DE102008029808A1 - Method for three-dimensional position determination of object located outside vehicle, involves carrying out measurement of three distances to object three times with help of sensor device of vehicle - Google Patents

Method for three-dimensional position determination of object located outside vehicle, involves carrying out measurement of three distances to object three times with help of sensor device of vehicle Download PDF

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Abstract

The method involves carrying out measurement of three distances (R1-R3) to an object (O) three times with the help of a sensor device (4) of a vehicle. One time distance measurement is carried out by an evaluation device depending on the distances and three measuring points (S1-S3) for determining the position of the object, where an intersection of three spherical surfaces (K1-K3) is formed. Independent claims are included for the following: (1) a device for three-dimensional position determination of an object located outside a vehicle; and (2) a vehicle with a three-dimensional position determining device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um eine Position eines Objektes, welches sich außerhalb eines Fahrzeugs befindet, hinsichtlich aller drei Dimensionen zu bestimmen, um dadurch insbesondere einen Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug genau zu bestimmen.The The present invention relates to a method and a device, a position of an object that is outside a vehicle, with respect to all three dimensions in order to thereby in particular to accurately determine a distance between the object and the vehicle.

Nach dem Stand der Technik existieren für eine Hinderniserkennung außerhalb eines Fahrzeugs diverse Verfahren, welche auf unterschiedlichen Techniken basieren. Bei den so genannten aktiven Methoden wird ein Objekt mit vordefinierten Signalen bestrahlt und daraufhin vom Objekt reflektierte Signale bzw. Reflexionen erfasst und analysiert. Durch eine Analyse der Reflexionen lassen sich dadurch Informationen über eine Beschaffenheit des Objekts, aber auch über eine Position des Objekts ermitteln. Bei den so genannten passiven Methoden, welche in der Praxis selten angewandt werden, ist das Objekt selbst eine Signalquelle, deren Signale analysiert werden, um dadurch die Position des Objektes zu bestimmen.To The prior art exists for obstacle detection outside a vehicle various procedures, which on different Techniques are based. With the so-called active methods becomes one Object irradiated with predefined signals and then from the object reflected signals or reflections are detected and analyzed. By An analysis of the reflections can thereby provide information about a Texture of the object, but also about a position of the object determine. With the so - called passive methods, which in the Practice rarely be applied, the object itself is a signal source whose Signals are analyzed to thereby determine the position of the object to determine.

In der Fahrzeugtechnik werden heutzutage meist Ultraschallsensoren eingesetzt, um zum Beispiel bei einem System zur Einparkhilfe einen Abstand zu einem Hindernis zu erfassen. Dabei wird nach dem Stand der Technik ein Abstand zwischen dem entsprechenden Ultraschallsensor und dem Objekt gleich dem kürzesten Abstand zwischen diesem Objekt und dem Fahrzeug gesetzt, was beispielsweise für den Fall, dass sich das Objekt nur über dem Ultraschallsensor befindet, nachteiligerweise zu einer Bestimmung eines zu großen Abstands führt.In Vehicle technology is nowadays usually ultrasonic sensors used, for example, in a parking aid system Distance to an obstacle to capture. It will be according to the state technology, a distance between the corresponding ultrasonic sensor and the object equal to the shortest distance between this object and the vehicle set, for example for the Case that the object is only over the ultrasonic sensor, disadvantageously to a determination one too big Distance leads.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit deren Hilfe die Position eines Objektes möglichst genau, d. h. bezüglich aller drei Dimensionen, erfasst wird, um dadurch einen Abstand zu einem Fahrzeug genauer bestimmen zu können, als dies heutzutage nach dem Stand der Technik möglich ist.Therefore It is the object of the present invention, a method and to provide a device by means of which the position of a Object as possible exactly, d. H. in terms of of all three dimensions, is captured, thereby leaving a distance to be able to determine a vehicle more accurately than it does today State of the art possible is.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur dreidimensionalen Positionsbestimmung nach Anspruch 1, eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Positionsbestimmung nach Anspruch 8 und ein Fahrzeug nach Anspruch 12 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.According to the invention this Task by a method for three-dimensional position determination according to claim 1, a device for three-dimensional position determination according to claim 8 and a vehicle according to claim 12. The dependent claims define preferred and advantageous embodiments of the present invention Invention.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur dreidimensionalen Positionsbestimmung eines außerhalb eines Fahrzeugs befindlichen Objektes bereitgestellt. Dabei wird mittels einer Sensoreinrichtung des Fahrzeugs dreimal ein Abstand zu dem Objekt gemessen. Mit Hilfe einer Auswertevorrichtung wird abhängig von den drei gemessenen Abständen und abhängig von drei Messorten, an welchen jeweils eine der drei Abstandsmessungen durchgeführt wurde, die Position des Objektes hinsichtlich ihrer drei Dimensionen bestimmt.in the Within the scope of the present invention, a method for three-dimensional Position determination of an outside provided a vehicle object. It will by means of a sensor device of the vehicle three times a distance measured to the object. With the help of an evaluation device is dependent from the three measured distances and dependent of three measuring locations, on each of which one of the three distance measurements carried out became the position of the object in terms of its three dimensions certainly.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei folgende Varianten:

  • • Mittels eines sich bewegenden Sensors wird an drei verschiedenen Messorten, zu denen der Sensor jeweils bewegt wird, jeweils eine der drei Abstandsmessungen durchgeführt.
  • • Mittels drei verschiedener Sensoren, welche jeweils an unterschiedlichen Messorten angeordnet sind, werden die drei Abstandmessungen durchgeführt.
The method according to the invention comprises the following variants:
  • • By means of a moving sensor one of the three distance measurements is carried out at three different measuring locations, to which the sensor is moved in each case.
  • • The three distance measurements are carried out by means of three different sensors, which are each arranged at different measuring locations.

Indem erfindungsgemäß die Position des außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Objektes im dreidimensionalen Raum bestimmt wird, kann bei gleichzeitiger Kenntnis der Position des Fahrzeugs in diesem dreidimensionalen Raum der kürzeste Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug vorteilhafterweise genau bestimmt werden.By doing according to the invention the position of the outside the vehicle located object in three-dimensional space can, while knowing the position of the vehicle in this three - dimensional space the shortest distance between the Object and the vehicle advantageously be determined exactly.

Dabei ist es aus verfahrenstechnischen Gründen wichtig, dass die drei Messorte nicht zu weit auseinander liegen. Der Abstand der Messorte von zwei zeitlich aufeinander folgenden Messungen ist abhängig von der Anwendung. Erfindungsgemäß kann das Verfahren beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass dieser Abstand nicht größer als 5 cm ist.there it is important for procedural reasons that the three Measuring points should not be too far apart. The distance of the measuring locations of two temporally successive measurements depends on the Application. According to the invention that For example, be configured such that this distance not bigger than 5 cm is.

Die Abstandsmessung kann dabei mittels elektromagnetischer, radioaktiver oder akustischer Signale erfolgen. Ein dazu eingesetzten Sensor kann beispielsweise ein Ultraschallsensor, aber auch ein Lasersensor sein.The Distance measurement can by means of electromagnetic, radioactive or acoustic signals. A sensor used for this purpose may for example be an ultrasonic sensor, but also a laser sensor.

Dabei wird die Position des Objektes insbesondere dadurch bestimmt, dass eine Schnittmenge von drei Kugelflächen bzw. Kugeloberflächen gebildet wird. Dabei wird jede Kugelfläche durch einen der drei Messorte als ihren Kugelmittelpunkt und durch einen Radius definiert, welcher demjenigen Abstand entspricht, der bei der an dem jeweiligen Messort durchgeführten Abstandsmessung gemessen wurde. Mit anderen Worten wird um jeden der drei Messorte herum eine Kugelfläche konstruiert, deren Mittelpunkt dem jeweiligen Messort entspricht und deren Radius demjenigen Abstand entspricht, welcher bezüglich des jeweiligen Messorts gemessen wurde. Die Schnittmenge dieser drei Kugeloberflächen liefert dann die gesuchte Position des Objektes.In this case, the position of the object is determined, in particular, by forming an intersection of three spherical surfaces or spherical surfaces. Each sphere is through one of the three Defined measuring points as their ball center and by a radius which corresponds to the distance that was measured at the distance measurement carried out at the respective measuring location. In other words, a spherical surface is constructed around each of the three measuring locations, the center of which corresponds to the respective measuring location and whose radius corresponds to the distance measured with respect to the respective measuring location. The intersection of these three spherical surfaces then provides the sought position of the object.

