DE102012020413A1

DE102012020413A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Umfelderfassung

Info

Publication number: DE102012020413A1
Application number: DE102012020413.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Max; Alexander Urban; Claudia Prauße
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-04-24
Also published as: WO2014060146A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zur Umfelderfassung. Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs (2) umfassend die Schritte: Betreiben mindestens zweier Messeinrichtungen (6, 7), welche nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeiten und sich räumlich überlappende Messbereiche aufweisen, Fusionieren der Messergebnisse der mindestens zwei Messeinrichtungen (6, 7) zur Objektortung im Umfeld (3) des Fahrzeugs (2); wobei die mindestens zwei Messeinrichtungen (6, 7) zeitgleich oder quasizeitgleich ihre Impuls-Echo-Messungen ausführen, so dass in dem erfassten Echoprofil (31, 32) einer jeweiligen Messeinrichtung (6, 7) neben Direktechoimpulsen, welche durch eine Reflexion des ausgesandten Messimpulses der jeweiligen Messeinrichtung (6, 7) an einem Objekt (4, 5) in dem Umfeld (3) verursacht sind, auch Kreuzechoimpulse auftreten, welche durch eine Reflexion eines von einer anderen Messeinrichtung (6, 7) ausgesandten Messimpulses an einem Objekt in dem Überlappungsbereich der Messeinrichtungen verursacht sind; wobei die Kreuzechoimpulse in einem Zeitintervall nach dem Aussenden des Messimpulses der jeweiligen Messeinrichtung erfasst werden, in dem auch Direktechoimpulse der jeweiligen Messeinrichtung erfasst werden, und vor dem Fusionieren ein Klassifizierungsschritt ausgeführt wird, um zumindest einzelne Echoimpulse hinsichtlich ihrer Zugehörigkeit und/oder Nichtzugehörigkeit zu einer Übertragungswegklasse (Kij) zu klassifizieren, und anschließend das Fusionieren der Messergebnisse zum Orten von Objekten unter Berücksichtigung der ermittelten Klassifizierung ausgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umfelderfassung eines Fahrzeuges mit Hilfe von Messeinrichtungen, welche nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeiten.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für Fahrzeuge, beispielsweise Kraftfahrzeuge, eine Umfelderfassung auszuführen, um Objekte und/oder Freiräume in dem Umfeld des Fahrzeugs zu orten bzw. zu bestimmen. Dies ist für Kraftfahrzeuge beispielsweise im Zusammenhang mit Einparkmanövern und Assistenzsystemen für Einparkvorgänge, Kollisionswarnsysteme und Ähnliches von Bedeutung.
Messeinrichtungen, die nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeiten, nutzen einen Signalwandler, welcher ein elektrisches Signal in ein ausgesandtes Messsignal wandelt. Bei dem Wandler kann es sich beispielsweise um einen Ultraschallwandler handeln, der ein elektrisches Signal in ein Ultraschallsignal wandelt. Ein solches ausgesandtes Messsignal, insbesondere ein Messimpuls, wird in das Umfeld der Messeinrichtung abgestrahlt. Befindet sich ein Objekt im Messbereich der Messeinrichtung, so reflektiert dieses zumindest einen Teil des auftreffenden Messimpulses zurück zu der Messeinrichtung. In der Regel wird der zum Erzeugen des Messimpulses verwendete Wandler auch genutzt, um diese zurückreflektierten Echoimpulse zu erfassen und in ein elektrisches Signal zu wandeln. Ein Messergebnis einer Impuls-Echo-Messung liegt in Form eines zeitaufgelöst abgetasteten Echosignals vor, welches als Echoprofil bezeichnet wird.
Aus der EP 2 090 897 A1 ist ein Messsystem bekannt, welches eine Mehrzahl von Messeinrichtungen umfasst, die nach einem Impuls-Echo-Messverfahren ein Umfeld eines Fahrzeugs vermessen. Neben Direktechos, welches von einer Messeinrichtung erfasste Echoimpulse sind, die durch ein von derselben Messeinrichtung ausgesandten Messimpuls verursacht sind, werden bei dem dort beschriebenen Messsystem, auch so genannte Kreuzechos oder Kreuzimpulsechos, ausgewertet. Kreuzimpulsechos sind Echos, die von einer Messeinrichtung erfasst werden, welche jedoch durch einen ausgesandten Messimpuls verursacht sind, den eine andere Messeinrichtung ausgesandt hat. Die Auswertung der Direktechoimpulse und Kreuzechoimpulse ermöglicht es zu entscheiden, ob ein Hindernis sich unmittelbar vor einer Messeinrichtung oder zwischen zwei Messeinrichtungen befindet.
Aus der DE 10 2004 020 426 A1 sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kollisionsverhinderung bekannt. An einer schwenkbar gelagerten Kraftfahrzeugtür sind mehrere nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeitende Sensoreinrichtungen angeordnet. Diese überwachen ein Umfeld, um bei einem Öffnen der Kraftfahrzeugtür ein Öffnen über einen maximal vorgegebenen Öffnungswinkel oder ein Anstoßen an ein im Umfeld befindliches Hindernis zu verhindern. Zur verbesserten Umfelderfassung können sowohl Direktechoimpulse als auch Kreuzechoimpulse ausgewertet werden.
Aus der WO 03/070517 A1 ist ein Verfahren zum Einparken eines Fahrzeugs bekannt, bei dem sowohl Abstände des Fahrzeugs zu Hindernissen als auch eine Länge und/oder Breite einer Parklücke bestimmt werden. Dabei werden nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeitende Messeinrichtungen sowohl zur Parklückenbestimmung als auch zur Abstandsmessung verwendet. Zur Plausibilisierung von Messungen einer Messeinrichtung werden die ermittelten Abstandswerte einer anderen Messeinrichtung herangezogen. Um eine genauere Lokalisierung von Hindernissen zu ermöglichen, können neben den Direktechoimpulsen auch Kreuzechoimpulse ausgewertet werden.
Aus der DE 10 2009 054 634 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Abstands eines Fahrzeugs zu einem Objekt bekannt. Beschrieben ist eine Vorrichtung zur Überwachung eines Abstands eines Fahrzeugs zu einem Objekt, wobei im Front- oder im Heckbereich des Fahrzeugs mehrere mit einer Elektronikeinheit verbundene Messeinrichtungen vorgesehen sind. Auch bei dieser Messeinrichtung werden sowohl Direktechoimpulse als auch Kreuzechoimpulse ausgewertet. Aus einer Überlagerung von Impulsechomessergebnissen wird eine Ortung von Objekten im Umfeld vorgenommen.
Aus dem Stand der Technik ist es somit bekannt, Direktechoimpulse und Kreuzechoimpulse auszuwerten, welche jeweils mit einer Signallaufzeit eines ausgesandten Messimpulses korreliert sind, die über die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Messimpulses in der Umgebung einen Hinweis auf eine zurückgelegte Strecke von der sendenden Messeinrichtung zu dem reflektierenden Objekt und zurück zu der empfangenden Messeinrichtung gibt. Abhängig von der bekannten Geometrie der Anordnung der Messeinrichtungen relativ zueinander können so Objekte im Umfeld eines Fahrzeugs geortet werden.
Nachteilig an vielen bekannten Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik ist es, dass jeweils nur eine von mehreren Messeinrichtungen einen Messimpuls aussenden kann, um Direktimpulsechos und Kreuzimpulsechos eindeutig zuordnen zu können. Werden zwei oder mehr Messeinrichtungen so betrieben, dass in einem erfassten Echoprofil einer Messeinrichtung sowohl Direktimpulsechos als auch Kreuzimpulsechos auftreten, wird eine Messauswertung und Datenfusionierung erschwert bzw. eine Eindeutigkeit der Ortungsergebnisse aufgehoben bzw. verringert.
Aus der DE 10 2008 002 232 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Entfernung und/oder Geschwindigkeiten eines Objekts relativ zu einem Fahrzeug bekannt. Dort ist vorgesehen, dass ein Start eines neuen Messvorgangs einer Impuls-Echo-Messung angestoßen wird, sobald in der Messeinrichtung, die einen Messimpuls ausgesendet hat, oder einer anderen benachbarten Messeinrichtung ein Echoimpuls empfangen ist. Eine Aufnahmezeit für die einzelnen Echoprofile kann hierdurch in Situationen verkürzt werden, in denen sich ein Objekt nahe der Messeinrichtung im Umfeld befindet. Echoprofildaten, die zu Signallaufzeiten gehören, welche mit größeren Objektentfernungen korrespondieren, brauchen in einem solchen Fall in der Regel nicht erfasst zu werden oder sind nicht zu erwarten, da das Objekt nach der Messeinrichtung eine Ausbreitung des Messimpulses in diese weiter entfernt gelegenen Bereiche des Messbereichs der Messeinrichtung häufig verhindert. Durch das beschriebene Verfahren wird zwar die mögliche Wiederholfrequenz von Impuls-Echo-Messungen erhöht, dennoch ist die Datenerfassung eingeschränkt.
Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, die bekannten Messverfahren so zu verbessern, dass in einem vorgegebenen Zeitintervall eine größere Anzahl von Abstandsinformationen erfasst und sinnvoll ausgewertet werden kann.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, mehrere Messeinrichtungen, d. h. mindestens zwei Messeinrichtungen, welche nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeiten, zeitgleich oder quasizeitgleich zu betreiben, sodass in den Echoprofilen neben Direktechoimpulsen auch Kreuzechoimpulse auftreten, wenn sich Objekte in einem Überlappungsbereich der Messbereiche der mindestens zwei Messeinrichtungen befinden. Um die zusätzlichen Informationen, welche in der gesteigerten Anzahl von empfangenen Echoimpulsen enthalten sind, in der Weise nutzen zu können, dass ein Ortungsergebnis gegenüber vergleichbaren Messungen mit Messsystemen aus dem Stand der Technik verbessert ist, ist es vorgesehen, zumindest einzelne Echoimpulse zu klassifizieren, indem eine Zugehörigkeit und/oder eine Nichtzugehörigkeit zu einer oder mehreren Übertragungswegklassen ermittelt wird, und diese Klassifizierung bei der Messergebnisfusionierung zur Ortung von Objekten im Umfeld zu berücksichtigen.
