DE102014105646A1 - Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors (3) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem zumindest ein Schwingungsparameter des Ultraschallsensors (3) erfasst wird und durch eine Auswerteeinrichtung (4) des Kraftfahrzeugs (1) ein Detektionsalgorithmus ausgeführt wird, mit welchem zum Erkennen des blockierten Zustands der zumindest eine Schwingungsparameter ausgewertet wird. Anhand von Sensordaten zumindest eines Sensors (3, 8) des Kraftfahrzeugs (1) wird ein Objekt (9) in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (1) durch die Auswerteeinrichtung (4) detektiert, wobei dann, wenn eine Entfernung (D) des Objekts (9) von dem Ultraschallsensor (3) einen vorgegebenen Schwellwert (G) unterschreitet, das Ausführen des Detektionsalgorithmus durch die Auswerteeinrichtung (4) unterbleibt oder ein mit dem Detektionsalgorithmus detektierter blockierter Zustand des Ultraschallsensors (3) durch die Auswerteeinrichtung (4) ignoriert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, bei welchem zumindest ein Schwingungsparameter des Ultraschallsensors erfasst wird und durch eine Auswerteeinrichtung des Kraftfahrzeugs ein Detektionsalgorithmus ausgeführt wird, mit welchem zum Erkennen des blockierten Zustands der zumindest eine Schwingungsparameter ausgewertet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung, welche zum Durchführen eines solchen Verfahrens ausgebildet ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung.
  • Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Es geht dabei um die Erkennung einer Situation, in welcher der Ultraschallsensor durch eine zusätzliche Masse, etwa durch Schmutz und/oder Schnee und/oder Eis, verdeckt ist. Da Ultraschallsensoren heutzutage immer häufiger auch außerhalb der eigentlichen Parkhilfefunktionalität eingesetzt werden, wie beispielsweise zur Fahrunterstützung mit aktiven Bremseingriffen aufgrund einer detektierten Kollisionsgefahr, soll im Betrieb des Kraftfahrzeugs sichergestellt werden, dass die am Kraftfahrzeug vorhandenen Ultraschallsensoren die in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindlichen Hindernisse sicher erkennen bzw. die Abstände auch zuverlässig bis zu einer vorbestimmten Rechweite erfassen können. Sind die Ultraschallsensoren mit einer zusätzlichen Masse verdeckt, soll dies zuverlässig detektiert werden. Die bekannten Verfahren zur Erkennung von Eis oder Schmutz basieren grundsätzlich auf der Auswertung von Nebeneffekten, welche durch die zusätzliche Masse an dem Ultraschallsensor verursacht werden. So wird durch eine zusätzliche Masse beispielsweise die so genannte Ausschwingzeit der Membran des Ultraschallsensors beeinflusst oder es wird ein virtuelles Echo bzw. ein Scheinecho generiert, was durch entsprechende Auswertung des elektrischen Empfangssignals des Ultraschallsensors detektiert werden kann. Es kann jedoch im ungünstigsten Falle auch vorkommen, dass die zusätzliche Masse weder zu einer Änderung der Ausschwingzeit der Membran führt noch zusätzliche Echos verursacht. In solchen Situationen kann der blockierte Zustand des Ultraschallsensors nicht detektiert werden, und der Sensor ist nicht mehr in der Lage, ein reales Objekt zu detektieren bzw. die Abstände zuverlässig zu erfassen.
  • Um den blockierten Zustand des Ultraschallsensors auch in solchen ungünstigen Situationen erkennen zu können, wird im Stand der Technik bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem eine Plausibilisierung dahingehend vorgenommen wird, dass der Ultraschallsensor in einen Überprüfungsmodus geschaltet wird, in welchem die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors im Vergleich zum Normalbetrieb deutlich erhöht wird. In diesem Überprüfungsmodus wird überprüft, ob der Ultraschallsensor so genannte Bodenreflexionen oder Reflexionen an anderen Objekten empfangen kann, welche im Normalbetrieb üblicherweise aufgrund der geringeren Empfindlichkeit ausgeblendet werden. Der Nachteil eines solchen Überprüfungsmodus besteht jedoch darin, dass der Ultraschallsensor für eine bestimmte Zeitdauer für die eigentlichen Messungen nicht zur Verfügung steht und es somit zu einer zeitlichen Verzögerung der Verfügbarkeit des Sensors kommt.
