在主动驾驶员辅助系统中使用的定向听力测试的制作方法

本发明涉及一种用于测试和训练涉及操作车辆的人的定向听力的设备、相应的车辆设备、以及一种利用该设备测试人的定向听力的方法。

背景技术：

现代车辆(例如机动车辆)已知具有各种有利的控制、监控和警告系统。尤其是已知驾驶员辅助系统监控车辆周围环境(例如到其它物体的距离)。除此以外，这种系统还可以输出可听的音频信号(例如警告音、语音信息或其它噪声或声音)从而通知驾驶员情况。如果方向与信息相关联(例如，在特定车辆侧检测到危险的低间隙)，则可以提供从与检测位置一致的方向朝向驾驶员发射音频信号。

在美国专利7046128 B2中公开了一种碰撞检测及警告系统，其中在车辆的死角中(例如在相邻车道上)检测到障碍物，并且通过最靠近障碍物的车辆侧的扬声器输出警报声和/或视觉警报信号。也可以在该侧激活闪光灯。

在德国专利10300275 A1中描述了一种汽车警报系统，其中首先检测警告点。随后确定相关联的虚拟声源，从而使得能够产生的警告音被车辆内部的人感知其来自该警告点。

在美国专利8686843 B2中公开了具有警告系统的车辆，该系统检测危险点的位置并首先产生定向警告音，该警告音来自危险点的方向。该警告系统随后产生另一个警告音，它引导驾驶员注意另一个方向(例如方向盘应转向的方向)以避开危险点。

在美国专利申请公开文件2015/0258930 A1中提出了一种驾驶员辅助系统，其中为车辆的驾驶员在左侧或右侧布置的闪烁噪声或声音警告以及视觉指示可以输出到驾驶员。

在美国专利申请公开文件2007/0210906 A1中示出了用于车辆的信号系统，该系统识别危险点的位置并在驾驶员的视野中渐显视觉警告标志，以便在警告标志的指示位置识别危险点所在的方向。另外，可以提供从车辆的音频系统的扬声器输出最可能在危险点的方向上的可听的警告信号。

在美国专利8022818 B2中提出了一种用于机动车辆的警告装置，其检测车辆的死角中的障碍物并且根据其位置在与显示面板相关联的方向上输出视觉警告。此外，可以输出可听的警告信号。

然而，在取决于方向的声学信息的情况下，驾驶员还必须在功能上能够区分相关音频信号来自的方向与例如相同或另一个驾驶员辅助系统的音频信号也可能来自的其它可能方向，以便能够感知这些信息。这种能力在某些人中可能不太发达，或者可能随着年龄的增长而降低。为了培养尽可能最快的反应时间，驾驶员优选地不依赖于向他显示方向的附加视觉信息。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种在车辆中使用的适用于确定或改善受试者定向听力的能力的可能。

根据本发明的第一方面，用于测试受试者的定向听力的设备包括音频系统、光输出系统以及控制装置，该控制装置连接或可连接音频系统和光输出系统。音频系统具有用于输出在受试者的位置能听到的可听的音频信号的多个音频输出装置。光输出系统具有用于输出至少在受试者的位置能看到并指示多个不同的方向的光的多个光输出装置。在测试/训练期间(例如，当车辆未被主动驱动时)，一方面，控制装置被设置成使得音频系统一个接一个地顺序地输出多个可听的音频信号到受试者的位置，使得对于受试者相应音频信号的出现的或实际的音频信号源位置可以在多个不同方向之间变化。另一方面，控制装置被设置为使光输出系统为多个不同方向中的每一个分配至少一个光输出装置，对于受试者音频信号源位于该方向上，并根据当前输出的音频信号使光输出装置至少也将光输出到受试者的位置。

以这种方式，提供了一种设备，利用该设备可以从不同方向一个接一个向受试者播放音频信号，其中，对于每个音频信号，输出或发射受试者可感知的光信号，该光信号还标识音频信号来自的方向。如果受试者提前不知道音频信号源的顺序和方向，则他可以通过识别音频信号的来源方向并通过相关的光信号检查他的推测来测试或训练他的定向听力。

用于测试的音频信号的选择可以取决于例如要进行定向听力训练的设备的应用领域。如果涉及用于车辆内部的设备，则可以尤其使用警告音、语音信息或其它噪声或声音作为音频信号，它们的捕获与车辆的驾驶员相关。

当在车辆内部使用时，受试者尤其是其位置在驾驶席上的车辆驾驶员。然而，该设备还可用于训练或测试乘客席中或车辆内部的后座椅之一上的人的定向听力。“受试者的位置”不仅包括地点坐标，但也包括方向。

音频信号源是根据受试者的感知的音频信号的声波来自的位置，而不取决于它们是否实际在那里生成(即它们是否是主要、次要还是虚拟源)。“音频信号源可以位于的不同方向”指的是其相对于以不变的观察方向的受试者(例如具有恒定向前的观察方向的车辆的驾驶员)的位置的位置。

