DE102005038524A1

DE102005038524A1 - Verfahren zur Ermittlung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke mittels Ultraschallsensoren und System hierzu

Info

Publication number: DE102005038524A1
Application number: DE102005038524A
Authority: DE
Inventors: Harald Barth; Nicolas Jecker
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-02-15
Also published as: JP2009502636A; US7660205B2; WO2007014595A1; EP1910866B1; EP1910866A1; US20090095084A1

Abstract

Die Erfindung zur Ermittlung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke mittels wenigstens eines Ultralschallsensors eines Fahrzeugs, welches beim Längspassieren der Parklücke folgende Schritte durchgeführt werden: DOLLAR A a) Aussenden einer Ultraschallwelle, DOLLAR A b) Sammeln von Echosignalen der ausgesendeten Ultraschallwelle innerhalb eines Messfensters, DOLLAR A c) Bestimmen der Streuung und/oder der Verteilung der Echosignale innerhalb der Streuung, DOLLAR A d) Feststellen einer Tiefenbegrenzung, wenn die Streubreite aller und/oder mehrerer, innerhalb der Verteilung eine Konzentration bildender Echosignale unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke mittels Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs. Die Ermittlung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke ist erforderlich, um festzustellen, ob in der Parklücke Gegenstände vorhanden sind, die beim Einparkvorgang zu einer Kollision führen würden. Ferner wird zur Bestimmung der Tiefe einer Parklücke in der Regel der Randstein von den Ultraschallsensoren detektiert und als Referenzlinie herangezogen. Beim Einparken des Fahrzeugs in die Parklücke kann der Fall auftreten, dass das Fahrzeugheck und/oder auch der Fahrzeugbug über den Bordstein ragt. Dies ist in der Regel unproblematisch, da ein Bordstein regelmäßig eine Höhe hat, die zu keiner Kollision mit dem Fahrzeugüberhang führt. Ist anstelle des Bordsteins nun aber ein höheres Objekt, wie beispielsweise eine Wand vorhanden, das zu einer Tiefenbegrenzung der Parklücke führt, kann es zu einer Kollision beim Einparkvorgang beziehungsweise zum Abbruch des Einparkvorganges kommen.

Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, mit denen die Höhe von zu einer Tiefenbegrenzung führenden Objekten detektiert werden können. So ist beispielsweise aus der DE 101 46 712 A1 bekannt, zwei Sensoren 90° zueinander verdreht anzuordnen. Ein Sensor dient dabei zur Höhenerkennung von Gegenständen und der andere Sensor dient zur Abtastung in vertikaler Richtung. Ferner sind aus dem Stand der Technik Sensoren bekannt, die mechanisch verstellt werden können, um die Höhe von Gegenständen zu bestimmen ( EP 0 904 552 A1 oder DE 103 22 601 ).

Die bekannten Systeme und Verfahren haben den Nachteil, dass sie vergleichsweise aufwändig sind. Entweder sind mehrere Sensoren vorhanden, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist, oder ein mechanisches System zum Verschwenken der Sensoren wird benötigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke mittels Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs bereitzustellen, das auf einfache Art und Weise eine zuverlässige Aussage bereitstellt. Insbesondere soll die Tiefenbegrenzung, die zu einer Kollision des Fahrzeugs wegen des Überragens des Fahrzeughecks und/oder des Fahrzeugbugs über den Bordstein beim Einparkvorgang führen kann, erkannt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, dass sich durch folgende Schritte auszeichnet:

a) Aussenden einer Ultraschallwelle,
b) Sammeln von Echosignalen der ausgesendeten Ultraschallwelle innerhalb eines Messfensters,
c) Bestimmen der Streuung und/oder der Verteilung der Echosignale innerhalb der Streuung,
d) Feststellen einer Tiefenbegrenzung, wenn die Streubreite aller und/oder mehrerer, innerhalb der Verteilung eine Konzentration bildender Echosignale unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt.