  • Eine gewisse Abhilfe schafft hier ein alternatives Verfahren, wie es in dem Dokument DE 102 47 971 A1 beschrieben ist. Es wird hier die Eigenfrequenz bzw. Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors gemessen und mit abgelegten Referenzwerten verglichen. Dieses Verfahren basiert auf der Tatsache, dass die Resonanzfrequenz des Ultraschallsensors ein direkter Indikator für eine Verschmutzung, Eis- oder Schneeschicht ist, da diese zusätzliche Schicht die Masse der harmonischen Schwingung beeinflusst. Mit der zusätzlichen Masse der Verschmutzung bzw. der Eis- oder Schneeschicht ändert sich nämlich auch die schwingende Masse und folglich auch die Resonanzfrequenz des Sensors.
  • Um einen mit Schmutz und/oder Eis und/oder Schnee verdeckten Zustand eines Ultraschallsensors erkennen zu können, schlägt die DE 10 2009 040 992 A1 vor, die Ausschwingfrequenz des Ultraschallsensors im Anschluss an eine Anregung der Membran zu erfassen und mit der Anregefrequenz zu vergleichen. Abhängig von dem Ergebnis dieses Vergleichs wird festgestellt, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht.
  • Weiterhin beschreibt die DE 10 2010 021 960 A1 ein Verfahren, bei welchem zur Erkennung des blockierten Zustands eines Ultraschallsensors die Ausschwingzeit der Membran über mehrere Messzyklen des Ultraschallsensors hinweg ausgewertet wird. Eine weitere Plausibilisierung kann hier darin bestehen, dass die Erkennung des blockierten Zustands nur unter der Voraussetzung erfolgt, dass eine Temperatur der Umgebung des Kraftfahrzeugs unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt. Dieser Grenzwert kann beispielsweise 0°C betragen. Somit k ann die Fehlerrate bei der Erkennung des blockierten Zustands reduziert werden.
  • Zwar kann der blockierte Zustand eines Ultraschallsensors durch Auswertung eines Schwingungsparameters, wie beispielsweise durch Auswertung der Resonanzfrequenz und/oder der Ausschwingzeit, grundsätzlich zuverlässig detektiert werden, da die Schwingungsparameter ein zuverlässiges Maß für eine zusätzliche Masse an der Membran des Ultraschallsensors darstellen. Jedoch kann im Stand der Technik die Auswertung der Schwingungsparameter – wie insbesondere der Ausschwingzeit – in manchen Situationen lediglich zu unzureichenden Ergebnissen führen, da es neben einer zusätzlichen Masse auch andere Faktoren gibt, welche die Schwingungsparameter, und insbesondere die Ausschwingzeit, beeinflussen. So wird die Messung der aktuellen Ausschwingzeit eines Ultraschallsensors dann negativ beeinflusst, wenn sich ein Objekt sehr nah am Ultraschallsensor befindet und somit ein Echo erzeugt, welches durch den Ultraschallsensor noch innerhalb der Ausschwingzeit empfangen wird und somit in die Ausschwingzeit hinein fließt. Die Ermittlung der Blindheit des Ultraschallsensors durch Auswertung der Ausschwingzeit ist dann nicht oder nur begrenzt möglich.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung Fehler bei der Erkennung des blockierten Zustands vermieden werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs. Unter einem blockierten Zustand wird dabei ein durch eine zusätzliche Masse verdeckter Zustand verstanden, wie insbesondere ein durch Eis und/oder Schnee und/oder Schmutz verdeckter Zustand des Ultraschallsensors, bei welchem die zusätzliche Masse als Belag an der Membran des Ultraschallsensors anhaftet. Es wird zumindest ein Schwingungsparameter des Ultraschallsensors erfasst, wie beispielsweise eine Ausschwingzeit und/oder eine Resonanzfrequenz und/oder eine Schwingungsamplitude. Durch eine elektronische Auswerteeinrichtung des Kraftfahrzeugs wird ein Detektionsalgorithmus ausgeführt, mit welchem zum Erkennen des blockierten Zustands der zumindest eine Schwingungsparameter ausgewertet wird. Beispielsweise kann im Rahmen des Detektionsalgorithmus ein aktueller Istwert des zumindest einen Schwingungsparameters mit zumindest einem Grenzwert verglichen werden, so dass abhängig von diesem Vergleich überprüft wird, ob der Ultraschallsensor blockiert ist oder nicht. Anhand von Sensordaten zumindest eines Sensors des Kraftfahrzeugs wird ein Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs durch die Auswerteeinrichtung detektiert. Wird durch die Auswerteeinrichtung dann detektiert, dass eine Entfernung des Objekts von dem Ultraschallsensor einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, so unterbleibt das Ausführen des Detektionsalgorithmus, oder ein mit dem Detektionsalgorithmus detektierter blockierter Zustand des Ultraschallsensors wird durch die Auswerteeinrichtung ignoriert.
  • Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, dass dann, wenn ein fahrzeugexternes Objekt bzw. Hindernis sehr nah am Ultraschallsensor detektiert wird, stets ein nicht-blockierter Zustand des Ultraschallsensors angenommen wird. Einerseits wird dies dadurch ermöglicht, dass nach Detektion des neuen Objekts der Detektionsalgorithmus überhaupt nicht ausgeführt wird. Zum anderen kann dies auch derart umgesetzt werden, dass nach Detektion des neuen Objekts die positive Detektion des blockierten Zustands ignoriert und der Ultraschallsensor trotzdem als nicht-blockiert eingestuft wird. Durch eine solche Vorgehensweise können Fehler bei der Detektion des blockierten Zustands verhindert und die Fehldetektionsrate auf ein Minimum reduziert werden. Befindet sich ein Objekt sehr nah am Ultraschallsensor, so führt dies nämlich dazu, dass die durch das Objekt reflektierten Ultraschallwellen (Zielecho) noch während der sogenannten Ausschwingzeit der Membran durch den Ultraschallsensor empfangen werden und die Messung der Ausschwingzeit somit beeinflussen. Diese Beeinflussung führt im Stand der Technik dazu, dass ein blockierter Zustand des Ultraschallsensors fälschlicherweise detektiert und angezeigt wird, obwohl der Ultraschallsensor tatsächlich „sauber“ und somit voll funktionstüchtig ist. Solche Fehldetektionen werden nun dadurch verhindert, dass nach Detektion eines neuen Objekts stets ein nicht-blockierter Zustand des Ultraschallsensors angenommen wird.
  • Bei dem Ultraschallsensor kann es sich einerseits um einen Sensor handeln, dessen Membran in einer durchgängigen Aussparung eines Verkleidungsteils, beispielsweise eines Stoßfängers, des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und somit von außerhalb des Kraftfahrzeugs sichtbar ist. Zum anderen kann alternativ auch vorgesehen sein, dass der Ultraschallsensor an einer Rückseite des Verkleidungsteils so angeordnet ist, dass die Membran an der Rückseite des Verkleidungsteils anliegt und die Ultraschallsignale durch das Material des Verkleidungsteils hindurch aussendet und empfängt. Gerade bei einer solchen verdeckten und von außen unsichtbaren Anordnung des Ultraschallsensors an dem Verkleidungsteil ist die Veränderung der Schwingungsparameter bzw. der Schwingungseigenschaften des Ultraschallsensors aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Materialsteifigkeit besonders signifikant.
  • Die Auswerteeinrichtung ist bevorzugt ein zentrales Steuergerät, mittels welchem mehrere Ultraschallsensoren des Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Dieses Steuergerät kann beispielsweise zur Ansteuerung einer Gruppe von Ultraschallsensoren dienen, welche an einem Stoßfänger angeordnet sind. Es kann sich aber auch um ein Steuergerät handeln, welches gemeinsam für alle Ultraschallsensoren ist, welche am vorderen und am hinteren Stoßfänger angeordnet sind.
