Digitales aktives Kopfhörersystem für Hubschrauberpiloten
Publication date
2026-08-24
Document type
Dissertation
Author
Advisor
Referee
Granting institution
Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg
Exam date
2026-08-12
Organisational unit
Publisher
Universitätsbibliothek der HSU/UniBw H
Part of the university bibliography
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File(s)
Language
German
Keyword
ANC
Sprachverbesserung
Räumliches Hören
Flugkopfhörer
Hubschrauber
Abstract
Im Hubschrauber herrschen extreme akustische Bedingungen, die das Wohlbefinden der Besatzung beeinträchtigen, die Sprachkommunikation erschweren und das akustische Situationsbewusstsein einschränken. Das Potenzial der akustischen Mensch-Maschine-Schnittstelle wird dabei von kommerziellen Luftfahrt-Headsets bislang nicht voll ausgeschöpft. Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung und Evaluation eines integrierten digitalen aktiven Kopfhörersystems zur Reduktion der Lärmbelastung, Verbesserung der Sprachverständlichkeit und Unterstützung des Situationsbewusstseins durch räumliches Audio. Die Grundlage für die Entwicklung und Evaluation der Teilsysteme bilden akustische Messungen, die im Rahmen eines Messflugs im Hubschrauber aufgezeichnet wurden. Das System kombiniert drei Teilsysteme auf einer echtzeitfähigen Rapid-Control-Prototyping-Plattform. Für die aktive Lärmreduktion wurde ein hybrides adaptives Active Noise Control System entwickelt, das den wirksamen Frequenzbereich auf höherfrequente tonale Lärmanteile erweitert und damit die Lärmbelastung gegenüber einem kommerziellen Referenzsystem weiter reduziert. Zur Sprachverbesserung wurde ein zweistufiges Verfahren aus einem Doppelmikrofon und einem nachgeschalteten Wiener-Filter implementiert, das Hintergrundgeräusche im Sprachsignal reduziert und die Sprachqualität gemäß objektiven Qualitätsmetriken verbessert. Zur Wiedergabe räumlicher Audiosignale wurde eine dynamische binaurale Synthese mit Head-Tracking integriert, die eine intuitive räumliche Lokalisation virtueller Schallquellen ermöglicht. Die durchgeführten Hörversuche belegen, dass unter den untersuchten Bedingungen weder das Kabinengeräusch des Hubschraubers noch Active Noise Control die Lokalisierbarkeit der virtuellen Schallquellen negativ beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kombination aus adaptivem Active Noise Control, digitaler Sprachverbesserung und dynamischem räumlichem Audio die akustische Ergonomie im Cockpit verbessern kann und Potenzial zur Entlastung von Piloten sowie zur Erhöhung der Flugsicherheit bietet.
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