Forum: Digitale Signalverarbeitung / DSP / Machine Learning Tonerkennung von Rettungsfahrzeugen


von Joerg E. (mindfreak)


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Hallo, ich bin neu hier und habe auch gleich eine Frage.
Ich möchte ein DSP bauen, das die Tonfolge von Einsatzfahrzeugen der 
Feuerwehr und Rettungsdiensten erkennt (Folgetonhorn).
Gibt es für sowas fertige Bausätze?
Die Idee dahinter ist, das ich dies im Auto einsetzen möchte. Sobald der 
DSP das Tonsystem der Einsatzfahrzeuge erkennt soll er ein Signal 
(Optisch durch LED, akkustisch und/oder haptisch durch vibration).
Sinn und Zweck ist es die Blaulichtfahrzeuge schneller wahrzunemen.
Da ich selber jahrelang solche Einsatzfahrzeuge gefahren bin, kann ich 
aus Erfahrung sagen, das ein großteil der Autofahrer die Signale zu spät 
und teilweise gar nicht hören.
Für Hilfe einer solchen Realisierung wäre ich sehr dankbar.
Ich bitte auch um eine Erklärung für Noobs ;)

: Bearbeitet durch User
von A. S. (rava)


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von ich (Gast)


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Hallo,
So, wie ich jetzt nach 2 sec. Wikipedia lesen herausgefunden haben sind 
es 2 Töne die abwechselnd abgestrahlt werden. Entweder über 2 
Schmalbandige IIR bzw. FIR die Frequenzen filtern und Schwellwerte 
festlegen. (Also erstmal Da oder nicht DA entscheiden) Dann in einer 
nachgeschalteten logik beide Streams (Ton a und ton b)auswerten.
Die Auswertung kann sich auf feste dt Spiele festlegen oder sich 
versuchen selbstständig aufzusynchonrisieren etc. Zusätzlich hat man das 
2 mal für Land und Stadt horn.
MfG
Ich (THW)

von npn (Gast)


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Was auf jeden Fall wichtig ist bei der Ton-Auswertung ist der 
Doppler-Effekt. Du solltest also beachten, daß sich (abhängig von der 
Geschwindigkeit) die Töne erhöhen (bei Annäherung) bzw. verringern (bei 
Entfernung). Wie genau die Töne sind, die von den Einsatzfahrzeugen 
erzeugt werden, weiß ich aber auch nicht. Gegebenenfalls auch hier noch 
Toleranzen vorsehen.
Andere Möglichkeit: Die Charakteristik der Töne (Verhältnis der Tonhöhen 
zueinander, Wechsel im bestimmten Rhythmus usw.) bei der Erkennung 
verwenden. Dann wären die absoluten Frequenzen nicht mehr so wichtig.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Das sollte wenigstens etwas einfacher sein als Taubengurren zu 
detektieren (dazu gabs mal eine Thread hier).

Wenn man direkt neben dem Martinshorn steht ist das sicher kein großes 
Problem, aber wenn es im fernen Verkehrslärm beinahe untergeht ist das 
Ohr doch etwas selektiver. Es müsste der Pegelunterschied zwischen dem 
Grundgeräusch und den typischen Frequenzen mit einer Komparatorschaltung 
entschieden werden. Plötzliche laute Schallereignisse dürfen aber nicht 
zum Auslösen führen, also ist eine gewisse Wartezeit nötig.

von Axel R. (Gast)


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So wie ein "FM-SELECT" von AKE aus den neunzigern? Jeder CB Funker, der 
was audf sich hielt, hatte so ein Ding. Sowas, nur schmalbandiger...
Wurde übrigens in der letzten CQ-DL als absolute Weltneuheit 
angepriesen.
Nee - Spaß beseite. heute nimmt man da einen DSP und lässt den auf das 
zu erwartende Signal korrelieren ( heisst das so :) ? )

von Axel R. (Gast)


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Da ich die Problematik generell sehr interessant finde, wollte ich eben 
mal ein Folgehorn aufzeichen(Youtube -> stereomix)
Geht natürlich nicht!
Windows 8.1 hat kein Wavemixer, Stereomix oder wie das Ding heisst. Ich 
soll ein Mikrofon anschliessen...