  • Hinsichtlich des Schwellwerts für die Entfernung des Objekts kann vorgesehen sein, dass dieser Schwellwert einer Signallaufzeit von Ultraschallwellen entspricht, die größer oder gleich einem Normalwert bzw. Nominalwert einer Ausschwingzeit des Ultraschallsensors ist, der sich bei einem nicht-blockierten Ultraschallsensor einstellt. Dies hat den Vorteil, dass das Objekt als nahes Objekt eingestuft wird, noch bevor sein Zielecho in die Ausschwingzeit des Ultraschallsensors hinein fließt und die Messung der Ausschwingzeit verfälscht. Die tatsächliche aktuelle Ausschwingzeit des Ultraschallsensors kann somit präzise gemessen werden, ohne dass diese Messung durch das Zielecho des nahen Objekts verfälscht wird. Unterschreitet die Entfernung des Objekts den Schwellwert, so dass das Zielecho des Objekts zumindest teilweise innerhalb der Ausschwingzeit empfangen wird, so unterbleibt die Ausführung des Detektionsalgorithmus, oder die Detektion des blockierten Zustands wird ignoriert. Die Fehldetektionsrate ist somit minimal.
  • Wird der blockierte Zustand durch die Auswerteeinrichtung detektiert, kann die Auswerteeinrichtung ein entsprechendes Warnsignal ausgeben, mit welchem der Fahrer auf den blockierten Zustand und somit auf die Notwendigkeit einer Reinigung des Ultraschallsensors visuell und/oder akustisch und/oder haptisch hingewiesen wird. Wird jedoch detektiert, dass die Entfernung des Objekts von dem Ultraschallsensor den Schwellwert unterschreitet, kann die Auswerteeinrichtung die Detektion des blockierten Zustands ignorieren. Dies bedeutet insbesondere, dass die Ausgabe des Warnsignals durch die Auswerteeinrichtung unterbleibt. Der Fahrer wird hierdurch nicht unnötig durch die Ausgabe eines Warnsignals gestört.
  • In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass anhand der Sensordaten das Objekt durch die Auswerteeinrichtung über die Zeit verfolgt wird. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Position des Objekts relativ zum Ultraschallsensor fortlaufend durch die Auswerteeinrichtung anhand der Sensordaten bestimmt wird. Mit anderen Worten wird in der Auswerteeinrichtung somit eine digitale Umgebungskarte des Kraftfahrzeugs bereitgestellt und die Position des Objekts in dieser digitalen Umgebungskarte eingetragen. Die relative Position des Objekts ist somit in der Auswerteeinrichtung stets bekannt, so dass die Auswerteeinrichtung besonders präzise feststellen kann, wann das Objekt in den Nahbereich des Ultraschallsensors gelangt und die Entfernung des Objekts den Schwellwert unterschreitet.
  • Ganz allgemein kann vorgesehen sein, dass die Sensordaten, anhand derer das Objekt detektiert – und insbesondere auch verfolgt – wird, durch den Ultraschallsensor selbst und/oder durch zumindest einen von dem Ultraschallsensor separaten Umfeldsensor des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform kann also vorgesehen sein, dass die Sensordaten durch den Ultraschallsensor selbst bereitgestellt werden. Das Verfolgen des Objekts anhand der Sensordaten des Ultraschallsensors kann dann beinhalten, dass nach Eintritt des Objekts in einen Blindbereich des Ultraschallsensors die relative Position des Objekts extrapoliert und/oder anhand von Sensordaten zumindest eines von dem Ultraschallsensor separaten Umfeldsensors des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Der Blindbereich entspricht dabei vorzugsweise einer Entfernung von dem Ultraschallsensor, welche der Ausschwingzeit (Normalwert der Ausschwingzeit) des Ultraschallsensors entspricht. Auf diese Weise ist die relative Position des Objekts in der Auswerteeinrichtung weiterhin bekannt, so dass die Auswerteeinrichtung auch detektieren kann, dass die Entfernung des Objekts von dem Ultraschallsensor wieder den Schwellwert überschreitet und der Detektionsalgorithmus wieder ausgeführt bzw. die Detektion des blockierten Zustands nicht mehr ignoriert werden kann.