Insbesondere wird ein Messverfahren vorgeschlagen, welches die Schritte umfasst: Betreiben mindestens zweier Messeinrichtungen, welche nach dem Impulsechomessprinzip arbeiten und sich räumlich überlappende Messbereiche aufweisen; Fusionieren der Messergebnisse der mindestens zwei Messeinrichtungen zur Objektortung im Umfeld des Fahrzeugs; wobei vorgesehen ist, dass die mindestens zwei Messeinrichtungen zeitgleich oder quasizeitgleich ihre Impuls-Echo-Messungen ausführen, sodass in den erfassten Echoprofilen der jeweiligen Messeinrichtung neben Direktechoimpulsen, welche durch die Reflexion des ausgesandten Messimpulses der jeweiligen Messeinrichtung an einem Objekt in dem Umfeld verursacht sind, auch Kreuzechoimpulse auftreten, welche durch eine Reflexion eines von einer anderen Messeinrichtung ausgesandten Messimpulses an dem einen Objekt in dem Überlappungsbereich der Messeinrichtungen verursacht sind; und vor dem Fusionieren ein Klassifizierungsschritt ausgeführt wird, um zumindest einzelne Echoimpulse hinsichtlich ihrer Zugehörigkeit und/oder Nichtzugehörigkeit in einer Übertragungswegklasse zu klassifizieren, und anschließend das Fusionieren der Messergebnisse zum Orten von Objekten unter Berücksichtigung der ermittelten Klassifizierung durchgeführt wird.
Zu jedem Echoimpuls, der in einem Echoprofil einer Messeinrichtung erfasst wird, existiert mindestens ein Übertragungsweg. Ein Übertragungsweg hat seinen Ausgang an einer den Messimpuls aussendenden Messeinrichtung, führt zu einem Objekt in der Umgebung, an dem das Messsignal reflektiert wird, und von dort zu einer Messeinrichtung, welche den reflektierten Messimpuls als Echoimpuls erfasst. Abhängig von der Position des Objekts im Umfeld des Fahrzeugs existiert somit eine Vielzahl von Übertragungswegen. Übertragungswege, bei denen die sendende Messeinrichtung und die das Echoprofil empfangende Messeinrichtung jeweils identisch sind, werden in einer Übertragungswegklasse zusammengefasst. Eine Übertragungswegklasse umfasst somit sämtliche Übertragungswege, die zu Direktimpulsechos einer bestimmten Messeinrichtung führen. Eine andere Übertragungswegklasse umfasst sämtliche Übertragungswege, bei denen der Messimpuls von einer Messeinrichtung ausgesandt, an einem Objekt in dem Umfeld reflektiert und als Echoimpuls in einer bestimmten anderen Messeinrichtung erfasst wird. Die in dem Messergebnis, d. h. dem Echoprofil der bestimmten anderen Messeinrichtung auftretenden Echoprofile dieser Übertragungswegklasse, sind alles Kreuzechoimpulse. Eine eindeutige Kennzeichnung einer Übertragungswegklasse ist möglich, indem beispielsweise die Messeinrichtungen indexiert werden und jeder Übertragungswegklasse ein Indexpaar zugeordnet wird, wobei der erste Index die sendende Messeinrichtung angibt und der zweite Index die empfangende Messeinrichtung angibt. K^i,j gibt somit eine Übertragungswegklasse an.
Sind Indices verschieden (i ≠ j), korrespondieren die Übertragungswege mit Kreuzechoimpulsen. Sind die Indices gleich (i = j), korrespondieren die Übertragungswege mit Direktechoimpulsen.
Eine entsprechende Vorrichtung zur Umfelderfassung umfasst mindestens zwei Messeinrichtungen, die nach einem Impuls-Echo-Messprinzip arbeiten, wobei die Messeinrichtungen ausgebildet und angeordnet sind, dass diese einen räumlich überlappenden Messbereich aufweisen, und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung, welche ausgebildet ist, die mindestens zwei Messeinrichtungen anzusteuern und deren erfassten Messergebnisse in Form von Echoprofilen auszuwerten und eine Objektortung auszuführen, wobei vorgesehen ist, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, die Messeinrichtungen so anzusteuern, dass diese ihre Impuls-Echo-Messungen zeitgleich oder quasizeitgleich ausführen und die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, zumindest einzelne erfasste Echoimpulse hinsichtlich eines zugehörigen Übertragungsweges zu klassifizieren und die Klassifizierung bei der Fusionierung der Messergebnisse zur Objektortung zu berücksichtigen.
Vorteil der Erfindung ist es, dass eine Messdatenfusionierung zur Objektortung sehr viel präziser ausgeführt werden kann, wenn zumindest für einzelne Echoimpulse in den erfassten Echoprofilen eine Zuordnung zu dem jeweiligen Übertragungsweg möglich ist oder auch die Zugehörigkeit zu einem der Übertragungswege ausgeschlossen werden kann.
Bei einem Betreiben der Messeinrichtungen in der Weise, dass diese zeitgleich ihre Impulsechomessung ausführen, wird von den mindestens zwei Messeinrichtungen jeweils der ausgesandte Messimpuls zu derselben Zeit ausgesendet. Die ausgesandten Messimpulse sind in der Regel hinsichtlich Intensität, Frequenz und Dauer identisch. Leichte Variationen aufgrund einer Variationsbreite der verwendeten Wandler in den Messeinrichtungen oder aufgrund von Einflüssen einer unmittelbaren Umgebung am Verbauort der Messeinrichtungen einem Fahrzeug können auftreten.
Als quasizeitgleich ausgeführte Impulsechomessungen werden Messungen angesehen, bei denen die unterschiedlichen Messeinrichtungen ihr Messsignal, d. h. ihren Messimpuls, zeitlich versetzt aussenden. Der zeitliche Versatz ist jedoch deutlich kürzer als die Messdauer, für die im Anschluss nach dem Aussenden des Messimpulses reflektierte Echoimpulse zeitaufgelöst erfasst werden. Bei Ultraschallwandlern, wie sie häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, liegen typische Verzögerungszeiten zwischen unmittelbar nacheinander ausgesandten Messimpulsen von unterschiedlichen Messeinrichtungen im Bereich von 0,5 bis 5 ms, typischerweise im Bereich von 0,7 bis 1,5 ms.
Sind im Umfeld des Fahrzeugs mehrere Objekte vorhanden, so können selbstverständlich mehrere Echopulse in einem Echoprofil auftreten, die derselben Übertragungswegklasse zuzuordnen sind. Beispielsweise erzeugen zwei voneinander beabstandete und in einem unterschiedlichen Abstand zu einer Messeinrichtung befindliche Objekte, die sich hinsichtlich der geradlinigen Ausbreitung des Messsignals nicht gegeneinander abschatten, jeweils einen Direktechoimpuls in dem erfassten Echoprofil. Der zeitliche Unterschied, mit dem die Direktechoimpulse in dem Echoprofil erfasst werden, ist mit der Abstandsdifferenz der beiden Objekte von der Messeinrichtung korreliert.
Beim zeitgleichen oder quasizeitgleichen Betreiben mehrerer Messeinrichtungen steigt selbstverständlich die Anzahl der in den Echoprofilen erfassten Echoimpulse an, wobei es möglich ist, dass für einzelne theoretisch mögliche Übertragungswegklassen keine messbaren Echoimpulse in den Echoprofilen aufgefunden werden können, weil beispielsweise die Reflexionseigenschaften des Objekts für bestimmte Reflexionswinkel ungünstig sind oder der Übertragungsweg von anderen Objekten ”behindert” wird.
Um eine möglichst gute Objektortung auszuführen und möglichst viel der in den erfassten Echoprofilen enthaltenen Information zu verwenden, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass für unterschiedliche Übertragungswegklassen zum Erzeugen eines Direktechoimpulses oder zum Erzeugen eines Kreuzechoimpulses jeweils für einen Satz von Orten oder Raumbereichen im Umfeld des Fahrzeugs die Signallaufzeiten ermittelt oder bereitgestellt werden, die mit dem entsprechenden Direktechoimpuls oder Kreuzechoimpuls des jeweiligen Übertragungswegs korrespondieren, welcher in dem Echoprofil erzeugt wird, wenn nur an dem entsprechenden Ort oder nur in dem entsprechenden Raumbereich ein Objekt in dem Umfeld des Fahrzeugs vorhanden ist und bei der Messdatenfusionierung für eine oder mehrere der Übertragungswegklassen für die Orte oder die Raumbereiche jeweils Einzelwahrscheinlichkeiten für ein Vorhandensein eines Objekts anhand der Signalintensität in den den Übertragungswegklassen zugehörigen Echoprofilen ermittelt werden, die an jenen Zeitpunkten auftreten, die mit den den Orten bzw. Raumbereichen zugeordneten Signallaufzeiten der entsprechenden Übertragungswegklasse korrespondieren. Wird beispielsweise die Übertragungswegklasse betrachtet, die jene Übertragungswege zusammenfasst, die von der einen Messeinrichtung ausgehen, zu einem Objekt führen und zurück zu derselben Messeinrichtung, so wird jedem Ort in der Umgebung ein Einzelwahrscheinlichkeitswert für ein Vorhandensein eines Objekts an diesem Ort zugeordnet, in dem diese Wahrscheinlichkeit aus der Signalintensität des Echoprofils dieser Messeinrichtung abgeleitet wird, wobei die Intensität zu jenem Zeitpunkt im Echoprofil herangezogen wird, die mit der Signallaufzeit übereinstimmt, die für den Übertragungsweg dem entsprechenden Ort zugewiesen ist. Weist das Echoprofil keine oder eine geringe Intensität auf, so ist dies ein Indiz dafür, dass an dieser Position kein eine Reflexion auslösendes Objekt vorhanden ist oder der Übertragungsweg zu diesem Ort durch ein näher an der Messeinrichtung befindliches Objekt blockiert ist. Addiert man die so erhaltenen Einzelwahrscheinlichkeiten für die unterschiedlichen Übertragungswegklassen für einen Ort auf, so ergibt sich für diesen Ort eine Gesamtwahrscheinlichkeit für ein Vorhandensein eines Objekts. Insgesamt erhält man so für jeden Ort in der Umgebung eine Wahrscheinlichkeitsaussage über das Vorhandensein eines Objekts. Grafisch lässt sich ein Ortungsergebnis bildlich beispielsweise in der Form darstellen, dass die jedem Ort/Raumbereich im Umfeld zugeordnete Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein eines Objekts an dem Ort/Raumbereich über einen Farbwert codiert wird. Man erhält ein Intensitätsbild der Umgebung. Bereiche mit Farben, die mit hoher Wahrscheinlichkeit verknüpft sind, deuten in dem Intensitätsbild ein Vorhandensein eines Objekts an dem betreffenden Ort/Raumbereich an.