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Stichworte die mir einfallen:

Mustererkennung
Systemidentifikation
Matched Filter

aber das sind alles hochwissenschaftliche Angelegenheiten.

"Selbstlernend" wäre fein
man zeigt dem DSP viele Positiv- und Negativbeispiele und der "lernt", 
was man gern unterscheiden möchte.

von Bitflüsterer (Gast)


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Denke an den Doppler-Effekt.

von Rolf S. (audiorolf)


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Bitflüsterer schrieb:
> Denke an den Doppler-Effekt.
Das wurde oben bereits angesprochen. Mein Beitrag dazu lautet, dass dies 
das kleinste Problem sein dürfte. In der Entfernung ändern die Tonhöhen 
nicht so stark und in der Nähe sieht man das Fahrzeug.

Die Tonerkennung kann zudem mit einem klassischen Dopplerfilter 
erfolgen, das die langsamen Tonverschiebungen eliminiert und nur die 
Sprünge ausgibt. Diese Frequenzspünge sind sicher charakteristisch.

von Strubi (Gast)


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Moin,

@mindfreak: Es gibt ansich "fertiges", nennt sich Spektrum-Analyzer :-)
Tatü-Tata erkennt der allerdings nicht von Haus aus. Ich denke aber, 
dass Du mit einer einfachen Tonaufnahme und einem Tool (Matlab/Octave?) 
deiner Wahl, was einen "Waterfall" erzeugt, recht schnell zu einem 
brauchbaren Resultat kommst.
Wir haben vor Jahren mal auf diese Weise Phoneme anhand der Peaks 
detektiert. Bei Deinem Fall wird's mit den Hintergrundgeräuschen etwas 
garstiger, aber das wiederkehrende Muster macht das wieder wett.

Grüsse,

- Strubi

von Manfred M. (bittbeisser)


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Leider habe ich keine Ahnung wie diese Signaltöne spezifiziert sind. 
Also wie genau die Frequenzen eingehalten werden sollen. Aber meine 
erste Idee währe dafür 2 Goertzel Filter für die entsprechenden 
Frequenzen einzusetzen.

Wegen des bereits angesprochenen Doppler-Effekts dürfen diese jedoch 
nicht zu schmal sein. Eine evtl. gewünschte Zeitüberwachung sollte daher 
durch wiederholte Anwendung mit geringer Zeit und anschließender 
Mittelung über gleitenden Mittelwert (SMA = Simple Moving Average) 
erfolgen. Ich experimentiere damit seit einiger Zeit mit meinem Morse 
Decoder und da funktioniert das recht gut.

von Michael W. (Gast)


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Manfred M. schrieb:
> dafür 2 Goertzel Filter für die entsprechenden
> Frequenzen einzusetzen.

Du musst doch nur die Sprünge erkennen und die Frequenzen variabel 
lassen. Ich würde die einfach ermitteln, statt vorzugeben.

von A. S. (rava)


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"Tatü Tata" sind Quarten.

von Schimanski (Gast)


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a' und d''

von Manfred M. (bittbeisser)


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Es gibt aber selbst innerhalb Deutschlands regionale Unterschiede, wie 
man bei http://de.wikipedia.org/wiki/Folgetonhorn nachlesen kann (Stadt 
/ Land).

von Axel R. (Gast)


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ist doch aber nach DIN xyz geregelt ;)

von Eric (Gast)


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Und nicht vergessen, dass auch mal mehr als ein Rettungsfahrzeug 
vorbeirasen möchte. Dann wird's eine undefinierbare Mischung aus Tü's 
und Ta's ...

von Elektroniker (Gast)


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das müsste aber schon irgendwie zu schaffen sein. das Ohr kanns ja auch

von bastler^2 (Gast)


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Würde dieses Problem mit einer Kreuzkorrelation lösen.

von Bastler (Gast)