  • Wie bereits ausgeführt, können die Sensordaten ergänzend oder alternativ durch zumindest einen von dem Ultraschallsensor separaten Umfeldsensor des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Beispielsweise kann dabei ein Radarsensor und/oder ein Lidar-Sensor und/oder eine Kamera und/oder ein anderer Ultraschallsensor verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass die aktuelle Position des Objekts relativ zum Ultraschallsensor bzw. relativ zum Kraftfahrzeug auch dann sehr präzise bestimmt werden kann, wenn sich das Objekt in dem genannten Blindbereich des Ultraschallsensors befindet.
  • Wie bereits ausgeführt, kann als Schwingungsparameter zur Detektion des blockierten Zustands des Ultraschallsensors eine Resonanzfrequenz und/oder eine Ausschwingzeit und/oder eine Schwingungsamplitude der Membran des Ultraschallsensors ausgewertet werden. Bei der Resonanzfrequenz handelt es sich um die Eigenfrequenz der Membran, welche abhängig von der tatsächlichen Schwingungsmasse variiert und unmittelbar nach einem Anregen der Membran gemessen wird, d.h. beim Ausschwingen der Membran. Die Resonanzfrequenz ist also eine Ausschwingfrequenz. Hingegen bezeichnet die Ausschwingzeit eine Zeitdauer, für welche die Membran nach Beendigung der Anregung durch ein entsprechendes Piezoelement noch in Schwingung bleibt.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Ultraschallsensor und mit einer Auswerteeinrichtung, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
  • 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Ein in 1 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst eine Ultraschallsensorvorrichtung 2, welche eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 3 sowie eine elektronische Auswerteeinrichtung 4 beispielsweise in Form eines Steuergeräts aufweist. Die Anzahl und die Anordnung der Ultraschallsensoren 3 sind in 1 lediglich beispielhaft dargestellt und können je nach Ausführungsform variieren. Im Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 3 an einem vorderen Stoßfänger 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet; eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 3 sind auch an einem hinteren Stoßfänger 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Hinsichtlich der Einbauart der Ultraschallsensoren 3 können zwei alternative Ausführungsformen vorgesehen sein. Zum einen können die Ultraschallsensoren 3 jeweils in einer Aussparung des jeweiligen Stoßfängers 5, 6 angeordnet sein, sodass die Membranen der jeweiligen Ultraschallsensoren 3 innerhalb der jeweiligen durchgängigen Aussparung des Stoßfängers 5, 6 angeordnet sind. Zum anderen kann jedoch auch ein verdeckter Einbau der Ultraschallsensoren 3 hinter dem jeweiligen Stoßfänger 5, 6 vorgesehen sein, sodass die Membranen der Ultraschallsensoren 3 an der Rückseite des jeweiligen Stoßfängers 5, 6 anliegen und die Ultraschallsignale durch das Material des Stoßfängers 5, 6 hindurch aussenden und empfangen.
  • Die Ultraschallsensoren 3 sind jeweils zum Erfassen von Abständen zu in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 befindlichen Hindernissen ausgebildet. Die jeweils gemessenen Abstandswerte werden von den Ultraschallsensoren 3 an die zentrale Auswerteeinrichtung 4 übermittelt, welche die Messwerte der Ultraschallsensoren 3 verarbeitet. In dem Kraftfahrzeug 1 können mehrere Fahrerassistenzsysteme 7a bis 7x vorgesehen sein, welche zum Bereitstellen unterschiedlicher Funktionalitäten in dem Kraftfahrzeug 1 ausgebildet sind, und zwar anhand der gemessenen Abstände der Ultraschallsensoren 3. In 1 sind die unterschiedlichen Fahrerassistenzsysteme 7a bis 7x als separate Komponenten gezeigt; mehrere Funktionalitäten können aber auch durch ein gemeinsames Steuergerät bereitgestellt werden, welches dann die Funktion mehrerer Fahrerassistenzsysteme übernimmt. Als Fahrerassistenzsysteme 7a bis 7x können beispielsweise folgende Systeme vorgesehen sein: ein Parkhilfesystem, bei welchem die gemessenen Abstände akustisch und/oder optisch ausgegeben werden, ein automatisches Parkassistenzsystem zum automatischen Einparken, ein automatisches Bremsassistenzsystem, welches zum autonomen Bremsen des Kraftfahrzeugs 1 aufgrund einer anhand der Messwerte der Ultraschallsensoren 3 detektierten Kollisionsgefahr dient, ein System zur Totwinkelüberwachung, ein System zur Abstandshaltung, ein Kollisionserkennungssystem und dergleichen.