Da aufgrund des Impuls-Echo-Messprinzips anhand eines Echoimpulses nur die Aussage getroffen werden kann, dass sich beispielsweise bei einem Direktecho ein Objekt auf einem Kreisbogen mit einem Radius, der mit der ermittelten Signallaufzeit korrespondiert, befindet, lässt sich die konkrete Objektortung nur ausführen, wenn Echoimpulse unterschiedlicher Übertragungswegklassen miteinander fusioniert werden, wie dies durch das Addieren der unterschiedlichen Einzelwahrscheinlichkeiten für die unterschiedlichen Übertragungswegklassen erfolgt. Orte oder Raumbereiche, an oder in denen sich ein Objekt befindet, weisen nach einer solchen Fusionierung höhere Wahrscheinlichkeitswerte auf als jene Bereiche oder Orte, für die nur aufgrund eines erfassten Echoimpulses eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für ein Vorhandensein eines Objekts angezeigt ist. Wird jedoch jeder in dem Echoprofil auftretende Echoimpuls bei dieser Auswertung in jeder der für das Echoprofil relevanten Übertragungswegklassen berücksichtigt, so werden zwangsläufig Orten und Raumbereichen Wahrscheinlichkeitswerte für ein Vorhandensein eines Objekts zugeordnet, die falsch sind. Wird jedoch zuvor die Klassifizierung zumindest einzelner Echoimpulse in einem Echoprofil vorgenommen, so werden diese klassifizierten Echoimpulse bei der Auswertung einzelner Übertragungswegklassen nicht berücksichtigt und/oder ausschließlich bei anderen Übertragungsklassen berücksichtigt. Hierdurch ergibt sich bei diesem Auswerteverfahren die deutliche Verbesserung bei der Objektortung.
Da eine Länge eines zu einem Kreuzechoimpuls gehörenden Übertragungsweges von einer Messeinrichtung zum Objekt und zur anderen Messeinrichtung dieselbe Länge aufweist, wie der Übertragungsweg von der anderen Messeinrichtung zu demselben Objekt und zu der einen Messeinrichtung, existieren zwei Übertragungswegklassen, die, sofern die eine Messeinrichtung und die andere Messeinrichtung ihren Messimpuls zeitgleich aussenden, jeweils zum selben Zeitpunkt in den beiden erfassten Echoprofilen der beiden Messeinrichtungen einen Kreuzechoimpuls verursachen. Um Kreuzechoimpulse zu klassifizieren, kann somit in den zugehörigen Echoimpulsprofilen der mit den Übertragungswegklassen verknüpften Messeinrichtungen nach solchen gleichartigen Echoimpulsen gesucht werden, die zur selben Zeit und mit nahezu identischer Signalstärke auftreten. Hierbei wird erneut vorausgesetzt, dass die ausgesandten Messimpulse ebenfalls gleichartig hinsichtlich Intensität, Zeitdauer etc. sind.
Bei einer Ausführungsform ist somit vorgesehen, dass die Echoprofile der Messeinrichtungen paarweise auf gleichartige Echoimpulse einander entsprechender Signallaufzeiten hin untersucht werden und solche gleichartigen Echoimpulse als Kreuzechoimpulse der Übertragungswegklassen zwischen den Messeinrichtungen des entsprechenden Paars klassifiziert werden und nur diese Echoimpulse bei der Messergebnisfusion in Bezug auf die Übertragungswegklasse zwischen diesen beiden Messeinrichtungen verwendet werden. Werden die einzelnen Messeinrichtungen nicht zeitgleich, sondern quasizeitgleich betrieben, so sind die Echoprofile hinsichtlich der Startzeitunterschiede der Messungen, d. h. hinsichtlich der Zeitdifferenz beim Aussenden des Messimpulses, entsprechend zu korrigieren.
Verwendet man das oben beschriebene Fusionierungsverfahren, bei dem für die Orte im Umfeld oder die Raumbereiche im Umfeld jeweils Einzelwahrscheinlichkeiten für ein Vorhandensein eines Objekts anhand der unterschiedlichen Übertragungswegklassen ermittelt werden, kann eine Klassifizierung der Echoimpulse und Zuordnung zu Übertragungswegen zwischen zwei Messeinrichtungen in der Weise bestimmt werden, dass ein Differenzbildraum bestimmt wird, in dem für jeden Ort oder jeden Raumbereich der Betrag der Differenz der Signalstärken der Echoprofile der beiden Messeinrichtungen an jener Zeitposition, die der Signallaufzeit entspricht, die dem Ort oder dem Raumbereich zugeordnet ist, und in dem sich ergebenden Differenzbildraum elliptische Spuren ermittelt werden, die aus Bildpunkten gebildet sind, deren Bildpunktintensitätswerte oberhalb eines Schwellenwertes liegen, und für diese elliptischen Spuren in den Echoprofilen die zugehörigen Echoimpulse ermittelt werden, die die entsprechenden elliptischen Spuren erzeugt haben und diese Echoimpulse aus den Echoprofilen entfernt werden, die für die Messergebnisfusion im Zusammenhang mit den Übertragungswegen zwischen diesen Messeinrichtungen verwendet werden. Die Berechnung dieses Differenzbildes stellt zwar einen zusätzlichen Rechenschritt dar, ermöglicht es jedoch auf sehr einfache und zuverlässige Weise, jene Echoimpulse in einem Paar von Echoprofilen aufzufinden, welche nicht Kreuzechoimpulsen zugeordnet werden können, die durch das Paar an Messeinrichtungen verursacht sind, die gerade als Paar betrachtet werden.
Eine Suche nach gleichartigen Echoimpulsen zum Auffinden von Kreuzechoimpulsen wird bei einer Ausführungsform in der Art ausgeführt, dass die hinsichtlich der unterschiedlichen Startzeitpunkte der Aussendung der Messimpulse korrigierten Echoimpulsprofile paarweise zu Summenprofilen addiert werden und Echoimpulse, deren Intensitäten im Rahmen einer hierfür vorgesehenen Toleranzschwelle jeweils der Hälfte des Summenprofils an der dem jeweiligen Echoimpuls zugeordneten Zeitposition (an der der jeweilige Echoimpuls in dem Echoprofil auftritt) entsprechen, als Kreuzechoimpulse der Übertragungswegklassen zwischen den beiden Messeinrichtungen klassifiziert werden, aus deren Echoprofilen das Summenprofil gebildet ist. Vorzugsweise werden nur Echoimpulse oberhalb einer vorfestgelegten Schwelle berücksichtigt, um zufälliges ”Rauschen” zu unterdrücken.
Eine nahezu vollständige Klassifizierung sämtlicher erhaltener Echoprofile ist mit einer Ausführungsform möglich, bei der die einzelnen Messeinrichtungen quasizeitgleich betrieben werden. Hierbei bilden die quasizeitgleich ausgeführten Impuls-Echo-Messungen der mindestens zwei Messeinrichtungen eine so genannte Messsequenz. Zur Umfelderfassung werden nacheinander wiederholt Messsequenzen ausgeführt. Entscheidend ist, dass die Reihenfolge, in der die einzelnen Messeinrichtungen in aufeinanderfolgenden Messsequenzen ihre Messimpulse aussenden, verändert wird. In einer ersten Messsequenz werden die zur leichteren Auswertung und Erläuterung indexierten, beispielsweise durchnummerierten, Messeinrichtungen in äquidistanten Zeitintervallen, beispielsweise im Abstand von 1 ms, zum Aussenden ihres Messimpulses veranlasst. In der darauf folgenden Messsequenz werden dann beispielsweise die Messeinrichtungen in umgekehrter Reihenfolge ebenfalls in äquidistanten Zeitabständen veranlasst, ihre Messimpulse auszusenden, wobei jedoch vorzugsweise das Zeitintervall zwischen dem Aussenden von zwei Messimpulsen in der zweiten Messsequenz von dem Zeitintervall zwischen zwei Messimpulsaussendungen der ersten Messsequenz verschieden ist. Beispielsweise werden die Messimpulse in der zweiten Messsequenz im Abstand von 1,25 ms ausgesandt. Geht man davon aus, dass sich die Messeinrichtung relativ zu dem Umfeld und auch das Umfeld selbst zwischen den in den unterschiedlichen Messsequenzen ausgeführten Messungen nicht verändert hat, so enthalten die Echoprofile beider Messsequenzen im Wesentlichen dieselbe Information. Der Begriff im Wesentlichen ist hier gewählt, da im konkreten Fall abhängig von der geometrischen Anordnung der Messeinrichtungen und der Objekte zueinander sowie der Wahl der Zeitabstände für das Aussenden der Messsignale in den Echoprofilen Echosignalüberlagerungen stattfinden können, welche zu einer Informationsminderung führen können. Ungeachtet dieser möglicherweise auftretenden ”Komplikationen” treten im Prinzip in Echoprofilen der zeitlich nacheinander erfassten Messsequenzen einer Messeinrichtung ”dieselben” Echoimpulse auf. „Dieselben Echoimpulse” soll hierbei bedeuten, dass Echoimpulse zu den gleichen Übertragungswegen auftreten. Aufgrund der Verzögerung der Messimpulsaussendungen können Kreuzechoimpulse ”verloren” gehen, die an einer Messeinrichtung bereits eintreffen, bevor diese mit dem Erfassen von Echoimpulsen beginnt.
Für die Auswertung ist es vorteilhaft, für die unterschiedlichen erfassten Echoprofile einer Messsequenz einen gemeinsamen absoluten Zeitnullpunkt festzulegen, der beispielsweise mit dem Beginn der Aussendung des Messimpulses einer ausgewählten Messeinrichtung zusammenfällt. Diese ausgewählte Messeinrichtung wird in allen Messsequenzen verwendet, um den Zeitnullpunkt der jeweiligen Messsequenz festzulegen.
Wird beispielsweise in der ersten Messsequenz der erste Messimpuls von der ausgezeichneten Messeinrichtung ausgesandt, so sind die Echoprofile der übrigen Messeinrichtung in der ersten Messsequenz jeweils um den Betrag zu korrigieren, der der Zeitverzögerung für das Aussenden des Messimpulses der entsprechenden Messeinrichtung entspricht.
Sendet eine andere Messeinrichtung in der ersten Messsequenz beispielsweise ihren Messimpuls 1 ms nach der ausgezeichneten Messeinrichtung aus, so ist ein Echoimpuls, welcher 10 ms nach dem Aussenden dieses von der anderen Messeinrichtung ausgesandten Messimpulses erfasste Echoimpuls bezogen auf den Zeitnullpunkt der Messsequenz nach 11 ms erfasst. Senden beispielsweise die anderen Messeinrichtungen ihren Messimpuls in der zweiten Messsequenz vor der ausgezeichneten Messeinrichtung aus, so sind deren erfasste Echoprofile um eine negative Zeitdifferenz zu korrigieren.
