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Owli-AI Forschungsprojekt

AHRUS Audible High Resolution Ultrasonic Sonar

AHRUS ist ein elektronisches Guide-Dog-Konzept, das Echolokation durch hörbaren Ultraschall unterstützt. Das System soll Hindernisse und Strukturen frühzeitiger wahrnehmbar machen, ohne die natürliche Raumwahrnehmung durch Kopfhörer zu ersetzen.

Prototype
  • echolocation
  • ultrasound
  • assistive technology
  • spatial hearing
  • obstacle detection

Projektbeschreibung

Ziel

Das Projekt AHRUS untersucht, wie Ultraschall als zusätzlicher Orientierungskanal für blinde und sehbeeinträchtigte Menschen nutzbar wird. Ziel ist eine praxisnahe Unterstützung im Alltag, besonders bei kleinen Strukturen und schwer wahrnehmbaren Oberflächen.

Wie es funktioniert (kurz)

Ein fokussierter Ultraschallstrahl wird moduliert ausgesendet und durch nichtlineare Akustik in der Luft teilweise in hörbare Signale überführt. Reflektionen von Objekten können dadurch mit den eigenen Ohren wahrgenommen und räumlich eingeordnet werden.

Was ist neu im Vergleich zu klassischer Echolokation?

Klassische aktive Echolokation mit Zungenklick arbeitet mit längeren Wellenlängen und ist dadurch weniger selektiv bei feinen Strukturen. AHRUS nutzt kurze Ultraschallwellen und ermöglicht eine deutlich gerichtete Abtastung, wodurch Strukturgrenzen und kleine Hindernisse in bestimmten Szenarien besser differenzierbar werden.

Aktueller Stand (Prototyp & erste Tests)

Es liegt ein funktionaler Prototyp vor. In einer ersten Evaluation mit vier Teilnehmenden wurden Distanz, Richtung, Breitenabschätzung und Grenzwahrnehmung untersucht und mit klassischem Flash Sonar verglichen.

Outputs

Abbildungen

13 Visuals aus dem AHRUS-Paper.

  1. Schematische Darstellung einer Schallquelle bei Bewegung in Azimut und Elevation.
    Fig. 1 Gesamtansicht der Richtungsdarstellung.
  2. Detailansicht der Azimut-Darstellung mit seitlicher Schallquellenbewegung.
    Fig. 1 Detail links (Azimut).
  3. Detailansicht der Elevations-Darstellung mit vertikaler Schallquellenbewegung.
    Fig. 1 Detail rechts (Elevation).
  4. Prinzipgrafik zur Selbst-Demodulation von moduliertem Ultraschall in Luft.
    Fig. 2 Prinzip der Ultraschall-Demodulation.
  5. Foto des AHRUS-Prototyps mit Gehäuse und Transducer-Array.
    Fig. 3 Prototyp-Implementierung.
  6. Detailfoto des runden Transducer-Arrays am AHRUS-Prototyp.
    Fig. 3 Detail des Transducer-Arrays.
  7. Blockdiagramm mit DSP, Konfiguration, Bluetooth und Ultraschall-Transducer.
    Fig. 4 Design-Übersicht des AHRUS-Systems.
  8. Balkendiagramm zur Wahrnehmung von Distanz, Richtung und Grenzbereichen bei vier Personen.
    Fig. 5 Ergebnisse zu Distanz-, Richtungs- und Grenzwahrnehmung.
  9. Balkendiagramm zur Distanzschwelle bei der Hinderniserkennung für Säule und Auto.
    Fig. 6 Distanzschwelle bei der Hinderniserkennung.
  10. Balkendiagramm zur Abweichung bei der Breitenabschätzung eines Hindernisses.
    Fig. 7 Breitenabschätzung eines Hindernisses.
  11. Vergleich der Schallintensität und Direktivität von Zungenklick und AHRUS.
    Fig. 8 Gesamtvergleich der Direktivität.
  12. Detailansicht der breiten Schallausbreitung eines Zungenklicks beim Flash Sonar.
    Fig. 8 Detail links (Flash Sonar).
  13. Detailansicht der fokussierten Schallausbreitung beim AHRUS-System.
    Fig. 8 Detail rechts (AHRUS).

Weiterfuehrende Links

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