  • Die Auswerteeinrichtung 4 kann zu jedem Ultraschallsensor 3 separat überprüfen, ob dieser Ultraschallsensor 3 durch eine zusätzliche Masse, wie eine Verschmutzung und/oder Eis und/oder Schnee, verdeckt und somit in seiner Funktionalität blockiert ist. Zu diesem Zwecke wird bei jedem Ultraschallsensor 3 der aktuelle Istwert zumindest eines Schwingungsparameters erfasst, welcher das akustische Verhalten des jeweiligen Ultraschallsensors 3 beschreibt. Der Istwert des zumindest einen Schwingungsparameters wird von dem jeweiligen Ultraschallsensor 3 an die Auswerteeinrichtung 4 übermittelt, so dass diese den aktuellen Istwert des zumindest einen Schwingungsparameters erfasst. Als Schwingungsparameter kann dabei beispielsweise die jeweilige Resonanzfrequenz und/oder die jeweilige Ausschwingzeit erfasst werden. Für jeden Ultraschallsensor 3 wird dann in der Auswerteeinrichtung 4 ein Detektionsalgorithmus – vorzugsweise fortlaufend – ausgeführt, bei welchem der jeweils aktuelle Istwert des zumindest einen Schwingungsparameters mit einem abgelegten Grenzwert verglichen wird. Dabei kann ein solcher Grenzwert sowohl nach oben als auch nach unten definiert werden. Wird durch die Auswerteeinrichtung 4 detektiert, dass der Istwert des Schwingungsparameters den zugeordneten Grenzwert passiert (überschreitet bzw. unterschreitet), kann die Auswerteeinrichtung 4 dies dahingehend interpretieren, dass der Ultraschallsensor 3 durch eine zusätzliche Masse in seiner Funktionalität blockiert ist. In diesem Falle kann die Auswerteeinrichtung 4 ein entsprechendes Warnsignal erzeugen, mit welchem der Fahrer auf die Notwendigkeit einer Reinigung der Ultraschallsensoren 3 hingewiesen wird.
  • Darüber hinaus kann die Auswerteeinrichtung 3 optional mit zumindest einem von den Ultraschallsensoren 3 verschiedenen Umfeldsensor 8 gekoppelt sein, wie beispielsweise einem Radarsensor und/oder einem Lidar-Sensor und/oder einer Kamera. Auch dieser Umfeldsensor 8 stellt dann Sensordaten zur Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 bereit und übermittelt diese Sensordaten an die Auswerteeinrichtung 4.
  • Ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert: Gemäß Schritt S1 erfasst die Auswerteeinrichtung 4 den oben genannten, zumindest einen Schwingungsparameter des jeweiligen Ultraschallsensors 3, beispielsweise die Ausschwingzeit und/oder die Resonanzfrequenz. In einem weiteren Schritt S2 wird der Detektionsalgorithmus ausgeführt, bei welchem der zumindest einen Schwingungsparameter ausgewertet und hierbei mit dem zumindest einen Grenzwert verglichen wird. Anhand dieses Vergleiches wird dann gemäß Schritt S3 überprüft, ob der Ultraschallsensor 3 blockiert ist oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so kehrt das Verfahren zum Schritt S1 zurück. Ist der Ultraschallsensor 3 blockiert, wird gemäß Schritt S4 ein Warnsignal ausgegeben, welches die Notwendigkeit der Reinigung der Ultraschallsensoren 3 signalisiert. Dieses Warnsignal kann optisch bzw. visuell und/oder akustisch und/oder haptisch ausgegeben werden.