Hinsichtlich einer Auswertung zur Ermittlung der Direktechoimpulse ist es lediglich notwendig, die Echoprofile derselben Messeinrichtung der zwei aufeinanderfolgenden Messsequenzen miteinander zu vergleichen, sodass die Aussendung des Messimpulses jeweils zu derselben Zeit erfolgt ist. In den in zeitlich aufeinanderfolgenden Messsequenzen erfassten Echoprofilen ein und derselben Messeinrichtung weisen die Direktechosignale jeweils denselben Abstand vom Zeitpunkt der Aussendung des Messimpulses der Messeinrichtung auf, die das Echoprofil erfasst. Solche zu identischen Zeiten auftretenden Echoimpulse können somit als Direktechoimpulse klassifiziert werden.
Am einfachsten lässt sich dies bewerkstelligen, indem die erfassten Echoprofile bezüglich einer Diskriminierungsschwelle binärisiert werden. Ist die Intensität eines erfassten Echopulses oberhalb der Diskriminatorschwelle, so wird der Echoimpuls durch einen Normpuls ersetzt. Ist die Intensität eines Echopulses unterhalb der Diskriminatorschwelle, so wird das Echoprofil im Bereich des erfassten Echosignals auf den Wert 0 gesetzt. In dem binären normierten Echoprofil treten somit nur noch Normpulse auf, denen beispielsweise der Wert 1 zugewiesen ist und die sich an jenen Stellen befinden, an denen in dem Echoprofil ein Maximum mit einer Intensität oberhalb der Diskriminatorschwelle erfasst ist. Die an denselben Zeitpositionen in den aufeinanderfolgend erfassten Echoprofilen derselben Messeinrichtung auftretenden Echoimpulse lassen sich dadurch selektieren, dass die binärisierten und/oder normierten Echoprofile miteinander multipliziert werden, d. h. ein Produktprofil gebildet wird. Nur wenn in beiden Profilen an derselben Zeitposition ein Normechoimpuls vorhanden ist, ist auch im Produktprofil ein Echoimpuls zu erkennen. Die im Produktprofil auftretenden Impulse werden somit als Direktechoimpulse klassifiziert.
Um in analoger Weise die Kreuzechoprofile zu ermitteln, ist es notwendig, die erfassten Echoprofile hinsichtlich der Sendezeitpunkte der die Kreuzechoimpulse verursachenden Messimpulse in den jeweiligen Messsequenzen zu korrigieren. Dieses bedeutet, dass die Echoprofile bezüglich der Sendezeitpunkte einer anderen Messeinrichtung, die diesen verursachenden Messimpuls jeweils in den aufeinander folgenden Messsequenzen aussendet, korrigiert werden müssen. Nach dieser Korrektur befinden sich die Kreuzechoimpulse für eine Übertragungswegklasse in den Echoprofilen der einen erfassenden Messeinrichtung, die in den unterschiedlichen Messsequenzen erfasst sind, jeweils an derselben Zeitposition. Ein Auffinden dieser an denselben Zeitpositionen befindlichen Echoimpulse ist erneut auf einfache Weise möglich, indem die Echoprofile vor oder nach dem Korrigieren des zeitlichen Versatzes binärisiert und gegebenenfalls zusätzlich normiert werden und ein Produktechoprofil gebildet wird. Verbleibende binäre oder gegebenenfalls normierte Echoimpulse kennzeichnen Kreuzechoimpulse der betrachteten Übertragungswegklasse. Zum Auffinden der unterschiedlichen Kreuzechoimpulse sind so die entsprechenden Übertragungswegklassen bzw. Paare von Messeinrichtungen und deren Echoprofile auszuwerten. Anschließend sind zumindest alle Echoimpulse, deren Intensität oberhalb der Diskriminatorschwelle für die Binärisierung liegen, einem Übertragungsweg zugeordnet. Bei der anschließenden Messergebnisfusion werden in jedem betrachteten Übertragungsweg nur die entsprechenden Echoimpulse verwendet, die dem Übertragungsweg zugeordnet sind. Alternativ können die sicher nicht zu dem Übertragungsweg zugehörigen Echoimpulse aus dem Echoprofil entfernt werden, welches für diesen Übertragungsweg bei der Fusionierung verwendet wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung ausgebildet, ein Verfahren, wie dieses oben beschrieben ist, im Zusammenwirken mit den mindestens zwei Messeinrichtungen auszuführen.
Bei einer Ausführungsform ist ein Speicher vorgesehen, in dem die den einzelnen Orten oder Raumbereichen des Umfelds zugeordneten Signallaufzeiten für die unterschiedlichen Übertragungswegklassen jeweils in Tabellenform abgespeichert sind oder waren. Für jede Übertragungswegklasse existiert eine Tabelle, in der für die unterschiedlichen Orte bzw. Raumbereiche jeweils die zugeordnete Signallaufzeit abgelegt ist. Die Übertragungswege von einer Messeinrichtung zu einer anderen Messeinrichtung weisen dieselben Signallaufzeiten auf wie die Übertragungswege von der anderen Messeinrichtung zu der einen Messeinrichtung. Somit ist für die Kreuzechoimpulse zwischen zwei Messeinrichtungen, obwohl diese unterschiedlichen Übertragungswegklassen angehören, nur eine Übertragungswegtabelle notwendig, wobei es im Zusammenhang mit der Auswertung notwendig ist, die Signallaufzeiten jeweils hinsichtlich des möglicherweise existierenden Zeitversatzes aufgrund der unterschiedlichen Messimpulsaussendungen der unterschiedlichen Messeinrichtungen zu korrigieren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Umfelderfassung;
2 eine schematische Darstellung von zwei Signallaufzeittabellen für zwei unterschiedliche Übertragungswegklassen;
3 die erfassten Echoprofile von vier Messeinrichtungen;
4 die entsprechenden genormten Echoprofile für die vier Messeinrichtungen;
5 eine grafische Darstellung eines Ortungsergebnisses von Objekten im Umfeld;
6 grafische Darstellungen der Objektwahrscheinlichkeiten für einzelne Übertragungswegklassen;
7 eine grafische Darstellung eines Differenzbildraums zur Überprüfung, ob in Echoprofilen auftretende Echopulse ausgewählten Übertragungswegklassen zuordenbar sind;
8 eine schematische Darstellung eines Ortungsergebnisses unter Berücksichtigung der Klassifizierung einzelner Echoimpulse; und
9a–9c eine schematische Darstellung von empfangenen Echoprofilen in aufeinanderfolgenden Messsequenzen sowie schematische Auswertungen zum Klassifizieren von Direktechoimpulsen (9b) einer Messeinrichtung und zum Klassifizieren von Kreuzechoimpulsen (9c) derselben Messeinrichtung bezüglich einer anderen Messeinrichtung.
In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zur Umfelderfassung, vorzugsweise in einem Fahrzeug 2, gezeigt. Ein Umfeld 3 des Fahrzeugs 2 wird auf mögliche vorhandene Objekte 4, 5 hin untersucht. Die Vorrichtung 1 ist ausgebildet, diese Objekte 4, 5 in dem Umfeld 3 des Fahrzeugs 2 zu orten.
Die Vorrichtung 1 zur Umfelderfassung umfasst mindestens zwei Messeinrichtungen 6, 7, welche nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeiten. Vorzugsweise handelt es sich bei den Messeinrichtungen um Ultraschallmesssensoren, welche einen Ultraschallmessimpuls mittels eines Ultraschallwandlers (nicht dargestellt) aussenden und an den Objekten 4, 5 über Reflexion erzeugte Echoimpulse empfangen und in elektrische Signale umwandeln. Diese elektrischen Signale werden zeitaufgelöst erfasst und als Echoprofile bezeichnet.
Die Messeinrichtungen 6, 7 sind mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 gekoppelt, welche die Messeinrichtungen 6, 7 steuert und die erfassten Messergebnisse der Messeinrichtungen 6, 7 erfasst und auswertet. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 umfasst in der Regel einen Mikroprozessor 11 sowie eine Speichereinrichtung 12, in der der Programmcode abgelegt ist, welcher auf dem Mikroprozessor 11 ausführbar ist und eine Funktionalität der Auswerte- und Steuereinrichtung 8 festlegt. Zur Ausführung der Ortung der Objekte 4, 5 im Umfeld 3 werden unterschiedliche Auswerteschritte an den Messergebnissen der Messeinrichtungen 6, 7 ausgeführt, die beispielsweise mittels des programmgesteuerten Mikroprozessors 11 ausgeführt werden können. Einzelne Verfahrensschritte zur Bearbeitung der Messergebnisse können auch in einem Field Programmable Gate Array oder einer fest verdrahteten speziellen Schaltung zur Beschleunigung der Signalverarbeitung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Mikroprozessor auch vollständig durch eine spezielle Schaltung zur Signalauswertung ersetzt werden. Die Funktionalität der Vorrichtung zur Umfelderfassung sowie der Auswerte- und Steuereinrichtung wird im Folgenden ausführlicher erläutert. Ortungsergebnisse werden über eine Schnittstelle 13 bereit gestellt. Dieses kann insbesondere eine Busschnittstelle aber auch jede andere zum Austauschen von Daten geeignete Schnittstelle sein. Die Schnittstelle kann auch eine Softwareschnittstelle sein, wenn die Steuer- und Auswerteeinrichtung mittels einer Hardware umgesetzt ist, die noch weitere Funktionalitäten bereitstellt.
Bei der in 1 dargestellten Situation umfasst die Vorrichtung 1 zur Umfelderfassung zwei Messeinrichtungen 6, 7 und befinden sich in dem Umfeld 3 zwei Objekte 4, 5. Im Folgenden soll kurz erläutert werden, wie die erfassten Messergebnisse in Form von Echoprofilen 31, 32, die von den zwei Messeinrichtungen 6, 7 erfasst werden, schematisch aussehen. Die dargestellten Echoimpulse sind nur zu Zwecken der Erläuterung abgebildet. Die dargestellten Zeitabstände korrespondieren nicht genau mit der in 1 abgebildeten Geometrie. Die Echoprofile 31, 32 orientieren sich jedoch hinsichtlich ihrer Struktur an der in 1 dargestellten Geometrie. Ferner werden die Entstehung der in den schematisch dargestellten Echoprofilen 31, 32 auftretenden Echoimpulse 33, welche zum Teil auch verkürzt als Echopulse bezeichnet werden, und deren Zuordnung zu unterschiedlichen Übertragungswegen erläutert.