Wie bereits vorab bei der Diskussion der möglichen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt ist, kann zwischen den drei Abstandsmessungen jeweils eine vorbestimmte Positionsänderung des Messorts vorgenommen werden, von welchem die entsprechende Abstandsmessung durchgeführt wird. Wenn die drei Abstandsmessungen mit nur einem Sensor durchgeführt werden, bewegt sich dieser Sensor nach der Abstandsmessung an einem ersten Messort zu einem zweiten Messort, an welchem die zweite Abstandsmessung durchgeführt wird, und von dort zu einem dritten Messort, an welchem die dritte Abstandsmessung durchgeführt wird.As is already carried out in advance in the discussion of the possible variants of the method according to the invention, may be a predetermined one between the three distance measurements position change of the measuring location, from which the corresponding distance measurement carried out becomes. If the three distance measurements are done with just one sensor, This sensor moves after the distance measurement at a first Measuring location to a second location, at which the second distance measurement carried out and from there to a third location, at which the third Distance measurement performed becomes.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine xy-Ebene bestimmt, in welcher die drei Messorte angeordnet sind. Da für drei beliebige Punkte immer eine Ebene definiert werden kann, in welcher sich diese drei Punkte befinden, bedeutet die Bestimmung der xy-Ebene keine Einschränkung. Diese xy-Ebene wird durch eine x-Achse und eine dazu senkrechte y-Achse aufgespannt, wobei darüber hinaus eine z-Achse vorhanden ist, welche senkrecht auf der xy-Ebene steht. Ein erster Messort, an welchem die erste der drei Abstandsmessungen durchgeführt wird, sei der Ursprung eines durch die xy-Ebene und die z-Achse definierten Koordinatensystems. Die Position O des Objektes wird nun parallel zu der z-Achse in die xy-Ebene verschoben. Ein Abstand A zwischen der Position des Objektes, welche in die xy-Ebene verschoben ist, und der x-Achse wird durch folgende Gleichung (1) bestimmt:

Figure 00030001
In one embodiment of the invention, an xy plane is determined, in which the three measurement locations are arranged. Since it is always possible to define a plane for any three points in which these three points are located, the determination of the xy plane does not mean any restriction. This xy-plane is spanned by an x-axis and a vertical y-axis, with the addition of a z-axis, which is perpendicular to the xy-plane. A first measurement location at which the first of the three distance measurements is performed is the origin of a coordinate system defined by the xy plane and the z axis. The position O of the object is now shifted parallel to the z-axis in the xy-plane. A distance A between the position of the object shifted in the xy plane and the x-axis is determined by the following equation (1):
Figure 00030001

Dabei entspricht S2 der Position der Messortes, von welchem die zweite der Abstandsmessungen durchgeführt wurde und S3 entspricht der Position des Messortes, von welchem die dritte der Abstandsmessungen durchgeführt wurde.In this case, S 2 corresponds to the position of the measuring location from which the second of the distance measurements was carried out and S 3 corresponds to the position of the measuring location from which the third of the distance measurements was carried out.

Wird die x-Achse derart angeordnet, dass sie einer senkrecht nach unten auf die Fahrbahn projizierten Umfangskante des Fahrzeugs entspricht, beispielsweise dem hinteren Rand oder der hinteren Kante des Fahrzeugs, beschreibt der mit der oben stehenden Gleichung (1) bestimmte Abstand A den kürzesten Abstand zwischen der Position des Objektes im Raum und einer Ebene, welche von der x-Achse und der z-Achse aufgespannt wird. Wenn es sich bei der auf die Fahrbahn projizierten Umfangskante des Fahrzeugs beispielsweise um einen Türabschnitt des Fahrzeugs handelt, entspricht dieser Abstand A dem kürzesten Abstand zwischen der Position des Objektes im Raum und der Tür, sofern das Objekt nicht über oder unter oder in Fahrtrichtung vor oder hinter der Tür angeordnet ist.Becomes the x-axis is arranged so that it is perpendicular to the bottom corresponds to the roadway projected peripheral edge of the vehicle, for example, the rear edge or the rear edge of the vehicle, describes the distance determined by the above equation (1) A the shortest Distance between the position of the object in space and a plane, which is spanned by the x-axis and the z-axis. If it at the projected on the roadway peripheral edge of the vehicle for example, around a door section of the vehicle, this distance A corresponds to the shortest Distance between the position of the object in the room and the door, if provided the object is not over or under or in the direction of travel in front of or behind the door is.

Bei der Gleichung (1) bezeichnet ”||V||” die 2-Norm, also die Länge des Vektors V und ”〈V →1,V →2〉” bezeichnet das Skalarprodukt der Vektoren V1 und V2.In the equation (1), "|| V ||" denotes the 2-norm, that is, the length of the vector V, and "<V → 1 , V → 2 >" denotes the scalar product of the vectors V 1 and V 2 .

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die vorbestimmten Positionsänderungen der Messorte dadurch vorgenommen, dass die Abstandsmessungen von einer Seite einer Tür des Fahrzeugs vorgenommen werden, welche einem Scharnier der Tür gegenüberliegt. Dabei wird die Tür zwischen zwei Abstandsmessungen bewegt, so dass sich der Messeort abhängig von einem Öffnungswinkel der Tür ändert, welcher durch einen Winkel zwischen einer geschlossenen Stellung der Tür und einer aktuellen Stellung der Tür definiert ist. Eine Beziehung zwischen einer lateralen Auflösung δ bei der Positionsbestimmung des Objektes und den beiden Öffnungswinkeln der Tür bei zwei aufeinander folgenden Abstandsmessungen erfüllt dabei erfindungsgemäß folgende Gleichung bzw. Ungleichung (2): δ > L × (cosα1 – cosα2) (2)dabei ist L ein Abstand von einem Messort senkrecht zu dem Scharnier bzw. der Drehachse der Tür, während α1 der Öffnungswinkel bei der ersten der zwei aufeinanderfolgenden Abstandsmessungen und α2 der Öffnungswinkel bei der zweiten der zwei aufeinanderfolgenden Abstandsmessungen ist.In a further embodiment of the invention, the predetermined position changes of the measurement locations are made by taking the distance measurements from one side of a door of the vehicle, which is opposite to a hinge of the door. In this case, the door is moved between two distance measurements, so that the location changes depending on an opening angle of the door, which is defined by an angle between a closed position of the door and a current position of the door. A relationship between a lateral resolution δ in the position determination of the object and the two opening angles of the door in the case of two consecutive distance measurements fulfills the following equation or inequality (2) according to the invention: δ> L × (cosα 1 - cosα 2 ) (2) where L is a distance from a measurement location perpendicular to the hinge or the axis of rotation of the door, while α 1 is the aperture angle at the first of the two consecutive distance measurements and α 2 is the aperture angle at the second of the two consecutive distance measurements.