  • Parallel dazu bzw. gleichzeitig empfängt die Auswerteeinrichtung 4 gemäß Schritt S5 Sensordaten der Ultraschallsensoren 3 und/oder Sensordaten des zumindest einen separaten Umfeldsensors 8. Gemäß Schritt S6 detektiert die Auswerteeinrichtung 4 dann ein fahrzeugexternen Objekt 9 (vergleiche 1) anhand der Sensordaten. Das Objekt 9 wird dabei über die Zeit verfolgt, was bedeutet, dass seine Position relativ zum Kraftfahrzeug 1 bzw. zu den Ultraschallsensoren 3 fortlaufend erfasst wird. Mit anderen Worten wird in der Auswerteeinrichtung 4 eine digitale Umgebungskarte des Kraftfahrzeugs 1 bereitgestellt, und die Position des Objekts 9 wird in dieser digitalen Umgebungskarte eingetragen. Die Bestimmung der aktuellen Position des Objekts 9 erfolgt dabei in Schritt S7.
  • Bezüglich des Verfolgens des Objekts 9 können nun verschiedene Ausführungsformen vorgesehen sein: Zum einen können dazu die Sensordaten der Ultraschallsensoren 3 verwendet werden, welche sowohl durch sogenannte Kreuzmessungen (indirekte Messungen) als auch durch direkte Messungen bereitgestellt werden können. Bei Kreuzmessungen sendet ein erster Ultraschallsensor 3 die Ultraschallwellen aus, während ein anderer Ultraschallsensor 3 als Empfangssensor betrieben wird, welcher die Zielechos empfängt. Bei direkten Messungen hingegen wird ein und derselbe Ultraschallsensor 3 sowohl als Sendesensor als auch als Empfangssensor betrieben, so dass dieser Ultraschallsensor 3 sowohl die Ultraschallwellen aussendet als auch die Zielechos empfängt. Insbesondere durch Kreuzmessungen ist es möglich, die relative Position des Objekts 9 präzise zu erfassen. Ergänzend oder alternativ können zur Bestimmung der relativen Position des Objekts 9 auch die Sensordaten des zumindest einen Umfeldsensors 8 verwendet werden. Optional können diese auch mit den Sensordaten der Ultraschallsensoren 3 kombiniert werden.
  • Gemäß Schritt S8 überprüft die Auswerteeinrichtung 4, ob eine aktuelle Entfernung D von einem Ultraschallsensor 3 einen vorgegebenen Schwellwert G unterschreitet. Dieser Schwellwert G entspricht dabei einer Signallaufzeit von Ultraschallwellen, die größer oder gleich einem Normalwert der Ausschwingzeit des Ultraschallsensors 3 ist, d.h. eine Ausschwingzeit, die sich bei nicht-blockiertem Ultraschallsensor 3 einstellt. Der Schwellwert G für die Entfernung D kann also insbesondere einem Blindbereich des Ultraschallsensors 3 entsprechen, in welchem keine Detektion möglich ist, da die Zielechos noch während der Ausschwingzeit empfangen werden.
  • Wird gemäß Schritt S8 detektiert, dass die Entfernung D größer als der Schwellwert G ist, kehrt das Verfahren wieder zum Schritt S5 zurück. Wird eine Unterschreitung des Schwellwerts G detektiert, so sind zwei alternative Vorgehensweisen möglich: Zum einen kann die Auswerteeinrichtung 4 die Detektion eines blockierten Zustands gemäß Schritt S3 ignorieren und die Ausgabe des Warnsignals verhindern. Zum anderen kann die Ausführung des Detektionsalgorithmus gemäß Schritt S2 kurzzeitig unterbrochen werden. Diese Maßnahmen werden nur so lange getroffen, bis die Entfernung D des Objekts 9 den vorgegebenen Schwellwert G wieder überschreitet.
