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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, bei welchem für den Ultraschallsensor eine vorbestimmte Schwellwertkurve bereitgestellt wird, mit welcher Echoamplituden eines von dem Ultraschallsensor zur Messung eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und einem in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt empfangenen Empfangssignals verglichen werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf einen Ultraschallsensor, mittels welchem Abstände zwischen einem Kraftfahrzeug und in seinem Umgebungsbereich befindlichen Objekten gemessen werden können. Die von dem Ultraschallsensor erfassten Objekte und deren Abstände können einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem Parkhilfeassistenten, bereitgestellt werden. Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Echolaufzeitprinzip. Dies bedeutet, dass ein Sendesignal in Form von einem Ultraschallsignal ausgesendet wird, das Sendesignal in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert wird und als Empfangssignal wieder von dem Ultraschallsensor empfangen wird. Das Empfangssignal weist dabei in der Regel eine Vielzahl von Echos auf, welche von Reflexionen in dem Umgebungsbereich stammen. Die Echos können dabei sogenannte Zielechos sein, welche von einer Reflexion des Sendesignals an einem Objekt stammen, oder Störechos beziehungsweise Bodenechos sein, welche von einer Reflexion des Sendesignals an einem Boden beziehungsweise einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs stammen.
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Um zu bewerten, ob es sich bei den Echos in dem Empfangssignal um Zielechos oder Bodenechos handelt, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, sogenannte Schwellwertkurven vorzugeben, mit welchen Amplituden der Echos in dem Empfangssignal verglichen werden. Durch die Schwellwertkurve kann eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensors eingestellt werden. Ist die Amplitude eines Echos größer als die Schwellwertkurve, so wird das Echo als ein Zielecho interpretiert und ausgewertet. Ist die Amplitude eines Echos kleiner als die Schwellwertkurve, so wird das Echo als ein Störecho beziehungsweise Bodenecho interpretiert, welches ausgefiltert beziehungsweise ausgeblendet werden soll.
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Ein solcher Ultraschallsensor, bei welchem die Amplitude eines empfangenen Signals sowie ein gemessener Entfernungswert zur Unterscheidung von relevanten und irrelevanten Signalen zur Verfügung stehen, ist in der
EP 1 296 159 B1 beschrieben. Außerdem ist aus der
DE 10 2005 059 907 A1 bekannt, ein Datenfeld in einem Speicher abzulegen, durch welches Stützstellen beziehungsweise Stützpunkte der Schwellwertkurve vorgegeben sind. Eine zeitliche Lage der Stützstellen der Schwellwertkurve kann abhängig von den Einsatzbedingungen des Ultraschallsensors oder Umweltbedingungen verändert werden kann.
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In der Regel wird die Schwellwertkurve als ein abstandsabhängiger beziehungsweise laufzeitabhängiger Verlauf von Schwellwerten vorgegeben. In einem Abstandsbereich, in welchem bekanntermaßen Bodenechos auftreten, werden dabei entsprechend hohe Schwellwerte vorgegeben, sodass der Ultraschallsensor in diesem Bereich eine verringerte beziehungsweise niedrigere Empfindlichkeit aufweist. Die niedrige Empfindlichkeit des Ultraschallsensors kann jedoch dazu führen, dass, insbesondere schwach reflektierende, Objekte, welche in einem Abstandsbereich, in welchem der Ultraschallsensor niedrige Schwellwerte und damit eine hohe Empfindlichkeit aufweist, problemlos erkannt werden können, in demjenigen Abstandsbereich mit der verringerten Empfindlichkeit nicht mehr erkannt werden können.
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Aus der
EP 2634596 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung von Objekten in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mit einem Abstandssensor, der nach dem Puls-Echo-Verfahren arbeitet, bekannt. Die Schwellwertkurve wird aus mehreren Kennlinien ausgewählt.
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Aus der
DE 10 2004 006 015 A1 ist ein Verfahren zu Anpassung eines Schwellwerts einer Detektionseinrichtung basierend auf einem Ultraschall-System zur Fahrzeugumfelddetektion bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie Objekte in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig erkannt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird für den Ultraschallsensor eine vorbestimmte Schwellwertkurve bereitgestellt, mit welcher Echoamplituden eines von dem Ultraschallsensor zur Messung eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und einem in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt empfangenen Empfangssignals verglichen werden. Darüber hinaus wird zum Einstellen einer Empfindlichkeit des Ultraschallsensors ausgehend von der vorbestimmten Schwellwertkurve eine angepasste Schwellwertkurve derart bestimmt, dass eine vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden in dem Empfangssignal die angepasste Schwellwertkurve überschreitet.