Mit anderen Worten wird durch die Gleichung (2) eine Beziehung zwischen dem Öffnungswinkel und der lateralen Auflösung, d. h. der Auflösung senkrecht zu einer Abstrahlungsrichtung von Messsignalen von dem jeweiligen Messort zur Bestimmung des Abstandes, definiert. Wenn die Gleichung (2) eingehalten wird, kann mittels dieser Ausführungsform auch ein flaches Hindernis mit einer lateralen Auflösung mittels eines an einer Fahrzeugtür angeordneten Sensors erfasst werden.With In other words, by the equation (2), a relationship between the opening angle and the lateral resolution, d. H. the resolution perpendicular to a radiation direction of measurement signals from the respective measuring location for determining the distance, defined. If the equation (2) is met, by means of this embodiment also a flat obstacle with a lateral resolution by means of one on a vehicle door arranged sensor can be detected.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform werden ein erster und ein zweiter Sensor zur Durchführung der Abstandsmessungen eingesetzt. Dabei werden jeweils drei Abstandsmessungen an jeweils drei unterschiedlichen Messorten mit dem ersten Sensor und jeweils drei Abstandsmessungen an jeweils drei unterschiedlichen Messorten mit dem zweiten Sensor durchgeführt. Der erste Sensor ist bei dieser Ausführungsform direkt neben dem zweiten Sensor angeordnet. Während mittels des ersten Sensors ein erster Raumbereich erfasst wird, wird mittels des zweiten Sensors ein zweiter Raumbereich erfasst, wobei der erste und der zweite Raumbereich im Wesentlichen keine Schnittmenge ausbilden. Die beiden Sensoren werden dabei derart eingestellt, dass der erste und der zweite Raumbereich möglichst dicht an einer Ebene ausgebildet werden, welche somit die beiden Raumbereiche trennt. Beispielsweise können die beiden Sensoren derart eingestellt werden, dass der erste Sensor einen oberen Raumbereich (positive z-Werte) und der zweite Sensor den entsprechenden unteren Raumbereich (negative z-Werte) erfasst. Aus messtechnischen Gründen sollten die jeweiligen Abstandsmessungen der beiden Sensoren nicht zeitgleich erfolgen.at another embodiment of the invention be a first and a second sensor for performing the Distance measurements used. In each case, three distance measurements at three different measuring locations with the first sensor and three distance measurements each on three different ones Measuring locations performed with the second sensor. The first sensor is at this embodiment arranged directly next to the second sensor. While by means of the first sensor a first spatial area is detected, by means of the second sensor detected a second space area, wherein the first and the second Spaces form essentially no intersection. The two Sensors are adjusted in such a way that the first and the second room area as possible be formed close to a plane, which thus the two Spaces separates. For example, the two sensors can be set in this way be that the first sensor an upper space area (positive z-values) and the second sensor the corresponding lower space area (negative z-values) recorded. For metrological reasons, the respective distance measurements of the two sensors not at the same time respectively.

Die oben beschriebene erfindungsgemäße Ausführungsform, bei welcher die Position des Objektes durch die Schnittmenge von drei Kugelnoberflächen bestimmt wird, ergibt zwei Positionen (d. h. zwei Schnittpunkte), welche im Bezug auf eine Ebene symmetrisch sind, wobei diese Ebene in der Regel parallel zu der Fahrbahn des Fahrzeugs angeordnet ist. Zur Bestimmung eines kürzesten Abstands zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug liefern diese beiden Objekte dieselben Ergebnisse, d. h. der kürzeste Abstand zwischen dem einen Schnittpunkt und dem Fahrzeug ist gleich dem kürzesten Abstand zwischen dem andern Schnittpunkt und dem Fahrzeug. Wenn allerdings eine Unterscheidung zwischen diesen beiden Positionen notwendig ist, kann diese Unterscheidung vorteilhafterweise mittels der vorab ausgeführten Ausführungsform vorgenommen werden, bei welcher zwei Sensoren jeweils drei Abstandsmessungen ausführen.The above-described embodiment according to the invention, in which the position of the object by the intersection of three spherical surfaces is determined gives two positions (i.e., two intersections), which are symmetric with respect to a plane, this plane usually arranged parallel to the roadway of the vehicle. To determine a shortest Distance between the object and the vehicle provide these two Objects the same results, d. H. the shortest distance between the an intersection and the vehicle is equal to the shortest Distance between the other intersection and the vehicle. If but a distinction between these two positions is necessary, this distinction can advantageously by means of the previously executed embodiment be made, in which two sensors each three distance measurements To run.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Positionsbestimmung eines außerhalb eines Fahrzeugs befindlichen Objektes bereitgestellt. Dabei umfasst die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung und eine Auswertevorrichtung. Mittels der Sensoreinrichtung wird an drei verschiedenen Messorten jeweils eine Abstandsmessung durchgeführt. Die Auswertevorrichtung bestimmt dann außer den drei Abständen, welche bei den drei Abstandsmessungen gemessen werden, und den drei Messorten, an welchen die jeweilige Abstandsmessung durchgeführt wird, die Position des Objektes im dreidimensionalen Raum.in the The scope of the present invention also provides a device for three-dimensional position determination of a vehicle located outside of a vehicle Object provided. In this case, the device comprises a sensor device and an evaluation device. By means of the sensor device is In each case a distance measurement is carried out at three different measuring locations. The Evaluator then determines except the three intervals which measured at the three distance measurements, and the three measurement locations, at which the respective distance measurement is carried out, the position of the object in three-dimensional space.

Bei der Ausgestaltung der Sensoreinrichtung gibt es zwei Möglichkeiten:

  • • Die Sensoreinrichtung umfasst drei Sensoren, welche an drei verschiedenen Orten angeordnet sind.
  • • Die Sensoreinrichtung umfasst einen Sensor, welcher sich zwischen den drei auszuführenden Abstandsmessungen derart bewegt, so dass jede der drei Abstandsmessungen an einem anderen Messort vorgenommen wird.
In the embodiment of the sensor device, there are two possibilities:
  • The sensor device comprises three sensors, which are arranged in three different locations.
  • The sensor device comprises a sensor which moves in such a way between the three distance measurements to be carried out, so that each of the three distance measurements is carried out at another measuring location.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, weshalb hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.The Advantages of the device according to the invention correspond essentially to the advantages of the method according to the invention, why is waived here a repetition.

Vorteilhafterweise ist die Sensoreinrichtung ein sich bewegender Ultraschallsensor, welcher an drei unterschiedlichen Messorten eine Signalwellenpulsfolge aussendet und eine Reflexion der jeweils ausgewählten Signalwellenpulsfolge aufnimmt. Dabei bestimmt die Auswertevorrichtung anhand einer Auswertung der jeweiligen Reflexion für die drei verschiedenen Messorte den Abstand zwischen dem Objekt und dem jeweiligen Messort.advantageously, is the sensor device a moving ultrasonic sensor, which at three different locations a signal wave pulse train emits and a reflection of the selected signal wave pulse train receives. The evaluation device determines based on an evaluation the respective reflection for the three different measuring locations the distance between the object and the respective location.

Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform handelt es sich bei der Vorrichtung um einen Türöffnungsassistent eines Fahrzeugs. Dabei ist die Sensoreinrichtung ein Sensor, insbesondere ein Ultraschallsensor, welcher an derjenigen Seite einer Tür des Fahrzeugs angeordnet ist, welche einem Scharnier bzw. einer Drehachse der Tür gegenüberliegt. Der Türöffnungsassistent umfasst eine Erfassungsvorrichtung, mit welcher der Öffnungswinkel der Tür gemessen wird. Der Türöffnungsassistent ist derart ausgestaltet, dass die Auswertevorrichtung anhand des Öffnungswinkels und eines Abstands zwischen dem Sensor und dem Scharnier den jeweiligen Ort des Sensors bestimmt. Es ist allerdings auch möglich, dass bei anderen Ausführungsformen, beispielsweise bei einer Einparkhilfe, die jeweils aktuelle Sensorposition über einen vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrweg z. B. unter Berücksichtigung des Lenkwinkels bestimmt wird.In a preferred embodiment of the invention, the device is a door opening assistant of a vehicle. In this case, the sensor device is a sensor, in particular an ultrasonic sensor, which is arranged on that side of a door of the vehicle, which is opposite to a hinge or an axis of rotation of the door. The door opening assistant comprises a detection device with which the opening angle of the door is measured. The door opening assistant is configured such that the evaluation device determines the respective location of the sensor on the basis of the opening angle and a distance between the sensor and the hinge. However, it is also possible that in other embodiments, for example in a parking aid, the current sensor position on a drive from tool traveled z. B. is determined taking into account the steering angle.