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Hallo,

auch wenn es nicht zu Problemlösung beiträgt:

Wenn du es hin bekommst: Bitte nicht kommerziell nutzen, so mit Prüfung, 
Zertifizierung, Zulassung usw. -
Wie brauchen nicht noch eine weitere Elektronik die irgendwelche 
Verkehrsexperten gut finden, den Gesetzgeber empfehlen und die dann in 
einigen Jahren Pflicht in Neufahrzeugen wird - und natürlich über einen 
weiteres nicht freigelegten Protokoll mit den anderen gefühlt 150 
anderen Fahrzeugsteuergeräten kommuniziert und für den Normalnutzer nur 
ein Störlämpchen zur Verfügung stellt.

Bastler

von Eisbeineis (Gast)


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Elektroniker schrieb:
> das müsste aber schon irgendwie zu schaffen sein. das Ohr kanns ja
> auch

Neue Stufe der Evolution? Bei mir ist dafür das Gehirn zuständig. Und 
was das kann, ist nicht unbedingt einfach (oder in vielen Fälle 
überhaupt) nachzubauen. Ein geübter Mensch kann z.B. ein vielstimmiges 
Musikstück unter relativ ungünstigen Umständen transkribieren, während 
sich selbst Hochleistungscomputer daran die Zähne ausbeißen.

von Raymund H. (raymund_h)


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bastler^2 schrieb:
> Würde dieses Problem mit einer Kreuzkorrelation lösen.

Aha.

Zeig mir das doch mal genau, ich verstehe nicht wie das gehen soll.

von bastler^2 (Gast)


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Hier wird es erklärt: http://de.wikipedia.org/wiki/Kreuzkorrelation

Kleiner Tipp: Die Tonfolge muss du zuvor aufgenommen haben

von Roland P. (pram)


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Im analogen BOS Funk wird soweit ich weiß eine 5 Ton Folge verwendet.

Google mal nach "ZVEI Decoder"

Gruß
Roland

/edit: ist natürlich quatsch... du möchtest ja das Martinshorn 
erkennen...

: Bearbeitet durch User
von Michael M. (eos400dman)


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Zur Info, Audi hält da ein entsprechendes Patent, welches in diese 
Richtung geht:
http://www.google.com/patents/DE102009018468A1?cl=de

Gruß Michael

von Raymund H. (raymund_h)


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bastler^2 schrieb:
> Hier wird es erklärt: http://de.wikipedia.org/wiki/Kreuzkorrelation
>
> Kleiner Tipp: Die Tonfolge muss du zuvor aufgenommen haben

Aha.

In allen Variationen die es so geben könnte mit Doppler Effekt, mehreren 
Signalen gleichzeitig, in ausreichend feinen Abstufungen so dass 
möglichst viel erkannt wird.

Jetzt verstehe ich warum ich es nicht verstanden habe, es ist ein 
ziemlich unbrauchbarer Vorschlag.

von Rolf S. (audiorolf)


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Michael Mayer schrieb:
> Zur Info, Audi hält da ein entsprechendes Patent, welches in diese
> Richtung geht:
> http://www.google.com/patents/DE102009018468A1?cl=de
>
Das ist mit Verlaub ein etwas seltsames Patent. Da hat einer die Idee 
patentieren lassen, Aussengeräusche (welche, sind offengelassen) zu 
analysieren und bei Vorhandensein spezifischer einstellbarer Geräusche 
(Kriterien offengelassen) ein Signal abzugeben.

Da ist quasi alles als "denkbar" bezeichnet worden um sich da pauschal 
einen "Vorsprung durch Technik" zu sichern.

Praktisch wird aber sowas schon gemacht, indem Ultraschall empfangen 
wird und innen ein Piepton erzeugt wird. Das ist auch selektives 
Geräusch, das analysiert wird.