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Von dem Ultraschallsensor wird zum Detektieren des Objektes in dem Umgebungsbereich das Empfangssignal empfangen. Das Empfangssignal weist einen abstandsabhängigen beziehungsweise laufzeitabhängigen Verlauf auf. Dies bedeutet, dass das Empfangssignal eine Vielzahl von Echos aufweist. Die Echos stammen dabei von Reflexionen einer Sendesignalkomponente eines, beispielweise von dem Ultraschallsensor selbst, ausgesendeten Sendesignals an Positionen in dem Umgebungsbereich relativ zum Kraftfahrzeug. Nach der Reflexion der Sendesignalkomponente gelangt diese als Echo wieder zu dem Ultraschallsensor. Dabei weist das Echo eine zu der Position, an welcher die zugehörige Sendesignalkomponente in dem Umgebungsbereich reflektiert wurde, korrespondierende Echolaufzeit auf. Damit kann jedes Echo basierend auf seiner Position in dem Empfangssignal jeweils einer Laufzeit und damit einem Abstand in dem Umgebungsbereich zugeordnet werden, in welchem die zu dem Echo gehörige Signalkomponente reflektiert wurde.
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Um nun ein Echo zu detektieren, wird die Echoamplitude, insbesondere ein Maximum des Echos, mit der vorbestimmten Schwellwertkurve verglichen, welche einen abstandsabhängigen beziehungsweise laufzeitabhängigen Verlauf von Schwellwerten aufweist. Durch die Schwellwertkurve ist also jeweils einem Abstand in dem Umgebungsbereich beziehungsweise einer Laufzeit jeweils ein Schwellwert zugeordnet. Dabei wird jedes Echo mit demjenigen Schwellwert der Schwellwertkurve verglichen, welcher dem, zu dem Echo korrespondierenden Abstand zugeordnet ist. Wenn die Echoamplitude den zugeordneten Schwellwert überschreitet, wird das Echo detektiert und kann daraufhin beispielsweise ausgewertet werden. Wenn die Echoamplitude den zugeordneten Schwellwert unterschreitet, wird das Echo nicht detektiert. Das Echo wird insbesondere nicht ausgewertet und beispielsweise verworfen.
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Durch die vorbestimmte Schwellwertkurve ist eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensors, eine sogenannte Standardempfindlichkeit des Ultraschallsensors, vorgegeben. Die Empfindlichkeit ist dabei idealerweise so eingestellt, dass die Echoamplitude eines Echos, welches von einer Reflexion an einem Objekt stammt, die vorbestimmte Schwellwertkurve überschreitet und somit als ein sogenanntes Zielecho identifiziert wird, während hingegen die Echoamplitude eines Echos, welches beispielsweise von einer Bodenreflexion stammt, die vorbestimmte Schwellwertkurve unterschreitet und somit als ein sogenanntes Störecho beziehungsweise Bodenecho identifiziert wird. Es kann aber vorkommen, dass mit dem Ultraschallsensor, welcher auf die Standardempfindlichkeit eingestellt ist, keine Echos oder nur sehr wenige Echos detektiert werden können, da die zugehörigen Amplituden der Echos die Schwellwertkurve nicht überschreiten. Wenn die Echos von Objekten stammen, welche beispielweise schwach reflektierende Objekte sein können, können die Objekte nicht detektiert werden. Die Objekte befinden sich also in einer sogenannten Detektionslücke.
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Um eine solche Detektionslücke zu verhindern beziehungsweise zu schließen, ist es vorgesehen, dass die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors so eingestellt wird, dass die vorbestimmte Anzahl an Echos erfasst werden kann. Dazu wird basierend auf der vorbestimmten Schwellwertkurve die angepasste Schwellwertkurve bestimmt. Die angepasste Schwellwertkurve wird beispielsweise bestimmt, indem die vorbestimmte Schwellwertkurve solange verändert wird, bis die vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden die veränderte Schwellwertkurve überschreitet. Dazu kann beispielsweise zumindest ein Schwellwert der vorbestimmten Schwellwertkurve abgesenkt werden. Diese veränderte Schwellwertkurve wird dann als die angepasste Schwellwertkurve definiert. Die Anzahl wird dabei so gewählt, dass der Ultraschallsensor sowohl Zielechos zuverlässig erfassen kann, als auch Störechos zuverlässig ausblenden kann. Das Anpassen der Empfindlichkeit des Ultraschallsensors kann durch eine Steuereinrichtung vorgenommen werden, welche beispielsweise als ein fahrzeugseitiges Steuergerät und/oder als eine ultraschallsensorseitige Auswerteeinrichtung ausgebildet ist. Anders ausgedrückt, kann der Ultraschallsensor durch das fahrzeugseitige Steuergerät angesteuert werden, welches die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors anpasst, und/oder der Ultraschallsensor kann selbst seine Empfindlichkeit anpassen.