Das oben dargestellte Echoprofil 31 zeigt das zeitaufgelöst am Signalwandler der Messeinrichtung 6 aufgenommene Signal, das unten dargestellte Echoprofil 32 entsprechend das zeitaufgelöste am Signalwandler der Messeinrichtung 7 erfasste Signal. Die Messeinrichtungen 6, 7 werden durch die Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 so angesteuert, dass diese zeitgleich einen Messimpuls 42, 43 in das Umfeld 3 abstrahlen. Beim dargestellten Beispiel erfolgt die Aussendung des Messimpulses in Form eines Ultraschallsignals, welches sich ausgehend von den Messeinrichtungen 6, 7 jeweils in einem Kreissektor radial ausbreitet. Diese Kreissektoren (nicht dargestellt) überlappen einander und markieren annähernd den Messbereich einer jeweiligen Messeinrichtung 6, 7. Das Echoprofil 31 zeigt in schematischer Weise eine Intensität der gegen die Zeitachse aufgetragenen ausgesandten und empfangenen Impulse. Zum Zeitpunkt t₀ 41 wird der Messimpuls 42 der Messeinrichtung 6 ausgesandt. Die in dem Echoprofil 31 der Messeinrichtung 6 zu erkennenden Echoimpulse 33 rühren von unterschiedlichen Übertragungswegen her. Der Messimpuls 42 breitet sich radial von der Messeinrichtung 6 aus.
Ein Übertragungsweg 51 führt von der Messeinrichtung 6 zu dem Objekt 4 und wieder zurück zu der Messeinrichtung 6. Das durch diesen Übertragungsweg 51 erzeugte Echo ist ein so genanntes Direktecho und erzeugt einen Direktechoimpuls 61. Ein Übertragungsweg 52 beginnt an der Messeinrichtung 6, führt zu dem Objekt 5 und zurück zu der Messeinrichtung 6 und erzeugt einen Direktechoimpuls 62 in dem Echoprofil 31. Ein weiterer Übertragungsweg 53, welcher abschnittsweise identisch zu dem Übertragungsweg 51 ist, führt von der Messeinrichtung 6 zu dem Objekt 4 und dann auf die Messeinrichtung 7. An dieser erzeugt der so reflektierte Echoimpuls einen so genannten Kreuzechoimpuls 63 in dem Echoprofil 32 der Messeinrichtung 7. In analoger Weise existiert ein Übertragungsweg 54, der von der Messeinrichtung 6 zu dem Objekt 5 und dann auf die Messeinrichtung 7 führt und zum Ausbilden des Kreuzechoimpulses 64 in dem Echoprofil 32 der Messeinrichtung 7 führt. Analog existieren ausgehend von dem Messimpuls 43, welcher von der Messeinrichtung 7 zum Zeitpunkt t₀ 41 ausgesandt wird, Übertragungswege 55 bis 58, welche entsprechend zu den Direktechoimpulsen 65, 66 durch Reflexionen an den Objekten 4 und 5 in dem Echoprofil 32 der Messeinrichtung 7 führen als auch zu Kreuzechoimpulsen 67, 68 in dem Echoprofil 31 der Messeinrichtung 6 aufgrund der Reflexionen an den Objekten 4, 5.
Die unterschiedlichen Übertragungswege lassen sich unterschiedlichen Übertragungswegklassen zuordnen. Die Übertragungswege 51 und 52, welche zu Direktechoimpulsen 61, 62 in dem Echoprofil 31 der Messeinrichtung 6 führen, können beispielsweise der Übertragungswegklasse für Direktechoimpulse für die Messeinrichtung 6 zugeordnet werden. Zusätzlich existiert bei anderen Ausführungsformen mit mehr als zwei Messeinrichtungen für jede weitere Messeinrichtung, durch deren Messimpuls Kreuzechoimpulse erzeugt werden können, eine weitere Übertragungswegklasse für die jeweilige Messeinrichtung. Die Übertragungswege 57, 58, die zu den Kreuzechoimpulsen 67, 68 in dem Echoprofil 31 der Messeinrichtung 6 führen, gehören zu so einer Übertragungswegklasse für Kreuzechoimpulse. Eine mögliche Notation für die verschiedenen Übertragungswegklassen K besteht darin, diese durch zwei Indizes i, j zu kennzeichnen K^ij, wobei der erste Index i die sendende Messeinrichtung angibt und der zweite Index j die empfangene Messeinrichtung angibt. Ordnet man der Messeinrichtung 6 den Index 1 und der Messeinrichtung 7 den Index 2 zu, so können diese entsprechend auch als Messeinrichtungen M1 und M2 bezeichnet werden. Somit umfasst beispielsweise die Übertragungswegklasse K²² die Übertragungswege 55, 56 der Direktechoimpulse 65, 66 der Messeinrichtung 7 (M2). Die Übertragungswegklasse K¹² umfasst die Übertragungswege 53, 54, welche die Kreuzechoimpulse 63, 64 in dem Echoprofil 32 der Messeinrichtung 7 (M2) erzeugen.
Gut zu erkennen ist in 1, dass die Kreuzechoimpulse 63, 64 in dem Echoprofil 32 der Messeinrichtung 7 (M2) an denselben Zeitpunkten t₂, t₃ 44, 45 auftreten, wie die Kreuzechoimpulse 67, 68 in dem Echoprofil 31 der Messeinrichtung 6 (M1). Diese Eigenschaft liegt dann vor, wenn die beiden Messeinrichtungen 6, 7 ihre Messimpulse 42, 43 zeitgleich aussenden und kann zur Klassifizierung der Kreuzechoimpulse verwendet werden. Dieses wird nachfolgend noch ausführlicher erläutert.
Um aus den Messergebnissen, welche in Form der Echoprofile 31, 32 vorliegen, auf die Positionen der Objekte 4, 5 im Umfeld 3 zurückzuschließen, wird eine so genannte Messergebnisfusion ausgeführt. Ein Verfahren beruht auf einem holographischen Ansatz zur Ortung von Objekten durch Trilateration. Für jede Übertragungswegklasse wird für die Orte/Raumbereiche im Umfeld die Signallaufzeit ermittelt, die mit einem Übertragungsweg der Übertragungswegklasse verknüpft ist, dessen Reflexionspunkt an dem Ort/in dem Raumbereich ist. In der Regel wird dafür das Umfeld diskretisiert, d. h. über das Umfeld ein Punkteraster gelegt, um nur eine begrenzte Anzahl von Punkten zu berechnen. Für diese Punkte, welche beispielsweise auch als Mittelpunkte von Raumbereichen aufgefasst werden können, welche beispielsweise quadratisch gestaltet sind, können die Signallaufzeiten für die Übertragungswegklasse in einer Tabelle abgelegt werden. Die Signallaufzeit (dimensionslos in Abtastschritten) berechnet sich nach folgender Formel:
Hierbei ist F_s die Abtastfrequenz, mit der das Wandlersignal in den Messeinrichtungen abgetastet wird, c ist die Schallgeschwindigkeit und M_xi, M_yi, M_xj, M_yj sind die Ortskoordinaten (x, y) der Messeinrichtungen (i, j). Exemplarisch sind in 2 die ermittelten Signallaufzeiten grafisch dargestellt. Die zu einem Ort gehörige Signallaufzeit ist über eine Schraffurdichte angedeutet. Je höher die Schraffurdichte ist, desto kürzer ist die Signallaufzeit, die zu einem Übertragungsweg gehört, dessen Reflexionsort der entsprechende Ort in der grafischen Darstellung ist. Auf der linken Seite der 2 sind die ermittelten Signallaufzeiten für die Direktechos einer ersten in Form eines Ultraschallwandlers umgesetzten Messeinrichtung M1 dargestellt und auf der rechten Seite die entsprechenden Signallaufzeiten für die Übertragungswegklasse, die zu Kreuzechos der Klasse K²¹ führen, also durch einen ausgesandten Messimpuls der Messeinrichtung M2 im Echoprofil der Messeinrichtung M1 verursacht werden. Da bei zeitgleichem Aussenden der Messsignale durch beide Messeinrichtungen die Kreuzechoimpulse an den beiden Messeinrichtungen zeitgleich eintreffen, ist die Tabelle, welche zu der Übertragungswegklasse K¹² gehört, identisch. Die grafisch dargestellten Tabellen sind für eine Ausführungsform aufgestellt, bei der vier Messeinrichtungen äquidistant zueinander entlang einer Gerade angeordnet sind.
In 3 sind die Echoprofile 101 bis 104, die mit den als Ultraschallwandler ausgebildeten vier Messeinrichtungen M1 bis M4 erfasst sind, grafisch dargestellt. Während in den Echoprofilen 101, 102 der Messeinrichtungen M1 und M2 jeweils sehr intensive, eine hohe Intensität aufweisende Echosignale 105 erfasst sind, sind in den Echoprofilen 103, 104 nur Signale 106 mit geringer Intensität erfasst. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, in den einzelnen Echoprofilen gezielt nach Echopulsen zu suchen. Bei einer Ausführungsform wird dies über eine Maximasuche unter Verwendung eines Schwellenwertes ausgeführt. Nur Maxima, die oberhalb eines Schwellenwertes liegen, werden als relevante Echoimpulse 107 betrachtet. Auf diese Weise werden die einzelnen Echoprofile 101 bis 104 bei einer Ausführungsform beispielsweise binärisiert und diese anschließend mit einem Normpuls gefaltet. Dies bietet den Vorteil, dass alle aufgefundenen Echoimpulse 107 unabhängig von der tatsächlichen erfassten Echoimpulsintensität bei der Messdatenfusionierung gleich gewichtet werden. Dennoch wird auch bei diesem Verfahren die Messdatenfusionierung abhängig von der Intensität ausgeführt, welche an einer bestimmten Position in einem Echoprofil auftritt, da die Normpulse ja abhängig von der erfassten Intensität sind. Andere Ausführungsformen können den Schritt der Normalisierung auch auslassen und mit den originalen, unnormierten Echoprofilen die Auswertung ausführen, wie sie im Folgenden beschrieben ist.