Damit ist der Türöffnungsassistent vorteilhafterweise in der Lage, einen Abstand zwischen der Tür und einem Hindernis, gegen welches die Tür zu stoßen droht, erfindungsgemäß exakt zu erfassen. Indem der Sensor auf der Seite der Tür angeordnet ist, welcher dem Türscharnier oder Türgelenk gegenüberliegt, bewegt sich der Sensor beim Öffnen der Tür stärker, als beispielsweise ein Punkt in der Mitte der Tür, wodurch die Entfernung zwischen zwei verschiedenen Messorten vorteilhafterweise größer ist. Darüber hinaus ist der Sensor dadurch vorteilhafterweise an einem Abschnitt der Tür angeordnet, welcher sich beim Öffnen der Tür am weitesten von dem Fahrzeug entfernt und damit in der Regel einem etwaigen Hindernis am nächsten kommt.In order to is the door opening assistant advantageously able to maintain a distance between the door and one Obstacle against which the door to come across threatens exactly according to the invention capture. By placing the sensor on the side of the door which is the door hinge or door hinge opposite, the sensor moves when opening the door stronger than For example, a point in the middle of the door, reducing the distance between Advantageously, two different measuring locations are larger. About that In addition, the sensor is thereby advantageously at a section the door arranged, which when opening the door farthest from the vehicle and thus usually one closest obstacle comes.

Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.Finally revealed the present invention is a vehicle with a device according to the invention.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, eine Position eines außerhalb eines Fahrzeugs befindlichen Objektes bezüglich aller drei Dimensionen zu bestimmen, um dadurch den kürzesten Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug zu berechnen. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auch außerhalb der Fahrzeugtechnik eingesetzt werden, um die Position eines beliebigen Objektes zu bestimmen.The The present invention is particularly suitable for a position one outside a vehicle object with respect to all three dimensions to determine thereby the shortest Distance between the object and the vehicle to calculate. Of course it is the present invention is not limited to this preferred application limited, but the present invention may also be outside of automotive engineering can be used to adjust the position of any object determine.

Dabei kann für die vorliegende Erfindung zur Abstandsbestimmung jedes Verfahren eingesetzt werden, welches mit Ausstrahlung und Reflexion von kegel- und kugelförmigen Wellen arbeitet. Eine Bedingung ist, dass die relative Bewegung des Sensors im Bezug auf das zu erfassende Objekt vordefiniert und/oder bekannt ist. Mit anderen Worten lässt sich die vorliegende Erfindung auch anwenden, wenn die Bewegung des Objektes bekannt ist, und der Sensor fest steht.there can for the present invention for distance determination of each method be used, which with radiation and reflection of cone-shaped and spherical Waves works. One condition is that the relative movement of the sensor with respect to the object to be detected predefined and / or is known. In other words, the present invention can be also apply when the movement of the object is known, and the Sensor is stationary.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung im Detail erläutert.in the Below, the present invention will be described with reference to preferred embodiments explained in detail with reference to the drawing.

In 1 ist in der Vogelperspektive dargestellt, wie bei einem erfindungsgemäßen Türöffnungsassistent die Position eines Objektes bestimmt wird.In 1 is shown in a bird's eye view, as in a door opening assistant according to the invention, the position of an object is determined.

In 2 ist die der 1 entsprechende Positionsbestimmung aus der vorderen Perspektive zur Tür dargestellt.In 2 is that the 1 corresponding position determination from the front perspective to the door shown.

In 3 ist der erfindungsgemäße Türöffnungsassistent gegenüber einem flachen Hindernis dargestellt.In 3 the door opening assistant according to the invention is shown against a flat obstacle.

4 stellt eine laterale Auflösung abhängig von einem Öffnungswinkel des in 1 dargestellten Türöffnungsassistent dar. 4 represents a lateral resolution depending on an opening angle of in 1 shown door opening assistant dar.

In 5 wird die erfindungsgemäße Abstandsbestimmung mit einem Verfahren nach dem Stand der Technik verglichen.In 5 the distance determination according to the invention is compared with a method according to the prior art.

6 stellt schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Türöffnungsassistent dar. 6 schematically represents a vehicle according to the invention with a door opening assistant according to the invention.

In 7 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Türöffnungsassistent dargestellt.In 7 a further embodiment of a vehicle according to the invention is shown with a door opening assistant according to the invention.

In 1 ist schematisch eine Tür 1 von oben betrachtet dargestellt, welche um eine Drehachse bzw. Türscharnierachse H herum geöffnet wird. Auf der der Drehachse H gegenüberliegenden Seite der Tür 1 ist ein Sensor 4 angeordnet. Wenn die Tür 1 geschlossen ist, befindet sich der Sensor 4 im Ursprung des x1y1z1-Koordinatensystems, wobei sich die zugehörige z-Achse von der Figurebene senkrecht nach oben erstreckt, so dass die Tür 1 in der x1z1-Ebene angeordnet ist. Bei der geschlossenen Tür 1 ist der Öffnungswinkel α = 0°. Ein Abstand L zwischen der Drehachse H und dem Sensor 4 ist ein bekannter Systemparameter. Bei Kenntnis des Öffnungswinkels α, welcher beispielsweise über eine Erfassungsvorrichtung im Türscharnier gemessen werden kann, und des Abstands L lässt die x1-Koordinate der Sensorposition mittels cos(α) × L und die y1-Koordinate der Sensorposition mittels sin(α) × L berechnen, wobei z1 = 0 ist, da sich der Sensor 4 in der Höhe nicht bewegt.In 1 is schematically a door 1 viewed from above, which is opened around a rotation axis or door hinge axis H around. On the side opposite the axis of rotation H side of the door 1 is a sensor 4 arranged. If the door 1 is closed, the sensor is located 4 at the origin of the x 1 y 1 z 1 coordinate system, with the associated z-axis extending vertically upwards from the figure-plane, so that the door 1 is arranged in the x 1 z 1 plane. At the closed door 1 is the opening angle α = 0 °. A distance L between the rotation axis H and the sensor 4 is a known system parameter. With knowledge of the opening angle α, which can be measured for example via a detection device in the door hinge, and the distance L, the x 1 coordinate of the sensor position by means of cos (α) × L and the y 1 coordinate of the sensor position by means of sin (α) × Calculate L, where z1 = 0, because the sensor 4 not moved in height.

Zur Messung des Abstands von dem Sensor 4 zu dem Objekt O werden von dem Sensor 4 kugelförmige Schallwellen ausgesendet, welche von dem Objekt O reflektiert werden. Aus dieser Messung wird der Abstand oder Radius R1 bestimmt, so dass feststeht, dass sich auf einer Kugeloberfläche K1, welche durch folgende Gleichung (3) definiert wird, ein Objekt befindet. x21 + y21 + z12 = R12 (3) To measure the distance from the sensor 4 to the object O are from the sensor 4 Spherical sound waves emitted, which are reflected by the object O. From this measurement, the distance or radius R 1 is determined, so that it is established that an object is located on a spherical surface K 1 , which is defined by the following equation (3). x 2 1 + y 2 1 + z 1 2 = R 1 2 (3)

Im nächsten Schritt wird die Tür 1 aus dem geschlossenen Zustand um einen Winkel α1 geschwenkt, so dass der Sensor die Position S2 einnimmt. Nach dieser Drehung entsteht aus dem x1y1z1-Koordinatensystem ein neues x2y2z2-Koordinatensystem, wobei die z2-Achse und die z1-Achse parallel zueinander angeordnet sind. Da sowohl der Abstand L als auch der Winkel α1 bekannt sind, lassen sich die neuen Koordinaten (Sx2, Sy2, 0) des Sensors 4 in der Position S2 in Bezug auf das x1y1z1-Koordinatensystem berechnen. Der Mittelpunkt bzw. die Position S2 und der Radius R2 werden entsprechend bestimmt. Das Objekt O befindet sich nun auch auf einer Kugeloberfläche K2, welche durch folgende Gleichung (4) definiert wird:

