Dissertation

Maschinelle Erkennung akustischer Warnsignale im Straßenverkehr

Author:

Michael Kwade

Pages:

155

DOI:

10.18154/RWTH-2024-06743

Year:

2024

Language:

german

Format:

ebook

Die Automobilindustrie befindet sich zum Zeitpunkt dieser Arbeit in einem Wandlungsprozess. Einen wichtigen Anteil an dieser Veränderung hat die Entwicklung des automatisierten Fahrens. Dabei wird die Umgebungswahrnehmung mit steigender Automatisierung nicht mehr durch den Fahrer, sondern durch Systeme im Fahrzeug abgebildet. Mit dem Gesetz für das automatisierte Fahren in Deutschland besteht eine rechtliche Grundlage, die regelt, wie das korrekte Fahrerverhalten in allen Situationen nach der Straßenverkehrsordnung durch die Systeme abgebildet werden muss. Die Entwicklung von Assistenzsystemen und Automatisierungsfunktionen bietet verschiedene Sicherheitspotenziale durch die Erfassung der Umgebung. Auch das akustische Umfeld des Fahrzeuges beinhaltet Informationen zur Bewertung der Fahrsituation.

An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an. Das Ziel ist die Entwicklung eines Systemkonzepts zur maschinellen Erkennung akustischer Warnsignale im Straßenverkehr. Bestehende Systeme und aktuelle Arbeiten auf dem Gebiet sowie für die Entwicklung erforderliche Grundlagen werden im Stand der Technik erläutert. Eine Analyse und Bewertung des Stands der Technik wird zur Identifikation des Forschungsbedarfs auf diesem Themenfeld eingesetzt. Zusätzlich werden Anforderungen definiert, die das Systemkonzept erfüllen soll. Dabei werden die Themenfelder Geräuscherkennung und -klassifizierung, akustische Systemauslegung sowie die Entwicklung einer geeigneten Sensoreinheit fokussiert.

Zunächst werden die im Straßenverkehr auftretenden Geräusche und Warnsignale untersucht, analysiert und priorisiert. Hierbei wird das relevanteste Signal für die weitere Entwicklung ausgewählt. Die Erkenntnisse werden dann eingesetzt, um geeignete Systemkonzepte zu entwickeln. Dabei wird der gesamte Signalpfad berücksichtigt. Mit Hilfe detaillierter Untersuchungen der Ansätze wird die Konfiguration mit dem höchsten Potenzial zur weiteren Entwicklung ausgewählt. Nachfolgend werden Sensor- und Softwarekonzepte auf Komponentenebene entwickelt und realisiert, die im geplanten Systemkonzept eingesetzt werden können. Dabei werden die Anforderungen durch die Integration im Fahrzeug berücksichtigt und die Auswirkungen auf die akustischen Eigenschaften fokussiert. Nach einer erfolgreichen Verifizierung auf Komponentenebene wird das Gesamtsystem im Fahrzeug integriert und validiert. Dabei werden verschiedene Algorithmen miteinander verglichen. Im Anschluss an die erfolgreiche Anwendung für ein Warnsignal wird die Übertragbarkeit auf weitere Signale geprüft. Abschließend werden die Vorteile des entwickelten Systems gegenüber bestehenden Sensoren im Fahrzeug anhand einer beispielhaften Fahrsituation dargestellt.

Mit einer Diskussion der Ergebnisse und behandelten Forschungsfragen sowie einem Ausblick auf Anknüpfungspunkte sowie einer Darstellung des Potenzials der Technologie in anderen Anwendungsfeldern wird die Arbeit abgeschlossen.