In 4 sind die wie eben beschrieben normierten Echoprofile 111 bis 114 dargestellt, die mit den Echoprofilen 101 bis 104 der 3 korrespondieren. Ausgehend von den Tabellen für die Signallaufzeiten der einzelnen Übertragungswegklassen wird nun eine Messdatenfusion ausgeführt. Anhand der Tabelle beispielsweise für den Direktechoimpuls-Übertragungsweg der Messeinrichtung M1 (Messeinrichtung M1-Objekt-Messeinrichtung M1), wie sie in 2 dargestellt ist, wird jeder Position anhand der in der Tabelle enthaltenen Signallaufzeit ein Wert zugeordnet, der abhängig von der Intensität in dem Echoprofil bzw. normierten Echoprofil der Messeinrichtung M1 an dem zur Signallaufzeit korrespondierenden Zeitpunkt ist. Orten, denen über die Tabelle eine Signallaufzeit zugeordnet ist, zu deren Zeitpunkt in dem normierten Echoprofil keine Intensität zugeordnet ist, wird somit beispielsweise der Wert Null zugeordnet. Orten, deren Signallaufzeiten mit Zeitpositionen übereinstimmen, an denen einer der normierten Echopulse auftritt, werden hingegen Werte zugeordnet, die mit der Intensität an den entsprechenden Stellen in dem normierten Echoprofil 111 übereinstimmen. Für die einzelnen Übertragungswegklassen wird somit jeweils ein Bild geschaffen, in dem die Intensitätswerte über der Fläche ein Maß für die Wahrscheinlichkeit des Vorhandenseins eines Objekts aufgrund eines Echoprofils angeben. Addiert man diese erhaltenen Einzelwahrscheinlichkeitsbilder, so erhält man eine grafische Darstellung, wie sie in 5 dargestellt ist. Eine Vielzahl von kreisförmigen und elliptischen Spuren 121 treten auf, und insbesondere an Kreuzungspunkten 122 entstehen besonders hohe Intensitäten, welche durch eine hohe Schraffurdichte gekennzeichnet sind. Je höher die Intensität ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich an dieser Stelle ein Objekt im Umfeld befindet.
Da jedoch in den einzelnen Echoprofilen (101–104; 111–114) neben Direktechos auch Kreuzechos auftreten, die sogar von mehreren verschiedenen anderen Messeinrichtungen verursacht sein können, ergibt es sich, dass bei den beschriebenen Auswerteverfahren, bei denen die einzelnen erfassten Echoimpulse nicht einem Übertragungsweg zugeordnet und somit klassifiziert sind, zwangsweise ”Fehlspuren” auftreten. Daher ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest für einzelne erfasste Echoimpulse eine Klassifizierung vorgenommen wird und die so klassifizierten Echoimpulse bei einer Auswertung von Übertragungswegklassen, denen diese nicht zugehörig sind, nicht zu berücksichtigen, d. h. aus dem jeweiligen Echoprofil zu entfernen, und/oder bei der Auswertung der Übertragungswegklasse, der diese über die Klassifizierung zugeordnet sind, diese ausschließlich zu verwenden.
Die einfachste Möglichkeit der Klassifizierung besteht darin, Echoimpulse in den erfassten Echoprofilen zu suchen, die zur selben Zeit erfasst sind und ungefähr dieselbe Signalintensität hervorrufen. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Übertragungswege zwischen den Messeinrichtungen über eine Reflexion an einem Objekt (also solche, die Kreuzechoimpulse verursachen) nicht nur hinsichtlich der Weglänge, sondern auch hinsichtlich der Reflexionsintensität identisch sind. Vorausgesetzt wird hierbei jeweils, dass die Messimpulse zeitgleich von den verschiedenen Messeinrichtungen ausgesandt werden und eine identische oder gleichartige Impulsbreite und Impulsintensität aufweisen.
Eine weitere Möglichkeit, Kreuzechoimpulse eines Übertragungswegs zu identifizieren, besteht darin, für die einander entsprechenden Übertragungswegklassen zwischen einem Paar von Messeinrichtungen jeweils einen Differenzbildraum zu betrachten. Beispielhaft sei dies für die möglicherweise auftretenden Kreuzechoimpulse zwischen der ersten Messeinrichtung M1 und der dritten Messeinrichtung M3 beschrieben, also der Übertragungswegklassen K¹³ und K³¹. In 6 sind die beiden diesen Kanälen zugeordneten Bildräume dargestellt, welche die Einzelwahrscheinlichkeiten für einen Kreuzechoimpuls der Übertragungswegklasse K³¹ und der Übertragungswegklasse K¹³ darstellen. Da die Kreuzechoimpulse in den beiden Echoprofilen 101, 103 bzw. den normieren Echoprofilen 111, 113 zu gleichen Zeitpunkten auftreten müssten, müssten in beiden Bildräumen gleichartige elliptische Strukturen 141–143 auftreten. Dies ist, wie bereits aus 6 zu erkennen ist, im vorliegenden Fall nicht gegeben. Um diesen Vergleich der Bildräume auszuführen, ist es vorteilhaft, jeweils für die Paare von Kreuzkorrelationen, d. h. Paare von Messeinrichtungen, einen Differenzbildraum zu berechnen. Eine Berechnung erfolgt gemäß der folgenden Gleichung: D(x, y) = |S_i(T_i,j(x, y)) – S_j(T_j,i(x, y))|
S gibt hierbei das Signal des normierten Echoprofils oder des Echoprofils der jeweiligen Messeinrichtung Mi an. Der entsprechende Bildraum einer solchen Differenz ist exemplarisch in 7 dargestellt. Zu erkennen sind drei eine hohe Intensität aufweisende elliptische Spuren 151–153. Die Echoimpulse 161–163 (vergleiche 3), die diese Spuren verursacht haben, d. h. zu einer hohen Differenzintensität geführt haben, können somit keine Kreuzechoimpulse zwischen den zwei betrachteten Messeinrichtungen M1 und M3 sein. Die normierten Echoimpulse 171–173 in den normierten Echoprofilen 111 und 113 können somit dahin klassifiziert werden, dass dieses keine Kreuzechoimpulse der Klassen K¹³ und K³¹ sein können. Angemerkt wird an dieser Stelle, dass als Klassifizierung im Sinne des hier beschriebenen auch das Ausschließen der Zugehörigkeit einzelner Echoimpulse zu bestimmten Übertragungswegklassen aufgefasst wird und bereits zu einer deutlichen Verbesserung der Ortungsergebnisse führt. Wird dieses für sämtliche mögliche Kreuzechokonstellationen ausgeführt, so lassen sich nach dem Ausschlussprinzip die Echoimpulse so weit klassifizieren, dass für die Kreuzechoübertragungswege nur noch die diesen Übertragungswegen tatsächlich zuzuordnenden Echoimpulse bei der Auswertung berücksichtigt werden. Jene Echopulse, die bei der paarweisen Auswertung keine oder nur eine Spur mit geringer Intensität im Differenzbildraum zeigen, können auch eindeutig einem Kreuzechoübertragungsweg zugeordnet werden. Die verbleibenden, nicht klassifizierten, d. h. keinem Kreuzechoübertragungsweg zuordenbaren, Echoimpulse können zwangsläufig den jeweiligen Direktechoimpulsübertragungswegen zugeordnet werden.
In 8 ist ein Ortungsergebnis dargestellt, bei dem die ermittelten Klassifizierungen berücksichtigt sind. Man erhält ein deutlich verbessertes Ortungsergebnis, wie sich aus dem Vergleich der 5 und 8 deutlich ergibt.
Alternativ zu dem oben beschriebenen Verfahren zur Klassifizierung können Kreuzechoimpulse auch identifiziert werden, indem zunächst ein Summenechoprofil aus den Echoprofilen gebildet wird, die an den Übertragungswegen beteiligt sind, deren Kreuzechoimpulse klassifiziert werden sollen. Dieses erfolgt jeweils wieder paarweise für die einzelnen Messeinrichtungen. Als Kreuzechoimpulse werden jene Echoimpulse der Echoprofile klassifiziert, die Echoimpulse aufweisen, deren Intensität der Hälfte der Intensität in dem Summenprofil an der entsprechenden Position entspricht. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, auch eine Mindestechoimpulsintensität zu fordern, um in den Echoprofilen auftretende Störsignale zu diskriminieren. So werden nur ”echte” Echoimpulse klassifiziert.
Das bisher beschriebene Verfahren ging immer davon aus, dass die von den verschiedenen Messeinrichtungen ausgesandten Messimpulse zeitgleich ausgesandt werden. Ist dieses nicht der Fall, sondern werden diese mit einem kurzen zeitlichen Versatz, welcher kürzer als die erwarteten Signallaufzeiten zum Empfangen von Echoimpulsen sind, versetzt ausgesandt, so ist dieser zeitliche Versatz bei der Auswertung zu berücksichtigen. Dies kann beispielsweise darüber erfolgen, dass die Signallaufzeittabellen für die unterschiedlichen Übertragungswege entsprechend angepasst werden. In diesem Fall sind dann die Kreuzimpulsechoübertragungswege bzw. Signallaufzeittabellen nicht mehr identisch, wird beispielsweise das Messsignal der Messeinrichtung M2 zeitlich versetzt später als das Messsignal der Messeinrichtung M1 ausgesandt, so treten die Kreuzechoimpulse in dem Echoprofil der Messeinrichtung M1 bezogen auf das Aussenden des Messimpuls dieser Messeinrichtung M1 später im Echoprofil auf als der entsprechende Kreuzechoimpuls im dem Echoprofil der Messeinrichtung M2 erneut bezogen auf den Zeitpunkt der Aussendung des zweiten Messimpuls durch die Messeinrichtung M2. Eine solche zeitlich versetzte Aussendung der Messimpulse kann auch noch auf andere Weise genutzt werden, um die Echoimpulse zu klassifizieren.
Die einander zeitlich überlappenden Messungen der Messeinrichtungen werden als eine Messsequenz bezeichnet. Nacheinander werden wiederholt Messsequenzen ausgeführt. Hierbei werden die zeitlichen Abstände und/oder die Reihenfolge der Messimpulsaussendungen der verschiedenen Messeinrichtungen in aufeinanderfolgenden Messsequenzen variiert. Beispielsweise werden in einer ersten Messsequenz die Messeinrichtungen gemäß ihrer Indexierung zeitversetzt mit jeweils 1 ms Abstand zum Aussenden des Messimpulses veranlasst. In der darauf folgenden Messsequenz wird dann beispielsweise die Reihenfolge umgekehrt gewählt und ein zeitlicher Abstand zwischen den Messungen auf 1,25 ms erhöht. Die zweite Messsequenz beginnt mit der Aussendung des Messimpulses der Messeinrichtung M4. Dann folgen nach 1,25 ms, 2,5 ms und 3,75 ms die Aussendungen der Messeinrichtungen M3, M2 und M1 entsprechend in dieser Reihenfolge.