Figure 00090001
The next step is the door 1 pivoted from the closed state by an angle α 1 , so that the sensor assumes the position S2. After this rotation, the x 1 y 1 z 1 coordinate system produces a new x 2 y 2 z 2 coordinate system, the z 2 axis and the z 1 axis being arranged parallel to one another. Since both the distance L and the angle α 1 are known, the new coordinates (S x2 , S y2 , 0) of the sensor can be 4 in the position S 2 with respect to the x 1 y 1 z 1 coordinate system. The center or the position S 2 and the radius R 2 are determined accordingly. The object O is now also on a spherical surface K 2 , which is defined by the following equation (4):
Figure 00090001

Da das Objekt O auf beiden Kugeloberflächen, welche durch die Gleichungen (3) und (4) definiert sind, liegt, liegt das Objekt O auf einer Schnittkurve B, welche durch folgende Gleichung (5) definiert ist, die sich aus den Gleichungen (3) und (4) ergibt:

Figure 00090002
Since the object O lies on both spherical surfaces defined by equations (3) and (4), the object O lies on an intersection curve B defined by the following equation (5), which is derived from the equations (3 ) and (4) gives:
Figure 00090002

Aus der in 1 dargestellten Vogelperspektive wird von der Schnittkurve B nur die Strecke MN gesehen, da die Fläche der Schnittkurve B parallel zur z1-Achse liegt.From the in 1 shown bird's eye view of the intersection curve B only the distance MN seen because the surface of the intersection curve B is parallel to the z 1 -axis.

Nach einer weiteren Drehung der Tür 1 ist die Tür 1 mit einem Öffnungswinkel α2 geöffnet und aus dem x2y2z2-Koordinatensystem entsteht das neue x3y3z3-Koordinatensystem, wobei die z3-Achse wiederum parallel zu der z2-Achse angeordnet ist. Aus der Kenntnis der neuen Koordinaten (Sx3, Sy3, 0) des Sensors 4 in der Position S3 in Bezug auf das x1y1z1-Koordinatensystem und den von dem Sensor 4 in der Position S3 bestimmten Abstand R3 ergibt sich eine Kugeloberfläche K3, welche durchfolgende Gleichung (6) definiert ist.After another turn of the door 1 is the door 1 opened with an opening angle α 2 and from the x 2 y 2 z 2 coordinate system, the new x 3 y 3 z 3 coordinate system is formed, wherein the z 3 axis is again arranged parallel to the z 2 axis. From the knowledge of the new coordinates (S x3 , S y3 , 0) of the sensor 4 in the position S 3 with respect to the x 1 y 1 z 1 coordinate system and that of the sensor 4 determined in the position S 3 distance R 3 results in a spherical surface K 3 , which is defined by the following equation (6).

Figure 00090003
Figure 00090003

Da das Objekt O auf beiden durch die Gleichungen (3) und (6) definierten Kugeloberflächen liegt, liegt das Objekt O auch auf einer Schnittkurve B', welche durch folgende Gleichung (7) definiert ist, die sich aus den Gleichungen (3) und (6) ergibt.There the object O is defined on both by equations (3) and (6) spherical surfaces is, the object O is also on an intersection curve B ', which by the following Equation (7) is defined, which consists of the equations (3) and (6) results.

Figure 00090004
Figure 00090004

Aus der Vogelperspektive der 1 ist von der Schnittkurve B' nur die Strecke M'N' zu sehen, da die Fläche des Kreises B' parallel zu der z1-Achse liegt.From the bird's-eye view of the 1 from the intersection curve B 'only the distance M'N' can be seen, since the area of the circle B 'is parallel to the z 1 -axis.

In 1 ist dargestellt, dass sich die beiden Strecken MN und M'N', welche die beiden Schnittkurven B und B' in der Zeichnungsebene der 1 darstellen, genau in der Position des Objektes O schneiden.In 1 is shown that the two distances MN and M'N ', which the two sectional curves B and B' in the plane of the 1 represent exactly in the position of the object O intersect.

Zeichnet man die beiden Schnittkurven B und B' allerdings in eine Zeichnungsebene parallel zur x1z1-Ebene, wie es in 2 dargestellt ist, erkennt man, dass die beiden Schnittkurven B und B' zwei symmetrisch zur x1y1-Ebene angeordnete Schnittpunkte O und O' aufweisen. Zur Orientierung sei noch erwähnt, dass die y1-Achse bei der 2 senkrecht auf der Zeichenebene steht und nach oben gerichtet ist.However, if one draws the two sectional curves B and B 'in a plane parallel to the x 1 z 1 plane, as shown in FIG 2 is shown, it can be seen that the two sectional curves B and B 'have two symmetrically arranged to the x 1 y 1 plane intersections O and O'. For orientation, it should be mentioned that the y 1 -axis in the 2 is perpendicular to the drawing plane and is directed upwards.

Bei der Bestimmung eines kürzesten Abstands zu der Tür 1 ist die Unterscheidung zwischen dem Objekt O und dem Objekt O' unerheblich, da der kürzeste Abstand von dem Objekt O zu der Tür 1, nämlich der x1z1-Ebene, gleich dem kürzesten Abstand von dem Objekt O zu der Tür 1 ist. Um trotzdem zwischen der Objektposition O und der Objektposition O' unterscheiden zu können, kann man beispielsweise mit zwei eng beieinander angeordneten Sensoren arbeiten, wie es oben bereits ausgeführt wurde.When determining a shortest distance to the door 1 the distinction between the object O and the object O 'is irrelevant because the shortest distance from the object O to the door 1 namely the x 1 z 1 plane, equal to the shortest distance from the object O to the door 1 is. In order nevertheless to be able to distinguish between the object position O and the object position O ', it is possible, for example, to work with two sensors arranged close to one another, as was already explained above.

Für die oben ausgeführten Überlegungen zur Ermittlung der Objektposition wurde zur Vereinfachung angenommen, dass der Öffnungswinkel des Sensors 4 gleich 360° ist, so dass jeweils eine vollständige Kugeloberfläche konstruiert wurde. In der Praxis reicht aber ein Öffnungswinkel von 90° für das erfindungsgemäße Verfahren aus, so dass in der Praxis ein Schnittpunkt von drei Viertelkugeloberflächen bestimmt wird.For the above considerations for determining the object position, it has been assumed for simplicity that the opening angle of the sensor 4 is equal to 360 °, so that in each case a complete Ku gel surface was constructed. In practice, however, an opening angle of 90 ° is sufficient for the method according to the invention, so that in practice an intersection of three quarter-sphere surfaces is determined.

Gewöhnlicherweise werden Ultraschallwellen durch piezoelektrische Umwandler erzeugt und in Form von schmalen Pulsfolgen ausgesendet. Eine Pulsfolge umfasst dabei in der Regel 10 Perioden. Bei einer in der Fahrzeugtechnik üblichen Frequenz von 40 kHz ist die Pulsfolge dann 8,5 cm lang, so dass eine axiale Auflösung, d. h. eine Auflösung in einer Richtung, in welcher die Pulsfolgen abgestrahlt werden, 8,5 cm beträgt.usually, Ultrasonic waves are generated by piezoelectric transducers and sent out in the form of narrow pulse trains. A pulse sequence usually includes 10 periods. In a usual in vehicle technology Frequency of 40 kHz, the pulse sequence is then 8.5 cm long, so that an axial resolution, d. H. a resolution in a direction in which the pulse sequences are emitted, 8.5 cm.