Was heute alles patentiert wird ...

von Tatütata (Gast)


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Da haben zwei/drei Jungs einen Preis (Patent?) dafür bekommen. Sie 
erfassen das Martinshornsignal über die Ultraschall Einparkhilfesensoren 
der Stossstangen (mittlerweile in jedem neuen KFZ zu finden).
Per Software erkennen sie dennoch das Signal zuverlässig, obwohl die US 
Sensoren ja sehr ungeeignet für den hörbaren Frequenzbereich sind.
Hintergrund ist die immer besser werdende Geräuschdämmung von 
Oberklasse- Fahrzeugen (funktioniert natürlich auch bei 1000W PPMO 
hörendem BumBumBum  Schildkappen nach hinten tragendem und 
tiefergelegtem Verstand Fahrer).
Ein Warnlicht in der Armaturentafel (oder in der Headup Einblendung) 
wird dann aktiviert.

von Ehemaliger Radarentwickler (Gast)


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Naja, so geil ist das nicht. Man kann auch mit elektromahnetischen 
Wellen allerlei Schmutz einfangen, z.B. die Geschwindigkeit von 
Windkraftanalagen messen, deren Störsignal abziehen und so "hindurch" 
schauen.

Ob das, was im Patent beschrieben ist, je real wird, darf bezweifelt 
werden, denn wer will schon die spielden Kinder erkennen und warnen. 
Nach warnt das Ding dann einmal nicht und es ist passiert. Wird die KBA 
nicht wirklich freigeben.

Und: Schon jetzt sind die Martinshörner kaum zu hören, weil die LEute 
ihre Autoradios zu laut stehen haben, da nützt auch keine Warnung nicht. 
Die sind ja auch gross und breit zu sehen, aber schon jetzt kümmert es 
einen Audifahrer wenig, was von hinten kommt. Die rasen links und 
schauen nicht in den Rückspiegel.

Solche Patente sind Spielerei und Nutzlos.

Wichtiger wäre es, die funktionierenden Dinge einzuführen. Gerade durch 
Ultraschall können schon seit 20 Jahren Abstandshaltefunktionen 
realisiert werden. Es macht nur keiner, weil man das nicht will. 
BEsonders Audi, BWM undMerces waren in den 90ern bei einer Anhörung des 
Verkehrstages in Gosslar strickt dagegen, sowas verbindlich einzuführen, 
weil sie Angst haben, ihre Karossen werden nicht mehr gekauft, weil man 
nicht mehr Drängeln kann, wenn der Lupo von rechts einscheert: Das Auto 
würde ja abbremsen.

von OldMan (Gast)


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Ganz lustig wird die Sache dann, wenn, wie geplant, der Signalton auf 
das amerikanische Geheule umgestellt wird. In Baden-Württemberg gibt es 
schon einige Testfahrzeuge. Wenn dann jedes Bundeslandes seine eigene 
Suppe kocht, was sie dürfen, dann wird die Erkennung sehr aufwändig.
Finde die Idee auch gut, wird aber sicherlich nicht einfach zu lösen 
sein.

von Ehemaliger Radarentwickler (Gast)


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Es gäbe Wichtigeres am Auto zu verbessern. Sowas ist meist ein 
Prestigeprojekt, wo einer ein paar Hundertausend verballern darf, weil 
er lange genug einem anderen wichtigen Heini in den Hintern gekrochen 
ist und man etwas braucht womit man angebene kann.

Würde Audi mal lieber das Geld dafür verwenden, die Elektronik sicherer 
zu machen, damit die Dinger nicht allenthalben mit einem Scheinfehler 
austicken und in die Werkstatt müssen, wäre uns Kunden eher geholfen. 
Jedenfalls nehme ich keinen Audi mehr, als Dienstwagen.

von Kurt H. (Firma: KHTronik) (kurtharders)


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Ehemaliger Radarentwickler schrieb:
> Es gäbe Wichtigeres am Auto zu verbessern.