Aufgrund des Vergleichs der Streubreite aller Echosignale und/oder mehrerer, insbesondere eine Signalkonzentration bildender Echosignale, kann eine Aussage getroffen werden, ob ein Objekt die Tiefe der Parklücke begrenzt. Wird beispielsweise die Parklücke von einer Wand begrenzt, so kann zum einen der Fall auftreten, dass sämtliche Echosignale an der Wand reflektiert werden, weshalb dann die Streubreite sämtlicher Signale sehr klein ist und unterhalb des Schwellwertes liegt. Zum anderen ist denkbar, dass die ausgesendete Ultraschalwelle nicht nur an der Wand, sondern auch an dem vor der Wand liegenden Straßenbelag oder einer Fahrbahnmarkierung reflektiert wird. Erstreckt sich beispielsweise die Fahrbahnmarkierung in Längsrichtung dann ergibt sich bei Betrachtung aller Echosignale insgesamt eine breitere Streubreite. Wird allerdings die Verteilung der Echosignale innerhalb der Streuung betrachtet, dann ist aufgrund von mehreren an der Wand reflektierten Echosignalen innerhalb der Streuung eine Signalkonzentration festzustellen, deren Streubreite unterhalb des Schwellwertes liegt. Somit kann auch in diesem Fall eine Tiefenbegrenzung der Parklücke erkannt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat dabei den Vorteil, dass es zum einen mit lediglich einem Sensor auskommen kann und zum anderen keine Mechanik zur Beurteilung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke benötigt.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, dass die Streuung der Echosignale und deren Verteilung im Hinblick auf die Laufzeiten der Echosignale und/oder im Hinblick auf die räumlichen Abstände der die Echosignale reflektierenden Objekte betrachtet werden kann. Dabei können die räumlichen Abstände zum Sensor bzw. zum Fahrzug insbesondere durch Laufzeitmessungen der aus den ausgesendeten Ultraschallwellen resultierenden und gesammelten Echosignale bestimmt werden.

Der Schwellwert, gemäß dem sich eine Tiefenbegrenzung ergibt, kann im Hinblick auf die Laufzeitbetrachtung 4 msec und insbesondere 3,2 msec und insbesondere unter 2 msec betragen. Ein Laufzeitversatz der Echosignale von 64 μsec entspricht, unter normalen Bedingungen, in etwa einem räumlichen Abstand des Objekts zum Fahrzeug von cirka 1 cm. Ein zeitlicher Versatz der Echosignale unter 4 msec entsprechen dann einem räumlichen Abstand von cirka 62,5 cm; 3,2 msec entsprechen cirka 50 cm und 2 msec entsprechen cirka 31,25 cm. Bei Betrachtung der räumlichen Abstände kann eine Tiefenbegrenzung dann vorliegen, wenn die Streubreite von mehreren oder allen räumlichen Abstände unter 65 cm und insbesondere unter 50 cm und insbesondere unter 30 cm liegt. Bei praktischen Versuchen hat sich ein Schwellwert von cirka 50 cm als vorteilhaft herausgestellt.

Gemäß der Erfindung ist vorteilhaft, wenn in einem Messfenster, in dem eine Ultraschallwelle ausgesendet wird, 3-mal bis 20-mal und insbesondere 4-mal bis 8-mal Echosignale der ausgesendeten Ultraschallwelle gesammelt werden. Über die 4-mal bis 8-mal gesammelten Echosignalen kann dann gemäß der Erfindung die Streubreite der Laufzeiten der Echosignale und/oder der räumlichen Abstände der die Echosignale hervorrufenden Objekte bestimmt werden. Liegen insbesondere die zuletzt empfangenen Echosignale in einer geringen Streubreite, ist davon auszugehen, dass eine störende Tiefenbegrenzung vorliegt.

Ferner ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die einzelnen Schritte gemäß Anspruch 1 beim Passieren der Parklücke über die gesamte Parklückenlänge oder über einen Abschnitt der Parklückenlänge durchgeführt werden. Damit kann die Tiefenbegrenzung über eine entsprechende Länge der Parklücke bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Ultraschallwellen im Wesentlichen kegelartig ausgesandt und zwar mit einem Kegelachswinkel von 10° bis 30°, insbesondere von etwa 20°. Der Öffnungswinkel des Kegels beträgt dann den doppelten Wert wie der Kegelachswinkel. Aufgrund der kegelartigen Aussendung der Signale ergeben sich selbst dann zeitlich versetzte Echosignale, wenn die Ultraschallwelle auf eine ebene, parallel zur Längsachse der Parklücke vorhandene, die Parklücke begrenzende Mauer trifft.

