereokopfhörer 28, zu erzielen ist.

Wenn das Audiosignal 60 ein Mono-Audiosignal ist, kann dies entweder über den Stereokopfhörer 28, beispielsweise mit identischen Signalen für die linke Muschel 48 und die rechte Muschel 50 wiedergegeben werden. Alternativ reicht zur Wiedergabe des Mono-Audiosignals jedoch auch eine einzelne Muschel bzw. ein einzelner Lautsprecher aus.

Insgesamt ermöglicht die Erfindung somit ein schnelles und komfortables Einstellen der Haupthorchrichtung 44 bzw. eines Peilwinkels, das gegenüber dem Stand der Technik mit weniger manuellen Betätigungen von Bedienelementen auskommt, so dass ein Bediener 4 zumindest zeitweise seine Hände für die Bedienung weiterer Bedienelemente bzw. zum Steuern weiterer Funktionen frei hat.

Alle in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen genannten Merkmale sind erfindungsgemäß sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander einsetzbar. Die Erfindung ist daher nicht auf die beschriebenen bzw. beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr sind alle Kombinationen von Einzelmerkmalen als offenbart zu betrachten.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Horchpeilung mittels akustischer Überwachung wenigstens eines Horchsektors (34), der in einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene (UE) liegt, wobei die Sonaranlage eine eine Vielzahl von Wasserschallaufnehmern (40) aufweisende Empfangsantenne (38) aufweist, mittels der Wasserschallsignale aufnehmbar und Empfangssignale aus den Wasserschallsignalen generierbar sind, wobei die Sonar- anläge einen Richtungsbildner (8) und eine Audio-

Signalverarbeitungseinheit (10) aufweist, mittels denen zusammen aus den Empfangssignalen ein den Horchsektor (34) akustisch abbildendes Audiosignal (60) generierbar ist, und wobei die Vorrichtung ein Haupthorchrich- tungseinstellmittel (23) aufweist, mittels dem eine in der Überwachungs- ebene (UE) liegende Haupthorchrichtung (44) durch Schwenken gegenüber einer antennenfesten Bezugsrichtung (BR) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Blickrichtungsdetektionsmittel (12) aufweist, mittels dem eine Blickrichtung (16) eines oder beider Augen (14) eines Bedie- ners (4) detektierbar ist, und das Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) derart ausgebildet ist, dass mittels des Haupthorchrichtungseinstellmittels (23) die Haupthorchrichtung (44) in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung (16) einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch, ein optisches Anzeigemittel (20), auf dem die Überwachungsebene (UE) zumindest teilweise optisch abbildbar ist, wobei die Vorrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass eine die Blickrichtung (16) kreuzende Blickposition (22) auf dem Anzeigemittel (20) detektierbar und eine auf dieser Blickposition (22) abgebildete Horchrichtung mittels des Haupthorchrichtungsein- stellmittels (23) als Haupthorchrichtung (44) einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anzeigemittel (20) ein die Haupthorchrichtung (44) repräsentierender Audio-Peilzeiger (30) darstellbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal (60) ein über einen Stereokopfhörer (28) wiedergebbares, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal (60) ist, das eine akus- tische Abbildungsebene (AE) aufspannt, wobei der Horchsektor (34) auf einen in der Abbildungsebene (AE) liegenden akustischen Abbildungssektor (36) abgebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Eingabemittel (24), insbesondere Trackball, zur

Steuerung eines Spreizfaktors einer Audiolupe, wobei die Vorrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass der Öffnungswinkel (52) des Abbildungssektors (36) gegenüber dem Öffnungswinkel (46) des Horchsektors (34) in Abhängigkeit vom Spreizfaktor veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Richtungsbildners (8) zwei Richtungssignale (58) mit minimal versetzt zueinander angeordneten, jedoch auf ein selbes Ziel gerich- teten Hauptempfangsrichtungen jeweils durch richtungsabhängige zeitliche