  • Ist die Entfernung D kleiner als der Schwellwert G und befindet sich das Objekt 9 somit im Blindbereich des Ultraschallsensors 3, so kann die Verfolgung des Objekts 9 mit Hilfe einer Extrapolation und/oder anhand von Sensordaten der anderen Ultraschallsensoren 3 und/oder des zumindest einen Umfeldsensors 8 durchgeführt werden. Die Position des Objekts 9 relativ zum Ultraschallsensor 3 ist somit auch dann bekannt, wenn sich das Objekt 9 im Blindbereich des Ultraschallsensors 3 befindet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (10)

  1. Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors (3) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem zumindest ein Schwingungsparameter des Ultraschallsensors (3) erfasst wird und durch eine Auswerteeinrichtung (4) des Kraftfahrzeugs (1) ein Detektionsalgorithmus ausgeführt wird, mit welchem zum Erkennen des blockierten Zustands der zumindest eine Schwingungsparameter ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand von Sensordaten zumindest eines Sensors (3, 8) des Kraftfahrzeugs (1) ein Objekt (9) in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (1) durch die Auswerteeinrichtung (4) detektiert wird, wobei dann, wenn eine Entfernung (D) des Objekts (9) von dem Ultraschallsensor (3) einen vorgegebenen Schwellwert (G) unterschreitet, das Ausführen des Detektionsalgorithmus durch die Auswerteeinrichtung (4) unterbleibt oder ein mit dem Detektionsalgorithmus detektierter blockierter Zustand des Ultraschallsensors (3) durch die Auswerteeinrichtung (4) ignoriert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert (G) für die Entfernung (D) einer Signallaufzeit von Ultraschallwellen entspricht, die größer oder gleich einer Ausschwingzeit des Ultraschallsensors (3) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ignorieren der Detektion des blockierten Zustands umfasst, dass die Ausgabe eines Warnsignals durch die Auswerteeinrichtung (4) unterbleibt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Sensordaten das Objekt (9) über die Zeit verfolgt wird, sodass insbesondere eine Position des Objekts (9) relativ zum Ultraschallsensor (3) fortlaufend durch die Auswerteeinrichtung (4) anhand der Sensordaten bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten durch den Ultraschallsensor (3) bereitgestellt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfolgen des Objekts (9) anhand der Sensordaten des Ultraschallsensors (3) umfasst, dass nach Eintritt des Objekts (9) in einen Blindbereich des Ultraschallsensors (3) die relative Position des Objekts (9) extrapoliert und/oder anhand von Sensordaten zumindest eines von dem Ultraschallsensor (3) separaten Umfeldsensors des Kraftfahrzeugs (1) bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensordaten durch zumindest einen von dem Ultraschallsensor (3) separaten Umfeldsensor des Kraftfahrzeugs (1), insbesondere einen Radarsensor und/oder einen Lidar-Sensor und/oder eine Kamera und/oder einen separaten Ultraschallsensor (3), bereitgestellt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungsparameter eine Resonanzfrequenz und/oder eine Ausschwingzeit und/oder eine Schwingungsamplitude ausgewertet wird.
  9. Ultraschallsensorvorrichtung (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit zumindest einem Ultraschallsensor (3) und mit einer Auswerteeinrichtung (4), welche dazu ausgelegt ist, zumindest einen Schwingungsparameter des Ultraschallsensors (3) zu erfassen und einen Detektionsalgorithmus zum Erkennen eines blockierten Zustands des Ultraschallsensors (3) unter Auswertung des zumindest einen Schwingungsparameters auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (4) dazu ausgelegt ist, anhand von Sensordaten zumindest eines Sensors (3, 8) des Kraftfahrzeugs (1) ein Objekts (9) in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs (1) zu detektieren, wobei die Auswerteeinrichtung (4) weiterhin so ausgebildet ist, dann, wenn eine Entfernung (D) des Objekts (9) von dem Ultraschallsensor (3) einen vorgegebenen Schwellwert (G) unterschreitet, das Ausführen des Detektionsalgorithmus unterbleibt oder ein mit dem Detektionsalgorithmus detektierter blockierter Zustand des Ultraschallsensors (3) durch die Auswerteeinrichtung (4) ignoriert wird.
  10. Kraftfahrzeug (1), insbesondere Personenkraftwagen, mit einer Ultraschallsensorvorrichtung (2) nach Anspruch 9.
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