LION

Lokalisierung und Identifikation sich bewegender Schallquellen

Zwei Abbildungen von einem Flugzeug aus der Draufsicht in einem Koordinatensystem. X- und Y-Achsen beschreiben jeweils die Länge der Flugzeuge in Meter – sie sind gleich groß. Daneben steht eine Farbskala, die Lärm in Dezibel beschreibt: Von leise in Weiß über Grün, Gelb und Orange bis zu laut in Dunkelrot. Linke Abbildung: Die Dezibel-Skala reicht von 49 bis 65. Die Tragflächen des Flugzeugs sind in Dunkelrot getaucht, drum herum ist es blau bis gelb. Es ist kein Weißraum zu sehen. Rechte Abbildung: Die Dezibel-Skala reicht von 43 bis 59. An den Tragflächen des Flugzeugs sind einzelne kleine tiefrote Stellen zu erkennen, einige sind auch gelb und blau. Der Rest ist nahezu komplett weiß. Auf beiden Abbildungen ist das Logo des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR) zu sehen. Es besteht aus drei nebeneinander liegenden Rauten, an der mittleren Raute sitzt jeweils ein Dreieck an der oberen und unteren Kante. Daneben stehen die Buchstaben DLR.
Links: Das konventionelle Verfahren zur Lokalisierung der Schallquellen liefert die Positionen und Stärken der Geräuschquelle, die aber durch die eingeschränkten Abbildungseigenschaften des Arrays gestört sind. Rechts: Das in LION entwickelte Verfahren verbessert die Genauigkeit und die Dynamik der Lokalisierung. Bild: Siller, Henri A. und Schumacher, Timo (2021): „Lokalisierung und Analyse bewegter Schallquellen bei Überflügen und Vorbeifahrten“, in: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. - DEGA. DAGA 2021 - 47. JAHRESTAGUNG FÜR AKUSTIK, 2021-08-15 - 2021-08-18, Wien, Österreich.

Verkehr ist eine der Hauptquellen für Lärm. Daher ist die Untersuchung von sich bewegenden Schallquellen von großer Bedeutung, da beispielsweise Flugzeuge, Züge und Autos erheblichen Lärm erzeugen, der so weit wie möglich gemindert werden sollte. Wo aber genau entsteht unerwünschter Lärm? An den Rädern? Den Stromabnehmern? Oder an ganz anderer Stelle? Dies wird mit sogenannten Schallquellenlokalisierungsverfahren untersucht, die für bewegte Quellen in komplexen Umgebungen entwickelt werden müssen, wobei die Dopplerverschiebung, vergleichsweise kurze Messzeiten und die Schallausbreitung in der Atmosphäre die Messungen und Simulationsberechnungen erschweren. Diesen Problemen nimmt sich das internationale Forschungsteam im Projekt „LION“ an und erweitert die vorhandenen Methoden zur Analyse von bewegten Schallquellen. Die Forschenden entwickeln Algorithmen, Modelle und virtuelle Testumgebungen, in der verschiedene Szenarien der Schallausbreitung simuliert werden können. Die Berechnungsverfahren werden mit Messungen mittels Mikrofonarrays an Flugzeugen und Zügen verglichen. Dabei spielen auch Wetterbedingungen wie Umgebungstemperatur, Luftdruck und Wind eine Rolle. Die atmosphärischen Bedingungen beeinflussen auch die menschliche Wahrnehmung und die dadurch erzeugte Lärmbelästigung. Die Ergebnisse des Forschungsprojekts sollen helfen, die Entstehungsmechanismen des Schalls besser zu verstehen und so die Grundlage für gezielte Lärmminderungsmaßnahmen direkt an der Quelle zu schaffen.

Laufzeit

12.2019 - 03.2024, 05.2025-05.2028

Projektpartner in LION II

  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
  • Institut für Schallforschung (ISF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW)
  • Empa – Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, Abteilung Akustik / Lärmminderung

Mittelgeber

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Forschungsschwerpunkt

Urbane Technologien für die Stadt der Zukunft

Link

Projektbeschreibung (DFG)

Literatur

M. J. Kingan, S. T. Go, R. Piscoya, and M. Ochmann, “On the modelling of ground-board mounted microphones for outdoor noise measurements”, Journal of Sound and Vibration, vol. 565, p. 117894, Oct. 2023, https://doi.org/10.1016/j.jsv.2023.117894

D. Lincke, T. Schumacher, and R. Pieren, “Evaluation of microphone array methods for aircraft flyover measurements: Developement of a virtual test environment”, in Fortschritte der Akustik - DAGA 2022, Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), Mar. 2022. https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2022/data/articles/000114.pdf

D. Lincke, T. Schumacher, and R. Pieren, “Synthesizing coherence loss by atmospheric turbulence in virtual microphone array signals”, The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 153, pp. 456–466, 2023, https://doi.org/10.1121/10.0016847

M. Ochmann, “The Frequency Spectrum of a Harmonically Radiating Monopole Moving along Arbitrary Trajectories with Application to Helical Orbits”, J. Theor. Comp. Acout., vol. 31, no. 02, p. 2350010, Jun. 2023, https://doi.org/10.1142/S259172852350010X

R. Pieren and D. Lincke, “Auralization of aircraft flyovers with turbulence-induced coherence loss in ground effect”, The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 151, no. 4, pp. 2453–2460, 2022, https://doi.org/10.1121/10.0010121

R. Piscoya and M. Ochmann, “Schallabstrahlung einer bewegten Linienquelle mit allgemeiner Zeitabhängigkeit über einem homogenen Boden”, in Fortschritte der Akustik - DAGA 2022, Stuttgart: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), Mar. 2022. https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2022/data/articles/000288.pdf 

R. Piscoya and M. Ochmann, “Sound radiation of a line source with general time dependence moving above an interface between two homogeneous semi-infinite fluid media”, Journal of Theoretical and Computational Acoustics, vol. 30, no. 03, Sep. 2022, https://doi.org/10.1142/S2591728522400035

T. Schumacher, D. Lincke, and H. Siller, “Evaluation of microphone array methods for aircraft flyover measurements: Quantification of performance through virtual test environments”, in Fortschritte der Akustik - DAGA 2022, Stuttgart: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), 2022. https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2022/data/articles/000114.pdf 

T. Schumacher and H. Siller, “Hybrid approach for deconvoluting tonal noise of moving sources”, in 9th berlin beamforming conference, Jun. 2022. https://www.bebec.eu/fileadmin/bebec/downloads/bebec-2022/papers/BeBeC-2022-D01.pdf

H. Waubke, C. Kasess, and P. Soni, “Akustische Holographie für eine bewegte Quelle”, in Fortschritte der Akustik - DAGA 2023, Hamburg, 2023, pp. 347–348. https://pub.dega-akustik.de/DAGA_2023/data/articles/000028.pdf

Projektleitung an der BHT

Prof. Dr. rer. nat. Marc Kirch
Prof. Dr.-Ing. Martin Ochmann
Fachbereich II – Mathematik – Physik – Chemie

Zurück