Du bist offenbar nicht hörbehindert. Freu Dich. Für Hörbehinderte ist 
das Signal oft erst spät erkennbar, da die betreffenden Frequenzbereiche 
nicht immer gut wahrgenommen werden. Ausserdem ist die Fähigkeit 
Nutzsignale aus Geräusch zu filtern bei Hörbehinderten auch mit Hörgerät 
eingeschränkt.
Da ein solches Gerät die Eigenwahrnehmung ergänzt, wären Fehlalarme 
akzeptierbar.
Leider wird das Patent von Audi da einen drastischen Riegel vorschieben, 
zumal die Rückfallstufen des Patentes, wie nicht anders zu erwarten, gut 
gestaffelt sind.

Grüße, Kurt (hörbehindert :-))

von stevven (Gast)


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von Andi (Gast)


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DAs Audipatent ist aber offenbar älter, oder? Warten wir doch einfach 
bis es abläuft.

Ansonsten werden Geräusche schon jetzt ganz ohne Radarsensoren aus der 
Umgebung extrahiert und aufbereitet. Siemens Audiologisch Technich 
kmacht sowas schon seit mindestens 10 Jahren. War mal bei denen auf 
einem Seminar.

Das sollte man als Hörgeschädigter auch tun und sich ein Hörgerät 
besorgen, statt sich punktuelle auf Autotechnik verlassen. Frequenzen 
die man länger nicht hört, vergisst das Hirn.

von Wolfgang (Gast)


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Michael Mayer schrieb:
> Zur Info, Audi hält da ein entsprechendes Patent, welches in diese
> Richtung geht:
> http://www.google.com/patents/DE102009018468A1?cl=de

Das werden die auch brauchen, wenn sich ein autonom fahrender Audi A7 
auf der A9 verkehrsgerecht benehmen soll. Oder kommt bei verdächtigen 
Geräuschen dann gleich die Ansage "Fahrer übernehmen Sie - aber schnell"

von Dogbert (Gast)


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Tatütata schrieb:
> Sie
> erfassen das Martinshornsignal über die Ultraschall Einparkhilfesensoren
> der Stossstangen (mittlerweile in jedem neuen KFZ zu finden).

Ist da nicht mittlerweile Radar dominant?

von Galli Leo (Gast)


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Dogbert schrieb:
> Ist da nicht mittlerweile Radar dominant?
Würde ich auch sagen. Bei Ultra brüllt sicher viel zuviel durcheinander.

von Michael W. (Gast)


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Warum klebt man nicht einfach ein ganz normales Mikrofon an die 
Verkleidung und benutzt das? Viel billiger, oder?

Wenn Tatüttata wirklich Quarten sind, dann wäre das ein 
Frequenzverhältnis von 3:4 oder? Was ist mit dem Dopplereffekt?

von Mindfreak Gast (Gast)


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Ich hole das Thema noch mal hoch, da ich selber nicht weitergekommen 
bin, aber ein Projekt entdekt habe, das genau dies verwirklicht hat.
Es geht um die Seite REM2030 vom Fraunhofer Institut.
http://www.rem2030.de/rem2030-de/index.php

Realisiert wurde die Tonerkennung mittels eines Teensy 3.1 und einem 
MAX9814 Microfon.
http://www.rem2030.de/rem2030-wAssets/docs/downloads/03_Software/Martinshorn_Erkennung.pdf

Ich möchte mir das ganze nachbauen.
Meine Fragen dazu sind: Wie schließe ich das MAX9814 an das Teensy an?
Wie komme ich an das script mit den Frequenzen?

Wäre sehr toll, wenn das klappen würde und mir jemand weiterhelfen kann.

von Axelr. (Gast)


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> Wie komme ich an das script mit den Frequenzen?
Garnicht: wie stellst Du dir das vor?
Eine Mail an Dr. Willersinn.
1
Hallo Dieter,
2
schick mir mal eben die Arduino-Scripte, damit ich das Martinssignalerkennung nachbauen kann.
3
Über eine Zusendung der vorprozessierten Auddiofiles der Martinshörner würde ich freuen,
4
5
mit freundlichen Grüßen
6
 Mindfreak Gast (Gast)

Wenn dich sowas interessiert, dann schreib Dich dort zum Studiengang 
ein.

von Axelr. (Gast)


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..ich mich freuen..

von Mindfreak (Gast) (Gast)


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Das Frequenzscript für die Töne habe ich jetzt.
Die wichtigere Frage ist aber:
Wie schließe ich das MAX9814 an das Teensy an?

von Mark B. (markbrandis)


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Schade dass sich der Themenersteller nie mehr gemeldet hat.

