Können Autos bald auch hören?

Das Automobil der Zukunft soll hören können. Etwa die Klingel eines Radfahrers, spielende Kinder oder das Martinshorn eines herannahenden Einsatzfahrzeugs. Experten des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT entwickeln KI-gestützte Systemlösungen für die akustische Szenenerfassung im Umfeld von Fahrzeugen.

Moderne Fahrzeuge sind gegen Außengeräusche isoliert, um den Anforderungen der Endkundinnen und Endkunden an den Fahrkomfort, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, gerecht zu werden. Sicherheitsrelevante Geräusche erreichen die Ohren der Fahrenden dadurch oft nicht oder erst spät.

Dabei liefern Außengeräusche am Fahrzeug – sei es die Sirene eines Krankenwagens, eine nasse Fahrbahn oder die Schraube im Reifen – wichtige Informationen. Gängige Sensorik am Fahrzeug kann diese nur schwer erfassen, deshalb sollen intelligente akustische Sensorsysteme des Fraunhofer IDMT dem Auto einen Hörsinn geben. Im Zusammenspiel mit anderen Fahrassistenzsystemen liefert die smarte Akustik relevante Informationen für notwendige Fahrmanöver oder die (vorausschauende) Wartung.

»Im Auftrag von Automobilherstellern und Zulieferern entwickeln und erproben wir neue Sensor-Technologien und Algorithmen zur akustischen Umfelderfassung, Quellenlokalisation, Signalverbesserung und zur Sprachinteraktion auf der Teststrecke und der Straße«, erklärt Moritz Brandes, Projektleiter von The Hearing Car am Fraunhofer IDMT. Das Institut nutzt eigene Werkstätten für den Aufbau von Versuchsträgern sowie ein eigenes Testfahrzeug für die Erprobung von Bauteilen und Algorithmen.

Abbiege-Assistent horcht in den toten Winkel

Um den Verkehr überwachen zu können, nutzen LKW und Autos mittlerweile Kameras statt Spiegel, auch für den sogenannten toten Winkel, der während des Abbiegevorgangs entsteht. In Ergänzung zu den Kamerasystemen kann eine akustische Szenenanalyse oder die Detektion von wichtigen Umgebungsgeräuschen in aktuellen und für autonom agierende Fahrzeuge eine wichtige Sinneserweiterung darstellen.

Am Fraunhofer IDMT wird konkret an Algorithmen zur Detektion und Ortung von verkehrsrelevanten Geräuschen geforscht, um das Fahrzeug der Zukunft sicherer in den Verkehrsfluss zu integrieren. Mikrofone in Spiegeln und Kameraarmen der LKW bieten beispielsweise eine Chance, bei Abbiegeszenarien die Wahrnehmung des Fahrers für akustische Informationen zu erweitern und können so helfen, Unfälle zu vermeiden.

Akustische Rückfahrkamera

Beim rückwärtigen Einparken, dem Ankoppeln von Anhängern oder anderweitigem Rangieren mit dem Fahrzeug können akustische Signale eine große Hilfe sein und die Sicherheit für Autofahrerinnen und Autofahrer sowie von Passantinnen und Passanten erhöhen. Am Fahrzeug angebrachte Mikrofone und intelligente Software ermöglichen die Interaktion mit Außenstehenden, ohne die Fenster öffnen zu müssen.

Vor dem Hintergrund dieser Nutzenerwartung forscht das Fraunhofer-Institut an der ortsgetreuen Aufzeichnung und Wiedergabe der Umgebungsgeräusche sowie der dazugehörigen Mikrofonhardware. Die Funktion steigert die Aufmerksamkeit des Fahrers bei diversen Fahrmanövern und kann, so erhoffen sich die Entwicklerinnen und Entwickler, aktiv vor Unfällen schützen.

Mobile Elektroenzephalographie (EEG)

Der Fahrer oder die Fahrerin muss dem Straßenverkehr jederzeit aufmerksam folgen, um in Gefahrensituationen rechtzeitig zu reagieren. Aber wie verändern sich die Aufmerksamkeit und die Reaktionsbereitschaft, wenn das Fahrzeug autonom unterwegs ist?

Auch diese Frage stellen sich Forschende des Fraunhofer IDMT-HSA und untersuchen unter anderem mit Hilfe eines selbst entwickelten mobilen EEG-Sensorsystems die Veränderungen des sogenannten Vigilanzzustands. Ein EEG zeichnet über Elektroden am Kopf Gehirnaktivität auf. Die Vigilanz, zu Deutsch »Wachsamkeit«, bezeichnet einen Zustand andauernder Aufmerksamkeit bei eintönigen Tätigkeiten. Wie die Daten in der Praxis erfasst werden können, wird am Messestand erfahrbar gemacht.