Zur Erfassung von flachen Hindernissen ist eine laterale Auflösung, d. h. eine Auflösung in einer Richtung senkrecht zu derjenigen Richtung, in welcher die Pulsfolgen abgestrahlt werden, von Interesse. Die laterale Auflösung ist jedoch unabhängig von der Anzahl der Pulse der Pulsfolge und liegt in der Größenordnung eines Durchmessers des Ultraschallsensors. Dieser Durchmesser liegt bei Ultraschallsensoren in der Fahrzeugtechnik bei circa 1,5 cm, weshalb die laterale Auflösung auch circa 1,5 cm beträgt. Diese laterale Auflösung von 1,5 cm ist in der Praxis bei automotiven Anwendungen völlig ausreichend, da es hierbei ausreicht Hindernisse in einer Größenordnung von 5 cm zu erkennen.to Detecting flat obstacles is a lateral resolution, i. H. a resolution in a direction perpendicular to the direction in which the Pulse trains are emitted, of interest. The lateral resolution is however independent from the number of pulses of the pulse sequence and is of the order of one Diameter of the ultrasonic sensor. This diameter is included Ultrasonic sensors in vehicle technology at about 1.5 cm, which is why the lateral resolution also about 1.5 cm. This lateral resolution of 1.5 cm is completely sufficient in practice in automotive applications, since it is sufficient to detect obstacles in the order of 5 cm.

In 3 ist von oben (in Vogelperspektive) ein flaches Hindernis 3 dargestellt, welches parallel zu einer Tür 1 angeordnet ist, wenn diese Tür 1 geschlossen ist. Ähnlich wie bei der in 1 dargestellten Ausführungsform weist die Tür 1 einen Sensor 4, welcher einen Durchmesser d besitzt, auf und ist um das Scharnier H herum schwenkbar. Der Sensor 1 in der Position S detektiert auf dem Hindernis 3 einen Flächenbereich um den Punkt A in der Größenordnung von δ × δ. In anderen Worten sind alle Punkte im erwähnten Bereich bzw. der Überlagerungsfläche δ × δ voneinander nicht auflös- oder unterscheidbar.In 3 is a flat obstacle from above (bird's-eye view) 3 shown, which is parallel to a door 1 is arranged when this door 1 closed is. Similar to the in 1 illustrated embodiment, the door 1 a sensor 4 , which has a diameter d, on and is pivotable about the hinge H around. The sensor 1 in the position S detected on the obstacle 3 an area around the point A on the order of δ × δ. In other words, all the points in the mentioned area or the superposition area δ × δ are not resolvable or distinguishable from each other.

Wenn die Tür 1 in 3 um den Winkel α geöffnet wird, erreicht der Sensor 4 die Position S'. Dabei verschiebt sich der von dem Sensor 4 detektierte Flächenbereich auf dem Hindernis 3 von einer Fläche δ × δ um den Punkt A zu einer Fläche δ × δ um den Punkt A', d. h. in diesem Fall wird eine Überlagerungsfläche δ × δ um Punkt A' erfasst.If the door 1 in 3 opened by the angle α, the sensor reaches 4 the position S '. It shifts from the sensor 4 detected surface area on the obstacle 3 from an area δ × δ around the point A to an area δ × δ around the point A ', that is, in this case, an overlay area δ × δ is detected around point A'.

Das Ziel der folgenden Überlegung ist, eine Beziehung zwischen α und δ zu finden, um eine Aussage darüber treffen zu können, ob ein flaches Hindernis mit einer Auflösung δ von dem Sensor 4, welcher um den Winkel α gedreht wurde, erfasst wird. Ausgehend von 3 lässt sich nach einigen algebraischen Operationen folgende Gleichung (8) herleiten: δ = L × (1 – cos(α)) (8) The objective of the following consideration is to find a relationship between α and δ in order to make a statement as to whether a flat obstacle with a resolution δ from the sensor 4 , which has been rotated by the angle α, is detected. Starting from 3 can be derived from the following equation (8) after some algebraic operations: δ = L × (1 - cos (α)) (8)

In 4 ist die Auflösung δ als Funktion des Öffnungswinkels α für einen typischen Sensor-Scharnier-Abstand L von 100 cm dargestellt. Bei kleinen Öffnungswinkeln α und/oder einem kurzen Sensor-Scharnier-Abstand L (also kürzer als 100 cm) ist die Auflösung δ sehr klein. Mit zunehmendem Öffnungswinkel α nimmt die Auflösung δ und deren Steigung langsam zu. Ab einem Öffnungswinkel α von 50° und größer zeigt die Auflösung δ ein fast lineares Verhalten als Funktion von α.In 4 the resolution δ is shown as a function of the opening angle α for a typical sensor hinge distance L of 100 cm. At small opening angles α and / or a short sensor-hinge distance L (ie shorter than 100 cm), the resolution δ is very small. As the opening angle α increases, the resolution δ and its slope increase slowly. From an aperture angle α of 50 ° and greater, the resolution δ shows an almost linear behavior as a function of α.

Der Zusammenhang zwischen einem Öffnungswinkel α1 bei einer ersten Messung und einem Öffnungswinkel α2 bei einer zweiten Messung und der lateralen Auflösung lässt sich ausgehend von der Gleichung (8) auch durch die bereits oben ausgeführte Gleichung (2) ausdrücken, wenn cos(α1) > cos(α2) gilt, was in einem Winkelbereich von 0° bis 90° bedeutet, dass α2 > α1 ist bzw. die Tür nach der ersten Messung bei α1 weiter (nämlich bis zu α2) geöffnet wird.The relationship between an opening angle α 1 in a first measurement and an opening angle α 2 in a second measurement and the lateral resolution can also be expressed by the equation (2) already explained above, if cos (α 1 )> cos (α 2 ), which means in an angle range from 0 ° to 90 ° that α 2 > α 1 or the door is opened further after the first measurement at α 1 (namely up to α 2 ).

Bei einem Sensor-Scharnier-Abstand L von 100 cm bedeutet dies beispielsweise, dass, wenn die erste Messung bei einer geschlossenen Tür 1 (Öffnungswinkel 0°) durchgeführt wird, die zweite Messung spätestens bei einem Winkel von 18° durchgeführt werden muss, um eine laterale Auflösung 6 von 5 cm zu gewährleisten und spätestens bei einem Winkel von 10° durchgeführt werden muss, um eine laterale Auflösung von 1,5 cm zu gewährleisten.For example, with a sensor hinge distance L of 100 cm, this means that when the first measurement is at a closed door 1 (Opening angle 0 °) is performed, the second measurement must be carried out at the latest at an angle of 18 ° in order to ensure a lateral resolution 6 of 5 cm and at the latest at an angle of 10 ° must be performed to a lateral resolution of 1 To ensure 5 cm.

In 5 ist das Prinzip einer Abstandsbestimmung für ein Objekt O nach dem Stand der Technik im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Bei der Abstandsbestimmung nach dem Stand der Technik wird mittels eines Sensors 4 an der Position S ein Abstand R zu einem Objekt O gemessen. Bei der Abstandsbestimmung nach dem Stand der Technik wird angenommen, dass sich das Objekt O in einem 2D-Kartendiagramm 2 befindet, welches in der Höhe der Position S parallel zur Fahrbahn liegt, was in 5 durch die Objektposition Ok auf dem Kartendiagramm 2 abgebildet ist.In 5 the principle of a distance determination for an object O according to the prior art is shown in comparison to the method according to the invention. In the distance determination according to the prior art is by means of a sensor 4 at the position S, a distance R measured to an object O. In the prior art distance determination, it is assumed that the object O is in a 2D map diagram 2 which is at the height of the position S parallel to the road, which is in 5 through the object position O k on the map diagram 2 is shown.

Mit anderen Worten wird nach dem Stand der Technik angenommen, dass es sich bei dem von dem Sensor 4 gemessenen Abstand R um den kürzesten Abstand zwischen dem Objekt O und dem Fahrzeug 10 handelt, wodurch der tatsächliche kürzeste Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Objekt O überschätzt wird. Dagegen bestimmt das erfindungsgemäße Verfahren die Position des Objektes O korrekt im Raum und kann dann abhängig von der derart bestimmten Position des Objektes O den tatsächlich kürzesten Abstand D zwischen dem Objekt O und dem Fahrzeug 10 richtig bestimmen, welcher deutlich kleiner als R ist.In other words, it is assumed in the prior art that it is that of the sensor 4 measured distance R by the shortest distance between the object O and the vehicle 10 which gives the actual shortest distance between the vehicle 10 and the object O is overestimated. In contrast, the inventive method determines the position of the object O correctly in space and then depending on the thus determined position of the object O, the actually shortest distance D between the object O and the vehicle 10 correctly determine which is significantly smaller than R.