Zu Erläuterungszwecken wird im Folgenden folgende. Notation verwendet. Zeitpunkte in der Zeitbasis einer der Messeinrichtung werden mit einem „^” gekennzeichnet. Ein Beginn der Messimpulsaussendung der entsprechenden Messeinrichtung fällt mit dem Nullpunkt der entsprechenden Zeitbasis zusammen. Zum Zeitpunkt t ^ = 0 sendet die Messeinrichtung ihren Messimpuls.
Zeitangaben t ohne hochgestellte Kennungen geben die Zeit bezogen auf eine Zeitbasis an, die mit der Messsequenz verknüpft ist. Ein Nullpunkt dieser Zeitbasen fällt beispielsweise mit einer Aussendung eines Messimpulses einer der Messeinrichtungen in der Messsequenz zusammen. Bezogen auf diese Zeitbasis werden die Messzeitpunkte angegeben zu denen die einzelnen Messeinrichtungen ihre Aussendung des Messimpulses beginnen. Hier wird im Folgenden davon ausgegangen, dass ein Nullpunkt der „allgemeinen” Zeitbasis einer jeweiligen Messsequenz mit der ersten Messimpulsaussendung in der jeweiligen Messsequenz zusammenfällt, unabhängig davon, welche Messeinrichtung diesen Messimpuls aussendet. Die Zeitpunkte für die Aussendungen der Messimpulse werden dann in folgender Notation angegeben t_i,l wobei i die Messeinrichtung und l die Messsequenz angibt. Bei den beiden oben erwähnten Messsequenzen gilt somit folgendes:
erste Messsequenz: t_1,1 = 0 ms, t_2,1 = 1 ms, t_3,1 = 2 ms, t_4,1 = 3 ms, und
für die zweite Messsequenz: t_4,2 = 0 ms, t_3,2 = 1,25 ms, t_2,2 = 2,5 ms, t_1,2 = 3,75 ms.
Die Echoprofile werden jeweils durch eine Funktion der Zeit S_i,l angegeben, wobei i die Messeinrichtung angibt und l die Messsequenz. In 9a sind schematisch erfasste Echoprofile 201-1 und 202-1 von zwei Messeinrichtungen i und j in einer ersten Messsequenz l = 1 und die Echoprofile 201-2 und 202-2 einer zweiten. zeitlich nachfolgenden Messsequenz l = 2 schematisch dargestellt. Diese sind aus Gründen der Vereinfachung bereits binärisiert. Ein Notation „–1” und „–2” angehängt an Bezugszeichen deutet eine Zugehörigkeit zu einer ersten bzw. zweiten Messsequenz an. Mit dem Echoprofil 201-1 korrespondiert die Funktion S_i,1 und mit dem Echoprofil 202-1 die Funktion S_j,1. Mit dem Echoprofil 201-2 korrespondiert die Funktion S_i,2 und mit dem Echoprofil 202-2 die Funktion S_j,2.
Die einzelnen Echoprofile sind entsprechend ihres Zeitversatzens bezüglich der allgemeinen Zeitbasis der jeweiligen Messsequenz dargestellt. Sie sind somit so dargestellt, wie sie in der allgemeinen Zeitbasis beispielsweise von einer mehrkanalfähigen Erfassungseinheit der Steuer- und Auswerteeinrichtung erfasst werden. Sowohl die allgemeine Zeitbasis 205 einer jeden Messsequenz als auch die Zeitbasen der Messeinrichtungen 206-x, wobei x für i oder j steht, sind über Pfeile angedeutet. Fußpunkte der Pfeile bezeichnen jeweils den Nullpunkt der Zeitskala. Die Nullpunkte der Zeitbasen der Messeinrichtungen fallen ferner mit der Aussendung des entsprechenden Messimpulses 42-1, 42-2, 43-1, 43-2 der Messeinrichtung Mi, Mj zusammen. Aus Gründen der Vereinfachung sind die Nullpunkte der allgemeinen Zeitbasen 205-1, 205-2 zueinander ausgerichtet dargestellt.
Dies bedeutet, dass die in die Spektren eingezeichneten Messimpulse 42, 43, welche ausgesandt werden, den jeweiligen zeitlichen Versatz in der jeweiligen Messsequenz widerspiegeln. Ferner sind die Echoprofile 201 bis 202 bereits in binärisierter Form dargestellt, wobei die ausgesandten Messimpulse 42, 43 mit einer erhöhten Intensität dargestellt sind, um diese als ausgesandte Impulse zu kennzeichnen. Diese werden selbstverständlich bei der Klassifizierung der Echoimpulse nicht weiter berücksichtigt. Beispielhaft soll die Klassifizierung der Echoimpulse der der Echoprofile der Messeinrichtung Mj erläutert werden:
Um die Direktechoimpulse 211-1, 211-2 in den Echoprofilen 202-1 bzw. 202-2 der Messeinrichtung Mj zu identifizieren, werden diese zeitlich so überlagert, dass die Aussendungen der Messsignale 43-1, 43-2 zusammenfallen. Dies ist in 9b exemplarisch dargestellt. Gezeigt sind die verschobenen Echoprofile 202D-1 202D-2. Bildet man ein Produktechoprofil 231, so verbleiben als einzige Echoimpulse e^jj die Direktechoimpulse 211 der Übertragungswegklasse K^jj. Um die zeitliche Überlagerung der Echoprofile der zwei aufeinanderfolgenden Messsequenzen zu erreichen, werden die Echoprofile bezogen auf die Zeitbasis der Messsequenz jeweils hinsichtlich der Zeitverzögerung der Messimpulsaussendung ”ihres Messimpulses”, bezogen auf den Nullpunkt der Messsequenz, korrigiert. Die so korrigierten Echoprofile S^d _j,l 202D-1, 202D-2 in der Zeitbasis der Messsequenz lauten S^d _j,l(t) = S_j,l(t – t_j,l)
Das Produktprofil für die Direktechoimpulsauswertung e^d _j(t) 231 ist dann gegeben durch e^d _j(t) = S^d _j,1(t)·S^d _j,2(t) = S_j,1(t – t_j,1)·S_j,2(t – t_j,2).
Eine zeitliche Position der auftretenden Kreuzechoimpulse 212-1, 212-2 der Übertragungswegklasse K^ij in der Zeitbasis der Messsequenz sind einzig von dem jeweiligen Aussendezeitpunkt t_i,l des Messimpulses 42-1, 42-2 der Messeinrichtung Mi abhängig. Die Echoprofile 202-1, 202-2 sind somit hinsichtlich des Aussendezeitpunktes t_i,l des Messimpulses 42-1, 42-2 der Messeinrichtung Mi in der jeweiligen Messsequenz l zu korrigieren. Quasi werden alle Echoprofile einer Messsequenz gemeinsam verschoben und zwar so, dass der Zeitpunkt der Messimpulsaussendung der Messsequenz 201-1, 201-2 der Messeinrichtung Mi mit dem Nullpunkt der allgemeinen Zeitbasis zusammenfällt. Tut man dieses in beiden Messsequenzen, so treten in den verschobenen Echoprofilen 202K-1, 202K-2 die durch die Messeinrichtung Mi verursachten Kreuzimpulsechos 212-1, 212-1 jeweils an derselben zeitlichen Position auf.
Die korrigierten Echoprofilfunktionen S^Kij _j,l lauten demnach: S^Kij _j,l(t) = S_j,l(t – t_i,l)
Ein Produktprofil für die Kreuzechoauswertung e^Kij _j(t) ist gegeben durch e^Kij _j(t) = S^Kij _j,1(t)·S^Kij _j,2(t) = S_j,1(t – t_i,1)·S_j,2(t – t_i,2).
In 9c sind die entsprechend korrekt verschobenen Echoprofile 202K-1, 202K-2 dargestellt. Erneut wird ein Produktechoprofil 232 erzeugt, in dem in diesem Falle nur die Kreuzechoimpulse e^i,j der Übertragungsklasse K^ij verbleiben.
Diese Auswertung kann für alle Echoprofile und möglichen Übertragungswege ausgeführt werden, um so alle Echoimpulse zu klassifizieren. Zu beachten ist, dass einzelne auftretende Echoimpulse Überlagerungen unterschiedlicher Echoimpulse sein können. In den binärisierten Echoprofilen ist dies selbstverständlich nicht zu erkennen, jedoch können einzelne Echoimpulse somit unterschiedlichen Übertragungswegklassen zugeordnet werden und werden entsprechend bei der Messdatenfusionierung, die, beispielsweise analog wie oben beschrieben, nachfolgend ausgeführt wird, berücksichtigt.