Die Erfindung betrifft außerdem ein System zur Bestimmung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet und wenigstens einen Ultraschallsensor und eine zugehörige Signalverarbeitung zur Bestimmung der Streubreite der Laufzeiten der Echosignale und/oder der Streubreite der räumlichen Abstände der der Echosignale hervorrufenden Objekte umfasst.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.
Es zeigen:
1 die Rückansicht eines eine Parklücke passierenden Fahrzeuges;
2 die Draufsicht auf das Fahrzeug gemäß 1 mit schematisch angedeuteten Echosignalen;
3 eine der 1 entsprechende Ansicht mit einer die Parklücke begrenzenden Wand; und
4 die Draufsicht auf 3 mit schematisch angedeuteten Echosignalen.
In der 1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, das einen seitlich angeordneten Ultraschallsensor 12 umfasst. Seitlich neben dem Fahrzeug ist eine Parklücke 14 vorhanden, die durch einen Randstein 16 begrenzt wird. An den Randstein 16 schließt sich ein Gehweg 18 an, auf dem ein Gegenstand 20 vorhanden ist.
Mit dem Ultraschallsensor 12 wird eine kegelartig ausgebildete Ultraschallwelle ausgesendet, die einen Kegelachswinkel α von cirka 20° aufweist. In einem Messfenster wird eine Ultraschallwelle ausgesendet, deren Echosignale 4-mal bis 8-mal gesammelt werden. In der 1 sind beispielhaft drei Echosignale 22, 24 und 26 dargestellt, die aus einer ausgesendeten Ultraschallwelle resultieren. Das erste Echosignal 22 wird am Randstein 16 reflektiert. Das zweite Echosignal 24 wird auf dem Gehweg 18 reflektiert und das dritte Echosignal 26 am Gegenstand 20.
In der 2 sind die Laufzeiten t der empfangenen Echosignale 22, 24, 26 über die vom Fahrzeug 10 zurückgelegte Strecke s aufgetragen. Anstelle der Laufzeiten t ist es ebenfalls erfindungsgemäß denkbar, die von der Laufzeit linear abhängigen Abstände d der Objekte, an denen die Echosignale 22, 24, 26 reflektiert werden, über der vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke s darzustellen. In der 2 ist ferner der Erfassungsbereich 28 des Ultraschallsensors 12 angedeutet.
Wie aus der 2 deutlich wird, ist die Streubreite b des zeitlichen Versatzes der gesammelten Echosignale 22, 24, 26 vergleichsweise groß. Eine zu erkennende Tiefenbegrenzung der Parklücke 14 liegt dann vor, wenn die Streubreite b unter einem vorgebbaren Schwellwert W liegt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass dann von einer Tiefenbegrenzung der Parklücke 14 auszugehen ist, wenn der Schwellwert W etwa 3,2 msec beträgt. Bei einer Auswertung der Echosignale im Hinblick auf die Abstände der räumlichen Objekte ergibt sich dann eine Tiefenbegrenzung, wenn die Streubreite b der räumlichen Abstände der die Echosignale hervorrufenden Objekte kleiner gleich 50 cm ist.
Bei der in der 1 und 2 wiedergegebenen Situation ist die Streubreite b im Hinblick auf den zeitlichen Versatz der Echosignale größer 3,2 msec und im Hinblick auf die Abstände der Objekte größer 50 cm. Insofern kann aufgrund der Streubreitenbestimmung ermittelt werden, dass keine zu einer Kollision führenden Tiefenbegrenzung der Parklücke 14 vorliegt, wenn das Heck oder der Bug beim Einparken über den Bordstein ragen sollte.
Gemäß der 2 wird die Streubreite b über die gesamte Parklückenlänge betrachtet. Da die Streubreite b über die gesamte Parklückenlänge im Wesentlichen gleich ist, ist davon auszugehen, dass über die Länge der Parklücke keine Tiefenbegrenzung vorhanden ist.
Die 3 unterscheidet sich von der 1 dadurch, dass im Bereich des Randsteins 16 eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Wand 30 vorhanden ist.
Entsprechend der 1 sind in der 3 beispielhaft drei Echosignale 32, 34, 36 dargestellt, die innerhalb eines Messfensters gesammelt werden. Zusätzlich zu den wegen der Längserstreckung der Wand über die Länge der Parklücke auftretenden Echosignale 32, 34, 36 kann der Fall auftreten, dass kurzeitig ein weiteres Echosignal 31 auftritt, dass am Straßenbelag reflektiert wird. Dieses Signal tritt aber nicht über die Parklückelänge sondern nur als lokales Störsignal auf, was in der 4 angedeutet ist. Derartige lokal auftretende Signale können ausgeblendet werden und finden dann beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Berücksichtigung.
Die aus den Echosignalen 32, 34, 36 resultierende Streubreite b gemäß 4 ist vergleichsweise gering, da die Laufzeiten der Echosignale 32, 34, 36 aufgrund des Vorhandenseins der parallel zur Längsachse der Parklücke 14 verlaufenden Wand nahezu gleich sind. Aufgrund der geringen Streubreite b, die bei einer zeitlichen Betrachtung unter 3,2 msec und bei einer räumlichen Betrachtung unterhalb von 50 cm liegt, kann die Tiefenbegrenzung der Parklücke 14 durch die Mauer erkannt werden. Die Mauer 30 erstreckt sich dabei über die gesamte vom Fahrzeug längspassierte Parklücke 14, was aus den in der 4 nahezu auf einer Linie liegenden Signalen 32, 34, 36 entnommen werden kann.
Gemäß der Erfindung kann folglich qualitativ unterschieden werden, ob eine den Einparkvorgang behindernde Tiefenbegrenzung einer Parklücke vorhanden ist. Ist eine derartige Tiefenbegrenzung vorhanden, kann der Parkvorgang derart ausgeführt werden, dass der Bug und/oder das Heck des Fahrzeugs nicht über den Bordstein ragt, so dass es zu keiner Kollision des Fahrzeugs mit dem erkannten Gegenstand kommt.
Die Erfindung hat dabei den Vorteil, dass keine zusätzlichen Sensoren und/oder keine zusätzliche Mechanik für den Sensor 12 vorzusehen ist. Allein aufgrund der Signalverarbeitung, sprich einer entsprechenden Software, kann festgestellt werden, ob eine Tiefenbegrenzung vorhanden ist oder nicht.