音频系统优选地包括两个或更多个空间上分离的音频输出装置，其可以特别是包括扬声器或其它电声换能器。另外，音频系统可以包括用于控制音频输出装置的其它装置。在车辆中，音频系统可以是例如用于音频娱乐系统或移动通信系统的车载声音系统，其具有分布在车辆内部或其壁中的各个位置处的扬声器。

光输出系统优选地包括两个或更多个光输出装置(即发光体、灯、发光二极管(LED)或其它发光介质)，它们在激活状态下输出或释放/辐射可见光。另外，光输出系统还可能包括控制光输出装置的其它装置。

取决于当前输出的音频信号的光的输出，特别地指时间依赖性，因此意味着在相应的音频信号结束之后特别是明显延迟地输出光。光的输出还可以包括与音频信号同时输出光，例如在开始阶段，从而为受试者表明音频信号和光信号之间的关系。

在一个实施例中，控制装置的功能可以作为单独的单元实现，例如在专用逻辑电路或可编程装置中借助于程序代码实现，为此该程序代码可位于存储器中。在另一个实施例中，功能例如也可以通过例如音频系统或光输出系统的可编程装置来实现或者在车辆的情况下在车辆的另一个控制装置中实现。

在优选实施例中，音频系统是定向音频系统，其包括用于通过以各种方式同时驱动多个音频输出装置以模拟多个不同方向来产生音频信号源作为虚拟音频信号源的介质。例如，这可以涉及已经存在的“定向音频系统(Directional Audio System)”(即例如在车辆上已经设计用于查明和输出定向声音或定向音频的音频系统)，其中，用于测试定向听力的设备的控制装置首先必须向音频系统传达音频信号源的所期望位置。在另一个实施例中，为了利用音频系统的扬声器实现“定向音频系统”，一些或所有计算功能也可以包括在用于测试定向听力的设备的控制装置中。根据实施例，除了音频输出装置之外，用于生成虚拟音频信号源的介质至少包括例如一个可编程装置，以便能够执行虚拟音频信号源本身的确定，或者例如电路，利用该电路所接收的、描述音频信号源的参数值可以用来控制音频输出装置。

虚拟音频信号源的确定包括其中所生成的虚拟音频信号源的位置与真实音频输出装置之一的位置一致的情况，即实际上仅直接控制真实音频输出装置，即扬声器之一。

定向音频系统的使用具有以下优点：即使不是精确地在每个方向上布置真实扬声器，也可以在训练中以这种方式包括大量不同的方向。由于在一些情况下在车辆中的驾驶员辅助系统中也确定了障碍物或危险位置的高度精确位置，因此还希望能够通过驾驶员更准确地区分音频信号方向。另外，虚拟音频信号源的使用具有以下优点：在无需更改音频系统的现有扬声器的情况下，可以优化测试或训练序列，在很可能期望多个音频警告信号的方向区域中可以尤其计算多个不同的音频信号源。

在进一步的示例性实施例中，控制装置被设置为将虚拟音频信号源生成为移动虚拟音频信号源。以这种方式，在测试设备和/或在设备周围发出噪声的物体局部地移动的情况下，也可以在实际条件下测试定向听力。因此，该实施例特别适用于在驾驶情况下训练定向听力，例如在机动车辆中。

在另一实施例中，音频系统具有用于分别选择多个音频输出装置之一作为音频信号源的介质。代替确定虚拟音频信号源，音频信号可能来自的可能方向的选择被减少到在不同位置空间布置的音频输出装置或扬声器的数量。这里的优点是音频输出装置的驱动可以减少到激活所选的输出装置并由此输出音频信号。

同样在该实施例中，控制装置仅控制测试操作，即例如指示音频信号的声音应该来自的位置，但是音频系统本身执行该实现；或者控制逻辑器可以在控制方向上实现，音频系统主要包括扬声器本身。

在用于测试受试者的定向听力的设备的优选实施例中，多个音频输出装置是用于车辆内部的音频系统的扬声器。

在示例性实施例中，多个光输出装置包括车辆内部的一系列发光体，例如以(例如柔性)光条或(可能完全或部分闭合的)发光环的形式，该发光体附接或可附接到车辆内部的一些侧面和/或车顶区域。用于此目的的发光介质，即光输出装置，例如可以是发光二极管LED，但也可以是其它灯或发光体。因此，可以容易地附接多个发光装置，每个发光装置相对于受试者的位置和定向具有不同的角度，并且当使用由定向音频系统生成的虚拟音频信号源时，因此可以以很好地近似度为在相同或至少相似方向上的光输出装置分配每个计算出的音频信号源。

