Im Fahrzeug-Innenraum haben sich Mikrofone bereits etabliert; jedes neuere Fahrzeug ist mindestens mit dem vorgeschriebenen e-Call-System zur Audio-Kommunikation im Notfall ausgerüstet. Nun kommen neue Applikationen hinzu, wie
- aktive Schallauslöschung (Active Noise Cancellation, ANC) durch Gegenschall
- Aufnahme des Straßenzustands
- Spektrumanalyse des Motor-/Fahrgeräuschs zur vorbeugenden Wartung, Zustands- und Fehlererkennung
- Detektion von Einsatzfahrzeugen mit eingeschaltetem Martinshorn inklusive Richtungserkennung
Das AEC-Q103-qualifizierte MEMS-Mikrofon IM68A130A (MEMS: mikroelektromechanisches System) von Infineon ist dafür ganz Ohr: Es liefert ein analoges Ausgangssignal und verfügt über einen integrierten rauscharmen Vorverstärker (Bild 1). Dadurch erreicht es einen niedrigen Rauschteppich von nur –106 dBV(A) und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis von 68 dB(A). Gleichzeitig liegt die Grenze zur akustischen Übersteuerung bei 130 dBSPL (Sound Pressure Level). Diese Leistungsdaten tragen zu einem großen Dynamikbereich für akustische Signale bei und sorgen für Verständlichkeit und Signaltreue sowohl bei sehr leisen oder weit entfernten als auch bei sehr lauten oder nahen Geräuschen.
Zusammen mit einem geraden Frequenzgang zwischen 10 Hz und 16 kHz zeichnet sich das IM68A130A durch eine exzellente Aufnahmequalität aus.
Für Spracherkennungs-Algorithmen liefert das MEMS-Mikrofon gut verarbeitbare Daten, dank seines hohen Signal-Rausch-Verhältnisses. So führen auch leise gesprochene Befehle zu einem guten Nutzsignal. Beim Einsatz im Außenbereich des Fahrzeugs begünstigt das hohe Signal-Rausch-Verhältnis die Aufnahme von Schall aus der Ferne, zum Beispiel bei herannahenden Einsatzfahrzeugen mit eingeschalteter Sirene.
Mehrere Mikrofone für mehr Möglichkeiten
Werden mehrere Mikrofone gleichzeitig eingesetzt, ergeben sich weitere Möglichkeiten. Denn bei einem Mikrofon-Array kommt der Schall aus einer Quelle mit unterschiedlicher Intensität und zeitlichem Versatz bei den einzelnen Mikrofonen an. Aus dem Unterschied der Signale lässt sich auf die Richtung der Schallquelle schließen. Mittels digitaler Signalverarbeitung kann dann aus den Signalen aus einem Mikrofon-Array eine gewünschte Richtcharakteristik eingestellt werden (Beamforming). Das IM68A130A eignet sich durch enge Toleranzen bei Empfindlichkeit und Phasenverlauf hervorragend auch für den Einsatz in Arrays.
Schneller am Markt mit dem A2B Evaluation Kit
Um ein solches Array mit mehreren Automotive-qualifizierten MEMS-Mikrofonen zu testen und zu optimieren, empfiehlt sich das A2B Evaluation Kit von Infineon. Es enthält alle Komponenten für ein per A2B-Bus vernetztes Multi-Mikrofon-System (Bild 2). Jedes Slave-Modul beherbergt vier Mikrofone. Die Gehäuse der Slave-Module sind magnetisch und haften am Blech der Fahrzeugkarosserie (Bild 3). Ein 32-bit-Mikrocontroller der Baureihe Aurix in der Master Unit übernimmt die digitale Signalverarbeitung. Auch Beispiel-Software für unterschiedliche Konfigurationen (unterschiedliche Anzahl der Slaves bzw. Anzahl der aktiven Mikrofone in einem Slave) gehört zum Evaluation Kit.
Zielapplikationen für das A2B Evaluation Kit sind z. B. die Sirenenerkennung, eine Freisprecheinrichtung oder Sprachsteuerung sowie Beamforming und die aktive Geräuschunterdrückung.
Fazit
Je mehr menschliche – und andere – Sinne das Fahrzeug erhält, desto weiter kann die Automatisierung des Fahrens fortschreiten. Den Hörsinn zur akustischen Umfelderfassung können Infineons High-Performance-Analog-Xensiv-MEMS-Mikrofone wie das IM68A130A beisteuern. Neben diesen finden sich im Rutronik-Portfolio auch weitere Sensoren für den Automotive-Einsatz, die den Weg für das autonome Fahren ebnen.
Weitere Informationen und eine direkte Bestellmöglichkeit finden Sie auch auf unserer e-Commerce-Plattform www.rutronik24.com.
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