Das hier:

Joerg E. schrieb:
> Sinn und Zweck ist es die Blaulichtfahrzeuge schneller wahrzunemen.
> Da ich selber jahrelang solche Einsatzfahrzeuge gefahren bin, kann ich
> aus Erfahrung sagen, das ein großteil der Autofahrer die Signale zu spät
> und teilweise gar nicht hören.

ist meines Erachtens gar nicht so sehr das Problem. Man hört das 
Sondersignal in aller Regel sehr wohl, vorausgesetzt man ist nicht 
gerade schwerhörig.

Vielmehr ist es so, dass man in Städten mit ihren Häuserschluchten 
oftmals nicht genau orten kann, von wo genau das Signal denn nun kommt. 
Es vergeht also unter Umständen viel Zeit vom ersten Hören des Signals 
bis zum Sichtkontakt, und erst ab diesem ist man sich der Position des 
Einsatzfahrzeugs wirklich sicher.

Genau diese Information (also aus welcher Richtung genau das 
Einsatzfahrzeug sich nähert) müsste ein wie auch immer geartetes 
Hilfssystem dem Kfz-Fahrer mitgeben.

: Bearbeitet durch User
von Mindfreak (Gast) (Gast)


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Ich bin der Thread Ersteller :)

Ich bin zwei Jahre die ASB Blaulichtfahrzeuge gefahren. Diese Signale 
werden anders als bei Feuerwehr nicht von einer Luftanlage/Pneumatik 
produziert, sondern elektronisch erzeugt. Das ganze ist weitaus leiser 
als die Tröten der Löschfahrzeuge.
Eine Erkennung mittels Richtmikrofonen wäre denkbar, doch die 
zuverlässige Umsetzung wäre wohl nicht zufriedenstellend.
Für eine Zielgenaue Anzeige in einer Map (Navi) müsste ein Signal von 
dem Einsatzfahrzeug gesendet werden. Das geht aber weit an der Idee ein 
unabhängiges Warnsystem zu schaffen vorbei.

von Axelr. (Gast)


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DiversityTuner haben mittlerweile alle Autos. Hier lässt sich doch prima 
über die Phasenlage des ankommenden (UKW-Aussendung auf einer, für 
diesen Zweck freigegebenen, Frequenz) ermitteln, aus welcher Richtung 
das Fahrzeug zu erwarten ist. Oder der Krankenwagen sendet ständig seine 
GPS-Position über UKW.
Ob man nun akustische Ortung oder Goniometrische Aufklärung per Funk 
verwendet, ist doch bei den heutigen Halbleiterpreisen komplett wurscht.

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Hier gibst Tonbeispiele als "Spielmaterial" in verschiedenen varianten 
...

https://www.youtube.com/watch?v=0-sPoc2Akns

von Frank E. (Firma: Q3) (qualidat)


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Galli Leo schrieb:
> Dogbert schrieb:
>> Ist da nicht mittlerweile Radar dominant?
> Würde ich auch sagen. Bei Ultra brüllt sicher viel zuviel durcheinander.

Ne, ist nur Marketing-Gewäsch. Bei den interessierenden Entfernungen ist 
Radar eher unpraktisch, ist nach wie vor zu 99,5% Ultraschall.

von Markus (Gast)


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Mindfreak Gast schrieb:
> Es geht um die Seite REM2030 vom Fraunhofer Institut.
> http://www.rem2030.de/rem2030-de/index.php

Durchaus beeindruckend (und das ist jetzt nicht ironisch gemeint)

von Rolf S. (audiorolf)


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Das UKW wird nur funktionieren, wenn die Leute die Radios an haben. 
Haben sie aber nicht.

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