In 6 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 dargestellt, welches einen Türöffnungsassistenten für die Fahrertür 1 umfasst. Dieser Türöffnungsassistent weist an der Fahrertür 1 des Kraftfahrzeugs 10 einen Ultraschallsensor 4 auf, welcher gegenüber einem Türscharnier H angeordnet ist. Bei einem Öffnen der Tür 1 misst der Türöffnungsassistent mittels des Ultraschallsensors 4 den Abstand von dem Sensor 4 zu einem Hindernis, um mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die genaue Position dieses Hindernisses im Raum zu erfassen und daraus den kürzesten Abstand von dem Hindernis zu der Tür 1 abzuleiten. Wenn dieser kürzeste Abstand unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, wird eine Warnung ausgegeben, um beispielsweise den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 davor zu warnen, mit der Tür 1 gegen dieses Hindernis zu stoßen. Es ist auch möglich, die Tür 1 automatisch zu bremsen, also eine automatische Türbremsung einzuleiten, wenn der Türöffnungsassistent erfasst, dass der kürzeste Abstand zwischen der Tür 1 und dem Hindernis unter dem vorbestimmten Schwellenwert liegt.In 6 is a vehicle according to the invention 10 showing a door opening assistant for the driver's door 1 includes. This door opening assistant points at the driver's door 1 of the motor vehicle 10 an ultrasonic sensor 4 on, which is arranged opposite a door hinge H. When opening the door 1 the door opening assistant measures by means of the ultrasonic sensor 4 the distance from the sensor 4 to an obstacle to detect the exact position of this obstacle in the room by means of the method according to the invention and from this the shortest distance from the obstacle to the door 1 derive. If this shortest distance is below a predetermined threshold, a warning is issued to, for example, the driver of the motor vehicle 10 to warn against, with the door 1 to push against this obstacle. It is also possible the door 1 automatically to brake, so to initiate an automatic door braking, when the door opening assistant detects that the shortest distance between the door 1 and the obstacle is below the predetermined threshold.

In 7 ist eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Fahrzeugs 10 mit einem Türöffnungsassistent 6 dargestellt. Dabei umfasst der Türöffnungsassistent 6 einen Ultraschallsensor 4, eine Auswertevorrichtung 5 und eine Erfassungsvorrichtung 7, mit welcher ein Öffnungswinkel der Tür 1, an welcher der Ultraschallsensoren 4 angeordnet ist, gemessen wird. Über den Öffnungswinkel und den Abstand L zwischen dem Ultraschallsensor 4 und dem Türscharnier H kann die Auswertevorrichtung 5 die aktuelle Position des Ultraschallsensors 4 berechnen.In 7 is another embodiment of a vehicle according to the invention 10 with a door opening assistant 6 shown. This includes the door opening assistant 6 an ultrasonic sensor 4 , an evaluation device 5 and a detection device 7 , with which an opening angle of the door 1 at which the ultrasonic sensors 4 is arranged, is measured. About the opening angle and the distance L between the ultrasonic sensor 4 and the door hinge H, the evaluation device 5 the current position of the ultrasonic sensor 4 to calculate.

11
Türdoor
22
2D-Kartendiagramm2D map diagram
33
flache Wandarea wall
44
Ultraschallsensorultrasonic sensor
55
Auswertevorrichtungevaluation
66
TüröffnungsassistentDoorway Assistant
77
Erfassungsvorrichtungdetection device
1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
α1, α2 α 1 , α 2
Öffnungswinkel laterale Auflösungopening angle lateral resolution
A, A'A, A '
PunktPoint
B, B'B, B '
Schnittkurvesection curve
DD
kürzester Abstandshort distance
HH
TürscharnierachseDoor hinge axis
K1, K2, K3 K 1 , K 2 , K 3
KugelBullet
LL
Sensor-Scharnier-AbstandSensor hinge spacer
MN, M'N'MN, M'N '
GeradeJust
OO
Objektobject
O'O'
Schattenobjektshadow object
Ok O k
projiziertes Objektprojected object
R, R1, R2, R3 R, R 1 , R 2 , R 3
Radius bzw. Abstandradius or distance
S1, S2, S3 S 1 , S 2 , S 3
Ort der Messungplace the measurement
S, S'S, S '
Ort der Messungplace the measurement
x1, y1, z1 x 1 , y 1 , z 1
Koordinatensystem der ersten Messungcoordinate system the first measurement
x2, y2, z2 x 2 , y 2 , z 2
Koordinatensystem der zweiten Messungcoordinate system the second measurement
x3, y3, z3 x 3 , y 3 , z 3
Koordinatensystem der dritten Messungcoordinate system the third measurement

Claims (12)

