Lærer morgendagens biler at høre

Moderne biler har allerede en række sofistikerede systemer såsom fjernbetjent parkering, automatisk vognbaneskifteadvarsel og døsighedsgenkendelse. I fremtiden, selvkørende biler vil også have auditive evner. Forskere ved Fraunhofer Institute for Digital Media Technology IDMT i Oldenburg, Tyskland, har nu udviklet et prototypesystem, der er i stand til at genkende eksterne støj såsom sirener.

Moderne biler er udstyret med et væld af avancerede førerassistentsystemer designet til at reducere byrden bag rattet. Funktioner såsom automatisk parkering og blindvinkelovervågning anvender kameraer og radar- og lidarteknologi til at registrere forhindringer i umiddelbar nærhed af køretøjet. Med andre ord, de giver køretøjer en rudimentær synssans. Biler mangler endnu at blive udstyret med høresans. I fremtiden, imidlertid, systemer, der kan fange og identificere ekstern støj, er indstillet til at spille en nøglerolle – sammen med smarte radar- og kamerasensorer – i at sætte selvkørende biler på vejen. Forskere ved Fraunhofer IDMT i Oldenburg udvikler nu AI-baserede systemer, der kan genkende individuelle akustiske hændelser. Disse vil give køretøjer auditiv kapacitet.

"På trods af det enorme potentiale i sådanne applikationer, intet selvkørende køretøj er endnu blevet udstyret med et system, der er i stand til at opfatte ekstern støj, " siger Danilo Hollosi, leder af gruppen Acoustic Event Recognition hos Fraunhofer IDMT i Oldenburg. "Sådanne systemer ville være i stand til øjeblikkeligt at genkende sirenen fra et nærgående udrykningskøretøj, for eksempel, så det autonome køretøj så ville vide, at det skal bevæge sig over til den ene side af motorvejen og danne en adgangsbane for redningstjenesterne." Der er adskillige andre scenarier, hvor et akustisk tidligt varslingssystem kan spille en afgørende rolle - når en autonom køretøjet drejer ind på et fodgængerområde eller en beboelsesvej, hvor børn leger, for eksempel, eller for at genkende defekter eller farlige situationer såsom et søm i et dæk. Ud over, sådanne systemer kan også bruges til at overvåge køretøjets tilstand eller endda fungere som en nødtelefon udstyret med stemmegenkendelsesteknologi.

Støjanalyse med AI-baserede algoritmer

At udvikle et køretøj med auditiv kapacitet udgør en række udfordringer. Her, imidlertid, Fraunhofer IDMT kan påberåbe sig specifik projekterfaring inden for automotive engineering samt et væld af tværfaglig ekspertise. Nøgleområder for undersøgelse omfatter signalfangst på basis af optimal sensorpositionering samt signalforbehandling, signalforbedring og undertrykkelse af baggrundsstøj. Systemet trænes først til at genkende den akustiske signatur af hver relevant lydhændelse. Dette gøres ved maskinlæringsmetoder, der bruger akustiske biblioteker kompileret af Fraunhofer IDMT. Ud over, Fraunhofer IDMT har skrevet sine egne stråleformende algoritmer. Disse gør det muligt for systemet dynamisk at lokalisere bevægelige lydkilder såsom sirenen på et nærgående udrykningskøretøj. Resultatet er en intelligent sensorplatform, der er i stand til at genkende specifikke lyde. Fraunhofer har også skrevet sine egne AI-baserede algoritmer. Disse bruges til at skelne den specifikke støj, som systemet er designet til at identificere, fra andre, baggrundsstøj. "Vi bruger maskinlæring, " forklarer Hollosi. "Og for at træne algoritmerne, vi bruger en hel række af arkiverede lyde." Fraunhofer og partnere fra industrien har allerede skabt indledende prototyper. Disse skulle være ved at nå markedsmodenhed i midten af ​​det kommende årti.

Det akustiske sensorsystem består af mikrofoner, en kontrolenhed og software. Mikrofonerne, installeret i et beskyttende hus, er monteret på ydersiden af ​​køretøjet, hvor de fanger luftbåren støj. Sensorer overfører disse lyddata til en speciel kontrolenhed, som derefter konverterer dem til de relevante metadata. I mange andre anvendelsesområder – såsom sikkerhedsapplikationer, plejeindustrien og forbrugerprodukter – de rå lyddata konverteres direkte til metadata af smarte sensorer.

Ændrede versioner af denne computerbaserede proces til at identificere akustiske hændelser kan bruges i andre sektorer og markeder. Sådanne applikationer omfatter kvalitetskontrol i industriel fremstilling. I dette tilfælde, smarte batteridrevne akustiske sensorer bruges til at behandle lydsignaler fra anlæg og maskiner. Denne information sendes trådløst til en processor. På dette grundlag, det er muligt at fastslå produktionsanlæggets tilstand og forebygge enhver forestående skade. Andre applikationer omfatter automatiske stemmegenkendelsessystemer for at muliggøre håndfri dokumentation af teknikere, der udfører, for eksempel, vedligeholdelse af turbine.