Verzögerung und konphase Aufsummierung unterschiedlicher Teilmengen der Empfangssignale generierbar und aus diesen Richtungssignalen (58) allein oder zusammen mit weiteren Richtungssignalen (58) mittels der Audio-Signalverarbeitungseinheit (10) das Stereo-Audiosignal (60) generier- bar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen vom Bediener (4) tragbaren Beschleunigungsaufnehmer (32) zum Erfassen von Beschleunigungen bei Bewegungen des Bedieners (4), wobei die Vorrichtung (6) derart ausgebildet ist, dass die Haupthorchrichtung (44) in Erwiderung auf die erfassten Beschleunigungen gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung (BR) verschwenkbar ist.

8. Verfahren zur Horchpeilung mittels akustischer Überwachung wenigstens eines Horchsektors (34), der in einer mittels einer Sonaranlage überwachbaren Überwachungsebene (UE) liegt, wobei eine eine Vielzahl von Wasserschallaufnehmern (40) aufweisende Empfangsantenne (38) der Sonaranlage Wasserschallsignale aufnimmt und Empfangssignale aus den Wasserschallsignalen generiert, wobei ein Richtungsbildner (8) und eine Audio- Signalverarbeitungseinheit (10) der Sonaranlage zusammen aus den Empfangssignalen ein den Horchsektor (34) akustisch abbildendes Audiosignal (60) generieren und wobei ein Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) eine in der Überwachungsebene (UE) liegende Haupthorchrichtung (44) durch Schwenken gegenüber einer antennenfesten Bezugsrichtung (BR) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blickrichtungsdetektionsmittel (12) eine Blickrichtung (16) eines Auges (14) oder beider Augen eines Bedieners (4) detektiert und das Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) die Haupthorchrichtung (44) in Abhängigkeit von der detektierten Blickrichtung (16) einstellt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsebene (UE) zumindest teilweise auf einem optischen Anzeigemittel (20) der Vorrichtung (6) abgebildet wird, dass eine die Blickrichtung (16) auf dem Anzeigemittel (20) kreuzende Blickposition (22) detektiert wird und dass das Haupthorchrichtungseinstellmittel (23) eine auf dieser Blickposition (22) abgebildete Horchrichtung als Haupthorchrichtung (44) bestimmt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9. dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Anzeigemittel (20) ein die Haupthorchrichtung (44) repräsen- tierender Audio-Peilzeiger (30) dargestellt wird.

1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Audiosignal (60) ein über einen Stereokopfhörer (28) wiedergeb- bares, insbesondere binaurales, Stereo-Audiosignal (60) ist, das eine akustische Abbildungsebene (AE) aufspannt, wobei der Horchsektor (34) auf einen in der Abbildungsebene (AE) liegenden akustischen Abbildungssektor (36) abgebildet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Eingabemittels (24), insbesondere Trackballs ein Spreizfaktor einer Audiolupe gesteuert wird, wobei die Vorrichtung den Öffnungswinkel (52) des Abbildungssektors (36) gegenüber dem Öffnungs- winkel (46) des Horchsektors (34) in Abhängigkeit vom Spreizfaktor verändert.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtungsbildner (8) zwei Richtungssignale (58) mit minimal versetzt zueinander angeordneten, jedoch auf ein selbes Ziel gerichteten Hauptempfangsrichtungen (HR) jeweils durch richtungsabhängige zeitliche Verzögerung und konphase Aufsummierung unterschiedlicher Teilmengen der Empfangssignale generiert und die Audio-Signalverarbeitungseinheit (10) aus den Richtungssignalen (58) allein oder zusammen mit weiteren

Richtungssignalen (58) das Stereo-Audiosignal (60) generiert.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Beschleunigungsaufnehmer der Vorrichtung (6) Beschleunigungen bei Bewegungen des Bedieners (4) erfasst und die Vorrichtung (6) in Erwiderung auf die erfassten Beschleunigungen die Haupthorchrichtung (44) gegenüber der antennenfesten Bezugsrichtung (BR) verschwenkt.