Verfahren zur dreidimensionalen Positionsbestimmung eines außerhalb eines Fahrzeugs (10) befindlichen Objektes (O), wobei mit Hilfe einer Sensoreinrichtung (4) des Fahrzeugs (10) dreimal eine Abstandsmessung eines Abstands (R1-R3) zu dem Objekt (O) ausgeführt wird, und wobei mittels einer Auswertevorrichtung (5) abhängig von den drei Abständen (R1-R3) und drei Messorten (S1-S3), von welchen jeweils eine der drei Abstandsmessungen durchgeführt wird, die Position des Objektes (O) bestimmt wird.Method for the three-dimensional positioning of a vehicle outside a vehicle ( 10 ) (O), wherein by means of a sensor device ( 4 ) of the vehicle ( 10 ) is performed three times a distance measurement of a distance (R 1 -R 3 ) to the object (O), and wherein by means of an evaluation device ( 5 ) depending on the three distances (R 1 -R 3 ) and three measurement locations (S1-S3), from each of which one of the three distance measurements is performed, the position of the object (O) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Objektes (O) bestimmt wird, indem eine Schnittmenge von drei Kugelflächen (K1-K3) gebildet wird, und dass jede Kugelfläche (K1-K3) durch einen der drei Messorte (S1-S3) als Kugelmittelpunkt und durch einen Radius (R1-R3), welcher einem an dem entsprechenden Messort (S1-S3) bestimmten Abstand (R1-R3) entspricht, definiert wird.A method according to claim 1, characterized in that the position of the object (O) is determined by an intersection of three spherical surfaces (K 1 -K 3 ) is formed, and that each spherical surface (K 1 -K 3 ) by one of the three Measuring locations (S 1 -S 3 ) as a ball center and by a radius (R 1 -R 3 ), which corresponds to a at the respective measuring location (S 1 -S 3 ) determined distance (R 1 -R 3 ) is defined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen den drei Abstandsmessungen eine vorbestimmte Positionsänderung des Messortes (S1-S3) vorgenommen wird, von welchem die jeweilige Abstandsmessung durchgeführt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that in each case between the three distance measurements, a predetermined change in position of the measuring location (S 1 -S 3 ) is made, from which the respective distance measurement is performed. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer x-Achse (x1) und einer dazu senkrechten y-Achse (y1) eine xy-Ebene (x1y1) bestimmt wird, in welcher die drei Messorte (S1-S3) liegen, dass eine z-Achse (z1) senkrecht auf der xy-Ebene (x1y1) vorhanden ist, dass ein erster Messort S1, an welchem eine erste der Abstandsmessungen durchgeführt wird, als Ursprung eines aus der xy-Ebene (x1y1) und der z-Achse (z1) definierten Koordinatensystems definiert wird, dass die Position O des Objektes parallel zur z-Achse (z1) in die xy-Ebene (x1y1) verschoben wird, dass ein kürzester Abstand A zwischen der in die xy-Ebene (x1y1) verschobenen Position des Objektes (O) und der x-Achse (x1) durch folgende Gleichung bestimmt wird
Figure 00160001
wobei S2 eine Position eines Messortes, von welchem eine zweite der Abstandsmessungen durchgeführt wird, ist, und wobei S3 eine Position eines Messortes, von welchem eine dritte der Abstandsmessungen durchgeführt wird, ist.A method according to claim 3, characterized in that by means of an x-axis (x 1 ) and a vertical y-axis (y 1 ) an xy-plane (x 1 y 1 ) is determined, in which the three measuring locations (S 1 -S 3 ) that a z-axis (z 1 ) perpendicular to the xy plane (x 1 y 1 ) is present, that a first measurement location S 1 , on which a first of the distance measurements is performed, as the origin of one the xy-plane (x 1 y 1 ) and the z-axis (z 1 ) defined coordinate system is defined that the position O of the object parallel to the z-axis (z 1 ) in the xy-plane (x 1 y 1 ) it is shifted that a shortest distance A between the position of the object (O) and the x-axis (x 1 ) shifted to the xy plane (x 1 y 1 ) is determined by the following equation
Figure 00160001
wherein S2 is a position of a measurement site from which a second one of the distance measurements is performed, and S3 is a position of a measurement location from which a third one of the distance measurements is performed. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Positionsänderung vorgenommen wird, indem die Abstandsmessungen von einer Seite einer Tür (1) vorgenommen werden, welche einem Scharnier (H) der Tür (1) gegenüberliegt, dass die Tür (1) zwischen zwei Abstandsmessungen abhängig von einem Öffnungswinkel (α; α1; α2), welcher einen Winkel zwischen einer geschlossenen Stellung der Tür (1) und einer aktuellen Stellung der Tür (1) definiert, bewegt wird, und dass folgende Bedingung erfüllt wird: δ > L × (cosα1 – cosα2), wobei δ eine laterale Auflösung bei der Positionsbestimmung des Objektes (O) ist, wobei L ein Abstand von einem Messort (S1-S3), an welchem die Abstandsmessungen durchgeführt werden, senkrecht zu dem Scharnier (H) der Tür (1) ist, und wobei α1 bzw. α2 der Öffnungswinkel der ersten bzw. zweiten der zwei Abstandsmessungen ist.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the predetermined positional change is made by measuring the distance from one side of a door ( 1 ), which is a hinge (H) of the door ( 1 ) is opposite that the door ( 1 ) between two distance measurements depending on an opening angle (α; α 1 ; α 2 ) which determines an angle between a closed position of the door ( 1 ) and a current position of the door ( 1 ), and that the following condition is met: δ> L × (cosα 1 - cosα 2 ) where δ is a lateral resolution in the position determination of the object (O), where L is a distance from a measuring location (S 1 -S 3 ) at which the distance measurements are carried out perpendicular to the hinge (H) of the door ( 1 ), and wherein α 1 and α 2, respectively, is the opening angle of the first and second of the two distance measurements. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessungen mittels einem ersten und einem zweiten Sensor durchgeführt werden, dass der erste Sensor dreimal die Abstandsmessung durchführt, dass der zweite Sensor dreimal die Abstandsmessung durchführt, dass der erste Sensor direkt neben dem zweiten Sensor angeordnet ist, dass mittels des ersten Sensors ein erster Raumbereich (x1, y1, +z1) erfasst wird, dass mittels des zweiten Sensors ein zweiter Raumbereich (x1, y1, –z1) erfasst wird, und dass der erste Raumbereich (x1, y1, +z1) und der zweite Raumbereich (x1, y1, –z1) keine Schnittmenge aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance measurements are performed by means of a first and a second sensor, that the first sensor performs the distance measurement three times, that the second sensor performs the distance measurement three times, that the first sensor directly adjacent to the second sensor is arranged, that by means of the first sensor, a first space region (x 1 , y 1 , + z 1 ) is detected, that by means of the second sensor, a second space region (x 1 , y 1 , -z 1 ) is detected, and in that the first spatial region (x 1 , y 1 , + z 1 ) and the second spatial region (x 1 , y 1 , -z 1 ) have no intersection. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessungen mittels Ultraschall durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the distance measurements are carried out by means of ultrasound. Vorrichtung zur dreidimensionalen Positionsbestimmung eines außerhalb eines Fahrzeugs (10) befindlichen Objektes (O), wobei die Vorrichtung (6) eine Sensoreinrichtung (4) und eine Auswertevorrichtung (5) umfasst, wobei die Vorrichtung (6) derart ausgestaltet ist, dass die Sensoreinrichtung (4) an drei verschiedenen Messorten (S1-S3) jeweils eine Abstandsmessung zur Bestimmung jeweils eines Abstands (R1-R3) durchführt und dass die Auswertevorrichtung (5) abhängig von den drei Abständen (R1-R3) und den drei Messorten (S1-S3) die Position des Objektes (O) bestimmt.Device for the three-dimensional determination of position outside a vehicle ( 10 ) (O), wherein the device ( 6 ) a sensor device ( 4 ) and an evaluation device ( 5 ), the device ( 6 ) is configured such that the sensor device ( 4 ) at three different measuring locations (S 1 -S 3 ) in each case performs a distance measurement for determining a respective distance (R 1 -R 3 ) and that the evaluation device ( 5 ) determines the position of the object (O) depending on the three distances (R 1 -R 3 ) and the three measuring locations (S 1 -S 3 ). Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ein sich bewegender Ultraschallsensor (4) ist, dass der Ultraschallsensor (4) an drei verschiedenen Messorten (S1-S3) eine Signalwellenpulsfolge aussendet und eine Reflexion der jeweils ausgesendeten Signalwellenpulsfolge empfängt, dass die Auswertevorrichtung (5) mittels einer Auswertung der jeweiligen Reflexion für die drei verschiedenen Messorte (S1-S3) den Abstand (R1-R3) zwischen dem Objekt (O) und dem jeweiligen Messort (S1-S3) bestimmt.Apparatus according to claim 8, characterized in that the sensor device is a moving ultrasonic sensor ( 4 ) is that the ultrasonic sensor ( 4 ) emits a signal wave pulse sequence at three different measuring locations (S 1 -S 3 ) and receives a reflection of the respectively emitted signal wave pulse sequence that the evaluation device ( 5 ) (By means of an evaluation of the respective reflection for the three different measurement locations S 1 -S 3) the distance (R 1 -R 3) (between the object O) and the respective measuring point (S 1 -S 3). Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Türöffnungsassistent (6) eines Fahrzeugs (10) ist, dass die Sensoreinrichtung ein Sensor (4) ist, welcher an einer einem Scharnier (H) einer Tür (1) des Fahrzeugs (10) entgegengesetzten Seite der Tür (1) angeordnet ist, dass die Vorrichtung (6) eine Erfassungsvorrichtung (7) umfasst, welche einen Öffnungswinkel (α) der Tür (1) erfasst, welcher einen Winkel zwischen einer geschlossenen Stellung der Tür (1) und einer aktuellen Stellung (1) definiert, und dass die Vorrichtung (6) derart ausgestaltet ist, dass die Auswertevorrichtung (5) abhängig von dem Öffnungswinkel (α) und einem Abstand (L) zwischen dem Sensor (4) und dem Scharnier (H) den jeweiligen Messort (S1-S3) des Sensors (4) bestimmt.Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that the device is a door opening assistant ( 6 ) of a vehicle ( 10 ) is that the sensor device is a sensor ( 4 ) which is attached to a hinge (H) of a door ( 1 ) of the vehicle ( 10 ) opposite side of the door ( 1 ) is arranged that the device ( 6 ) a detection device ( 7 ), which has an opening angle (α) of the door ( 1 ), which detects an angle between a closed position of the door ( 1 ) and a current position ( 1 ) and that the device ( 6 ) is configured such that the evaluation device ( 5 ) depending on the opening angle (α) and a distance (L) between the sensor ( 4 ) and the hinge (H) the respective measuring location (S 1 -S 3 ) of the sensor ( 4 ) certainly. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–7 ausgestaltet ist.Device according to one of claims 8-10, characterized in that the device ( 6 ) is configured for carrying out the method according to any one of claims 1-7. Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8–11.Vehicle with a device according to one of claims 8-11.
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