在优选实施例中，控制装置被设置成使光输出系统输出相对于当前正在输出的音频信号延迟的光。优选地，延迟足够大，例如2秒或更长，以便受试者实际上仅根据已经听到的内容进行从哪个方向听到音频信号的推测，延迟输出的光仅用于控制或确认。在另一个实施例中，延迟用来进行控制的光输出，直到它被触发信号释放，例如通过语音识别系统和受试者的音频命令。

在一个实施例中，控制装置被设置为至少近似随机地为从音频系统一个接一个输出的音频信号确定不同方向。为此目的例如使用随机数生成器。以这种方式，例如在频繁使用设备时，确保受试者不用设置音频信号方向的顺序，从而降低训练效果。然而，在另一个实施例中，还可以提供某些测试序列，其确保例如在特定时间段内调用所有方向，或者优选地调用某些方向，从该方向例如可以预期特别紧急的警告信号。例如在车辆中将优先调用驾驶员的盲点中的障碍物的警告。

在又一另外实施例中，该设备进一步包括评估装置，该评估装置具有用于识别受试者所指向的方向的摄像机传感器和手势识别模块。在该实施例中，受试者不自己决定他是否已正确识别音频信号的方向，而是通过手势指示，例如用手指、手或手臂或头部旋转，指示他推测音频信号源的方向。手势识别模块包括图像分析软件和可编程装置，从而识别和评估由摄像机传感器接收的手势。例如，当在车辆中使用时，摄像机传感器可以是现有的摄像机，利用该摄像机监视驾驶员的状态以识别其疲劳状况。

根据本发明的第二方面，车辆包括根据本发明的第一方面的用于测试受试者的定向听力的设备。以这种方式，根据本发明的用于测试受试者的定向听力的设备的优点和特性也在车辆的范围内实现。

在优选实施例中，在这种情况下，设备被设置为检测车辆的行驶状态并且仅允许在车辆的静止或自控模式(即自动驾驶车辆的自动驾驶模式)下输出音频信号和光信号。以这种方式，确保该设备仅在驾驶员不必完全关注道路交通的情况下用于测试或训练。

根据本发明的第三方面，利用根据本发明的第一方面的设备测试受试者的定向听力的方法包括在第一步骤中相对于受试者的位置选择受试者未知的方向。该方法包括在第二步骤中利用音频系统输出来自受试者未知的方向的可听的音频信号。在第三步骤中，随后利用光输出系统的光输出装置至少也将光输出到受试者的位置，其中布置光输出装置以指示音频信号的方向。以这种方式，运行设备，通过实现从受试者的未期望的方向发出音频信号并随后向受试者发出光信号来使受试者推测所听到的音频信号的方向，然后根据光信号检查这个推测成为可能。

在优选实施例中，相对于受试者的位置选择受试者未知的方向、输出音频信号以及输出光重复至少一次。因此，通过利用至少两个(和更多优选甚至更长的音频信号序列)音频信号的训练，可以在每种情况下针对受试者的未期望的方向增大训练效果。应该注意，由于在重复时先前未知的方向现在已知，因此，为了重复第一步，选择不同的未知的方向。

在一个实施例中，特别地提供，光的输出相对于音频信号的输出延迟。这确保了音频信号来自的方向的推测仅基于受试者所听到的，并且输出的光信号仅用于检查，由此可以实现更好的训练结果。

在一个实施例中，该方法还包括重新输出音频信号并同时重新输出光。每个音频信号与光信号同时重复，优选地是时间延迟的，以检查和改善学习效果。

在优选实施例中，使用随机数发生器来相对于受试者的位置选择受试者未知的方向。因此以简单的方式确保所选方向每次都是受试者的未知或未期望的方向。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的用于测试受试者的定向听力的设备的示例的示意图。

图2是根据本发明的第二实施例的具有用于测试受试者的定向听力的设备的车辆的示例的示意图。

图3是根据本发明的第三实施例的用于测试受试者的定向听力的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明第一实施例的用于测试受试者的定向听力的设备的示例的示意图。设备10具有音频系统11，该系统具有用于输出测试噪声、声音信号或其它音频信号的多个音频输出装置12，特别是扬声器。每个音频信号13输出到受试者14的位置。

设备10还具有光输出系统15，光输出系统15具有多个光输出装置16(即用于输出光的发光介质)，其中每个光信号17至少也明显地输出到受试者14的位置。在所示的功能框图中，光输出系统15显示在音频系统11旁边。实际上，光输出系统15的光输出装置16通常被布置成使得至少每个音频输出装置12(或用于产生感知输出装置位置的虚拟位置)在空间上与每个光输出装置16相关联，使得受试者14可以基于光信号17的方向来检查音频信号13的方向。