Es ergibt sich für den Fachmann, dass hier lediglich beispielhafte Ausführungsformen zur Erläuterung der Erfindung beschrieben sind und die unterschiedlichen beschriebenen Verfahren miteinander kombiniert werden können, um die Erfindung in vorteilhafter Weise auszuführen. Insbesondere können die unterschiedlichen beschriebenen Möglichkeiten zur Klassifizierung einzelner Echoimpulse miteinander kombiniert und gemeinsam ausgeführt werden, beispielsweise um eine Plausibilisierung der Klassifizierung zu erhöhen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Umfelderfassung
2: Fahrzeug
3: Umfeld
4, 5: Objekt
6, 7: Messeinrichtung
8: Steuer- und Auswerteeinrichtung
11: Mikroprozessor
12: Speichereinrichtung
31: Echoprofil (von Messeinrichtung 6)
32: Echoprofil (von Messeinrichtung 7)
33: Echoimpulse
41: Zeitpunkt t₀
42, 43: Messimpuls
44: Zeitpunkt t₂
45: Zeitpunkt t₃
51–58: Übertragungswege
61, 62: Direktechoimpulse
63, 64: Kreuzechoimpulse
65, 66: Direktechoimpulse
67, 68: Kreuzechoimpulse
101–104: Echoprofile
105: Echosignale
106: Signale
107: aufgefundene Echoimpulse
111–114: normierte Echoprofile
121: Spuren
122: Kreuzungspunkt
141–143: elliptische Strukturen
151–153: elliptische Spuren
161–163: Echoimpulse
171–173: normierte Echoimpulse
201-x: Echoprofil einer ersten Messeinrichtung Mi in der Messsequenz x
202-x: Echoprofil der Messeinrichtung Mj in einer Messsequenz x
202D: Echoprofil korrigiert für die Direktechoimpulsauswertung
202: Echoprofil korrigiert für die Kreuzechoimpulsauswertung
205: allgemeine Zeitbasis einer Messsequenz
206-x: Zeitbasis einer Messeinrichtung x
210: Echoimpulse, verursacht durch Messimpuls (42-l) der Messeinrichtung i
211: Direktechoimpuls, verursacht durch Messimpuls (42-l) der Messeinrichtung i
212: Kreuzechoimpuls, verursacht durch Messimpuls (42-1) der Messeinrichtung i
220: Echoimpulse, verursacht durch Messimpuls (43-l) der Messeinrichtung j
221: Direktechoimpuls, verursacht durch Messimpuls (43-l) der Messeinrichtung j
222: Kreuzechoimpuls, verursacht durch Messimpuls (43-1) der Messeinrichtung j
231: Produktechoprofil (Direktechoimpulse)
232: Produktechoprofil (Kreuzechoimpulse)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2090897 A1 [0004]
DE 102004020426 A1 [0005]
WO 03/070517 A1 [0006]
DE 102009054634 A1 [0007]
DE 102008002232 A1 [0010]

Claims

Verfahren zur Umfelderfassung eines Fahrzeugs (2) umfassend die Schritte: Betreiben mindestens zweier Messeinrichtungen (6, 7), welche nach dem Impuls-Echo-Messprinzip arbeiten und sich räumlich überlappende Messbereiche aufweisen, Fusionieren der Messergebnisse der mindestens zwei Messeinrichtungen (6, 7) zur Objektortung im Umfeld (3) des Fahrzeugs (2); dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Messeinrichtungen (6, 7) zeitgleich oder quasizeitgleich ihre Impuls-Echo-Messungen ausführen, so dass in dem erfassten Echoprofil (31, 32) einer jeweiligen Messeinrichtung (6, 7) neben Direktechoimpulsen (61, 62; 65, 66), welche durch eine Reflexion des ausgesandten Messimpulses (42, 43) der jeweiligen Messeinrichtung (6, 7) an einem Objekt (4, 5) in dem Umfeld (3) verursacht sind, auch Kreuzechoimpulse (63, 64; 67, 68) auftreten, welche durch eine Reflexion eines von einer anderen Messeinrichtung (6, 7) ausgesandten Messimpulses (42, 43) an einem Objekt (4, 5) in dem Überlappungsbereich der Messeinrichtungen (6, 7) verursacht sind; und vor dem Fusionieren ein Klassifizierungsschritt ausgeführt wird, um zumindest einzelne Echoimpulse (33) hinsichtlich ihrer Zugehörigkeit und/oder Nichtzugehörigkeit zu einer Übertragungswegklasse (K^ij) zu klassifizieren, und anschließend das Fusionieren der Messergebnisse zum Orten von Objekten (4, 5) unter Berücksichtigung der ermittelten Klassifizierung ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Übertragungswegklassen (K^ij) zum Erzeugen eines Direktechoimpulses (61, 62; 65, 66) oder zum Erzeugen eines Kreuzechoimpulse (63, 64; 67, 68) jeweils für einen Satz von Orten oder Raumbereichen im Umfeld (3) des Fahrzeugs die Signallaufzeiten (T_ij(x, y)) ermittelt oder bereitgestellt werden, die mit dem entsprechenden Direktechoimpuls (61, 62; 65, 66) oder Kreuzechoimpuls (63, 64; 67, 68) des jeweiligen Übertragungswegs korrespondieren, welche in dem Echoprofil (31, 32) erzeugt werden, wenn nur an dem entsprechenden Ort (x, y) oder nur in dem entsprechenden Raumbereich ein Objekt (4, 5) in dem Umfeld (3) des Fahrzeugs (2) vorhanden ist, und bei der Messdatenfusionierung für eine oder mehrere der Übertragungswegklassen (K^ij) für die Orte (x, y) oder Raumbereiche jeweils Einzelwahrscheinlichkeiten für ein Vorhandensein eines Objekts (4, 5) anhand der Signalintensität in den Echoprofilen (31, 32) ermittelt werden, die an jenen Zeitpunkten auftreten, die mit den den Orten (x, y) bzw. Raumbereichen zugeordneten Signallaufzeiten (T_ij(x, y)) der entsprechenden Übertragungswegklasse K^ij korrespondieren.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Klassifizierung von Kreuzechoimpulsen (63, 64; 67, 68) der Übertragungswege zwischen zwei Messeinrichtungen (M_i) ein Differenzbildraum bestimmt wird, indem für jeden Ort (x, y) oder jeden Raumbereich der Betrag der Differenz (D) der Signalstärken (S_i(T_ij(x, y))) der Echoprofile (31, 33) der beiden Messeinrichtungen (M_i) an den dem Ort (x, y) oder Raumbereich zugeordneten Signallaufzeiten (T_ij(x, y)) ermittelt wird, und in dem sich ergebenden Differenzbildraum (9) elliptische Spuren (151–153) ermittelt werden, die aus Bildpunkten gebildet sind, deren Bildpunktintensitätswerte oberhalb eines Schwellenwertes liegen, und für diese elliptischen Spuren (151–153) in den Echoprofilen (101–104) die zugehörigen Echoimpulse (107) ermittelt werden, die die entsprechenden elliptischen Spuren (151–153) erzeugt haben und diese Echoimpulse (107) aus den Echoprofilen (101–104) entfernt werden, die für die Messergebnisfusion im Zusammenhang mit den Übertragungswegen zwischen diesen Messeinrichtungen (M_i) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Echoprofile (101–104) der Messeinrichtungen (M_i) paarweise auf gleichartige Echoimpulse zu einander entsprechenden Signallaufzeiten hin untersucht werden und solche gleichartigen Echoimpulse als Kreuzimpulsechos der Übertragungswege zwischen den Messeinrichtungen (M_i) des entsprechenden Paars klassifiziert werden und nur diese Echoimpulse bei der Messergebnisfusion im Bezug auf die Übertragungswege zwischen diesen beiden Messeinrichtungen (M_i) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Echoprofile der unterschiedlichen Messeinrichtungen hinsichtlich der unterschiedlichen Zeitpunkte zur Aussendung der Messimpulse (42, 43) der Impuls-Echo-Messungen korrigiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hinsichtlich der Differenz der Zeitpunkte der Aussendung der Messimpulse (42, 43) korrigierten Echoprofile paarweise zu Summenprofilen addiert werden und Echoimpulse, deren Intensitäten im Rahmen einer weitern Tolleranzschwelle jeweils der Hälfte des Summenprofils an der dem jeweiligen Echoimpuls zugeordneten Zeitposition, an der der jeweilige Echoimpuls in dem Echoprofil auftritt, entsprechen, als Kreuzechoimpulse der Übertragungswege zwischen den beiden Messeinrichtungen klassifiziert werden, aus deren Echoprofilen das Summenprofil gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die quasizeitgleich ausgeführten Impuls-Echo-Messungen der mindestens zwei. Messeinrichtungen (M_i, M_j) eine Messsequenz (l) bilden und von den mindestens zwei Messeinrichtungen (M_i, M_j) wiederholt Messsequenzen (l) ausgeführt werden, wobei die quasizeitgleich ausgeführten Impuls-Echo-Messungen der mindestens zwei Messeinrichtungen (M_i, M_j) in aufeinanderfolgenden Messsequenzen (l) in unterschiedlicher Reihenfolge ihre jeweiligen Messimpulse (42, 43) zu Zeitpunkten (t_il, t_jl) aussenden, wobei zeitliche Nullpunkte der Echoprofile in den Messsequenzen zeitlich starr korreliert mit dem jeweiligen Sendezeitpunkt einer ausgezeichneten Messeinrichtung der mindestens zwei Messeinrichtungen festgelegt sind, und zur Klassifizierung der Echoimpulse die erfassten Echoprofile in ein Binärsignal abhängig von der Signalintensität relativ zu einem Schwellenwert überführt werden und anschließend die binären Echoprofile bezüglich des Zeitversatzes (t₀ – t_i,l) des Sendezeitpunktes (t_jl, t_il) des Sendepulses zu einem Nullpunkt in der jeweiligen Messsequenz korrigiert werden und zum Ermitteln der Direktechoimpulse miteinander multipliziert werden, wobei die im Produktprofil auftretenden Echoimpulse als Direktechos klassifiziert werden, und zum Ermitteln der Kreuzechoimpulse einer Übertragungswegklasse K^ij die binären Echoprofile der Messeinrichtung M3 hinsichtlich der Zeitdifferenz (t₀ – t_il) des Sendezeitpunktes (t_il) der der Messeinrichtung (i), welche den Messimpuls ausgesandt hat, welche den Kreuzechoimpuls (e^ij) erzeugt hat, zu dem Nullpunkt der Messsequenz korrigiert werden und die so korrigierten binären Echoprofile
aufeinanderfolgender Messsequenzen (l, l + 1) miteinander Multipliziert werden, und die in dem sich ergebenden Produktechoprofil (e^ji(t)) auftretenden Echoimpulse als Kreuzechoimpulse (e^ij) klassifiziert werden.
Vorrichtung (1) zur Umfelderfassung umfassend mindestens zwei Messeinrichtungen (6, 7), die Echoprofile (31, 32) gemäß einem Impuls-Echo-Messverfahren erfassen, wobei die Messeinrichtungen (6, 7) ausgebildet und angeordnet sind, dass diese einen räumlich überlappenden Messbereich aufweisen, und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (8), welche ausgebildet ist, die mindestens zwei. Messeinrichtungen (6, 7) anzusteuern und deren erfassten Messergebnisse in Form von Echoprofilen (31, 32) auszuwerten und eine Objektortung auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (8) ausgebildet ist, die Messeinrichtungen (6, 7) so anzusteuern, dass diese ihre Impuls-Echo-Messungen zeitgleich oder quasizeitgleich ausführen und die Steuer- und Auswerteeinrichtung (8) ausgebildet ist, zumindest einzelne erfasste Echoimpulse hinsichtlich eines zugehörigen Übertragungsweges zu klassifizieren und die Klassifizierung bei der Fusionierung der Messergebnisse zur Objektortung zu berücksichtigen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (8) ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 im Zusammenwirken mit den mindestens zwei Messeinrichtungen (6, 7) auszuführen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speichereinrichtung (12) vorgesehen ist, in der die den einzelnen Orten (x, y) oder Raumbereichen des Umfelds (3) zugeordneten Signallaufzeiten für die unterschiedlichen Übertragungswege in Tabellenform abgespeichert sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (8) einen programmgesteuerten Mikroprozessor (11) aufweist, um die zeitliche Korrektur der Echoprofile (31, 32) und/oder eine Binärisierung der Echoprofile und/oder eine Klassifizierung von Echoimpulsen und/oder eine Ermittlung von Wahrscheinlichkeiten für ein Vorhandensein eines Objekt (4, 5) an einem der Orte (x, y) oder in einem der Raumbereiche auszuführen.