Claims

Verfahren zur Ermittelung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke (14) mittels wenigstens einem Ultraschallsensor (12) eines Fahrzeugs (10), dadurch gekennzeichnet, dass beim Längspassieren der Parklücke (14) folgende Schritte durchgeführt werden: a) Aussenden einer Ultraschallwelle, b) Sammeln von Echosignalen (22, 24, 26; 32, 34, 36) der ausgesendeten Ultraschallwelle innerhalb eines Messfensters, c) Bestimmen der Streuung und/oder der Verteilung der Echosignale innerhalb der Streuung, d) Feststellen einer Tiefenbegrenzung wenn die Streubreite (b) aller und/oder mehrerer, innerhalb der Verteilung eine Konzentration bildender Echosignale unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes (W) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuung der Echosignale und deren Verteilung im Hinblick auf die Laufzeiten der Echosignale und/oder im Hinblick auf die räumlichen Abstände der die Echosignale reflektierenden Objekte betrachtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (W) im Hinblick auf die Laufzeiten der Echosignale 4 msec und insbesondere 3,2 msec und insbesondere 2 msec beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (W) im Hinblick auf die räumlichen Abstände der die Echosignale reflektierenden Objekte 65 cm und insbesondere 50 cm und insbesondere 30 cm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Messfenster 3-mal bis 20-mal, und insbesondere 4-mal bis 8-mal Echosignale einer ausgesendeten Ultraschallwelle gesammelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Passieren der Parklücke die Streubreite zur Bestimmung der Tiefenbegrenzung über die gesamte Parklückenlänge oder über einen Abschnitt der Parklückenlänge betrachtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallwelle im wesentlichen kegelartig ausgesandt wird mit einen Kegelachswinkel (α) von 10 bis 30°, insbesondere von etwa 20°.
System zur Bestimmung der Tiefenbegrenzung einer Parklücke, arbeitend nach dem Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens einen Ultraschallsensor (12) und eine Signalverarbeitung.