音频系统11和光输出系统15连接到控制装置18，在该控制装置中例如涉及具有处理器和存储器的可编程装置，在该存储器中存储适当的控制软件的代码部分，这些软件由处理器加载以实现控制器的功能。控制装置18使音频系统11一个接一个地将多个音频信号输出到受试者14的位置，使得对于受试者14相应音频信号的音频信号源分别位于多个不同方向的选定方向上。另一方面，控制装置18使光输出系统15在音频信号源对于受试者14所处的每一个不同方向上分配至少一个光输出装置16，并使其根据当前输出的音频信号13将相关的光信号17输出到受试者14的位置。

图2示出了根据本发明第二实施例的具有用于测试受试者的定向听力的设备的车辆的示例的示意图。车辆20的内部舱室具有音频系统，该音频系统具有例如作为音频输出装置的四个扬声器21、22、23、24并且该音频系统设计为定向音频系统，在该音频系统中例如基于波场合成、全景控制和/或其它方法确定虚拟音频信号源，并且通过相对于受试者(这里是车辆20的驾驶席25上的人)在任何方向上适当地驱动扬声器21、22、23、24。在所示的示例中，车辆20内部的其余席位是未占用的席位26、27、28。作为光输出系统，车辆20在内部(例如周向安装在车顶上)包括发光环29，该发光环具有作为发光介质或光输出装置30的多个例如发光二极管，使得为每个虚拟音频源的位置在至少几乎在位于相同方向上分配光输出装置。音频信号输出和随后的相关光信号输出的控制通过连接到音频系统和发光环29的控制装置31进行。

图3示出了根据本发明第二实施例的用于测试受试者的定向听力的方法的示例的示意图，并且因此示出了用于图1和图2中所示的设备的合适的操作方法。方法32在“开始”33状态起始，在该状态中设备进入可以执行该方法的状态，并且特别地，控制装置也被适当地初始化。

然后进行相对于受试者的位置受试者未知的方向的选择34。方向选择由所使用的音频系统的性质预先确定。对于可能的方向所讨论的是所有位置或它们相对于受试者在其位置处的定向的角度，其中通过音频系统可以布置(虚拟或真实)音频信号源。

在下一步骤中，利用音频系统输出35可听音频信号，该可听音频信号来自受试者未知(即未期望)的方向。受试者的任务是试图识别音频信号来自的方向。

在另一步骤中，利用光输出系统的光输出装置至少也在受试者的位置输出36光或光信号。在这种情况下，光输出装置布置在音频信号的方向上，使得在光输出系统和音频系统的特性预定的可能性范围内，输出光信号的方向与音频信号的方向一致。由此受试者可以检查他推测的音频信号源的方向是否是正确的。在这种情况下，光输出36优选地相对于音频信号的输出延迟，使得音频信号来自的方向的推测不受光信号的影响。

在所示的实施例中，下面还提供音频信号的重新输出37和相关光信号的同时重新输出，以便加强学习效果。

在所示的实施例中，特别地随后询问38是否要输出另外的音频信号，即是否要继续测试或训练。这可以例如由输入可能性通过受试者控制或者例如在开始状态的初始化期间确定。例如，可以指定测试序列应该包括2个、3个或10个或不同数量的音频信号和相关的光信号。如果询问38指示要输出另外的音频信号，则重复相对于受试者的位置选择34受试者未知的方向、输出35音频信号、输出36光或光信号、以及在图3所示的实施例中还重新输出37音频信号并同时重新输出相关的光信号步骤。如果询问38指示不输出另外的音频信号，则该方法在39结束。

在另一个实施例中，特别是如果已经确定了要输出的音频信号的数量，可以提供仅执行一次选择34未知方向的步骤并且在重复其它步骤之前设置整个测试序列。在任何情况下，在选择34时，可以使用随机数发生器。

在另一实施例中，可以提供始终以简化的操作模式同时输出音频信号和光信号。

在又一个实施例中，可以提供的是，例如额外借助于视频分析进行受试者的指向方向的手势识别，并且例如当手势识别显示受试者指向刚刚听到的音频信号的正确方向时，询问38仅导致使用来自另一方向的音频信号继续测试。在此，可以额外提供当正确识别方向时经由光输出系统向受试者显示视觉确认(例如，闪烁或颜色变化成例如绿色)，或者以其它方式在视觉上指示错误(例如通过颜色变化成例如红色)。

虽然已经通过优选实施例进一步详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下从其中得出其它变型。

应当理解，尽管按照某种顺序描述本方法步骤，但是该方法步骤可以部分地以与本文描述的顺序不同的顺序执行。还应理解，可以同时执行某些步骤，可以添加其它步骤，或者可以省略这里描述的某些步骤。换句话说，提供本说明书是为了说明特定实施例，而不应被解释为限制所公开的主题。

在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。应当理解，除非另外特别说明，否则上文和下文描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合。因此，该描述不应被视为具有限制意义，并且本发明的范围由所附权利要求限定。