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Durch das Anpassen der Empfindlichkeit kann in vorteilhafter Weise die Detektionslücke geschlossen werden, während gleichzeitig eine hohe Robustheit gegenüber Störechos bereitgestellt wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig von dem Ultraschallsensor detektiert werden können und Störechos ausgeblendet werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zum Bestimmen der angepassten Schwellwertkurve die vorbestimmte Schwellwertkurve zwischen einer, eine vorbestimmte maximale Empfindlichkeit bereitstellenden Minimalschwellwertkurve und einer, eine vorbestimmte minimale Empfindlichkeit bereitstellenden Maximalschwellwertkurve verschoben, bis die vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden in dem Empfangssignal die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Kurvenverlauf der vorbestimmten Schwellwertkurve beibehalten wird. Die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors wird zwischen vorgegebenen Grenzen, also zwischen der maximalen und der minimalen Empfindlichkeit so eingestellt, dass zu jeder Zeit die vorbestimmte Anzahl an Echos von dem Ultraschallsensor gemessen beziehungsweise erfasst wird. Falls die vorbestimmte Anzahl an Echos durch Verschieben der Schwellwertkurve nicht erreicht werden kann, kann die maximale Empfindlichkeit für den Ultraschallsensor vorgegeben werden.
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Dazu wird die vorbestimmte Schwellwertkurve in Richtung der Maximalschwellwertkurve verschoben, wenn die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors verringert werden soll, und in Richtung der Minimalschwellwertkurve verschoben, wenn die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors erhöht werden soll. Die vorbestimmte Schwellwertkurve wird dabei solange verschoben, bis die vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden die Schwellwertkurve überschreitet oder bis die Minimalschwellwertkurve und damit die maximale Empfindlichkeit erreicht ist. Diese verschobene Schwellwertkurve wird dann als die angepasste Schwellwertkurve bestimmt. Die angepasste Schwellwertkurve kann somit auf besonders einfache und schnelle Weise und ohne großen Rechenaufwand bestimmt werden.
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Insbesondere entspricht die minimale Empfindlichkeit der Standardempfindlichkeit, sodass die vorbestimmte Schwellwertkurve der Maximalschwellwertkurve entspricht. Die Empfindlichkeit wird durch Verschieben der vorbestimmten Schwellwertkurve in Richtung der Minimalschwellwertkurve erhöht, falls keine oder zu wenig Echos detektiert werden. Durch das Vorgeben der Maximalschwellwertkurve als die vorbestimmte Schwellwertkurve können zuverlässig Störechos, welche insbesondere bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs über Schotter auftreten, sicher und zuverlässig ausgeblendet werden.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die vorbestimmte Schwellwertkurve in Schwellwertkurvenabschnitte unterteilt, wobei für jeden Schwellwertkurvenabschnitt jeweils eine Empfindlichkeit eingestellt wird und ausgehend von dem jeweiligen Schwellwertkurvenabschnitt ein angepasster Schwellwertkurvenabschnitt derart bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden den jeweiligen angepassten Schwellwertkurvenabschnitt überschreitet. Die Schwellwertkurve kann beispielsweise in zumindest drei Schwellwertkurvenabschnitte unterteilt werden, wobei jedem Schwellwertkurvenabschnitt ein Abstandsbereich zugeordnet ist. Ein erster Abstandsbereich kann Abstände aus einem Nahbereich bezogen auf das Kraftfahrzeug aufweisen. Ein zweiter Abstandsbereich kann Abstände aus einem Mittelbereich bezogen auf das Kraftfahrzeug aufweisen und ein dritter Abstandsbereich kann Abstände aus einem Fernbereich bezogen auf das Kraftfahrzeug aufweisen. Dabei sind insbesondere den Abständen aus dem Mittelbereich höhere Schwellwerte zugeordnet als den Abständen aus dem Nahbereich und dem Fernbereich, da in dem Mittelbereich beispielweise besonders häufig Bodenechos auftreten. Diese Schwellwertkurvenabschnitte werden nun separat angepasst, indem die Empfindlichkeit für jeden Schwellwertkurvenabschnitt separat eingestellt wird. Dazu kann beispielsweise die Empfindlichkeit in dem ersten und dem dritten Schwellwertkurvenabschnitt stärker erhöht werden als die Empfindlichkeit in dem zweiten Schwellwertkurvenabschnitt, da in dem Nahbereich und dem Fernbereich das Auftreten von Bodenechos unwahrscheinlicher ist als in dem Mittelbereich. Dazu können für die unterschiedlichen Abstandsbereiche jeweilige spezifische Anzahlen an, den jeweiligen Schwellwertkurvenabschnitt überschreitenden Echoamplituden vorgegeben werden. Die angepasste Schwellwertkurve resultiert dabei aus den angepassten Schwellwertkurvenabschnitten. Die angepasste Schwellwertkurve kann dabei einen Verlauf aufweisen, welcher sich von dem Verlauf der vorbestimmten Schwellwertkurve unterscheidet. Durch das Einstellen der Empfindlichkeit durch das separate Anpassen der Schwellwertkurvenabschnitte kann eine hohe Empfindlichkeit des Ultraschallsensors bei gleichzeitigem Ausblenden von Störechos erreicht werden.
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Vorzugsweise wird eine die angepasste Schwellwertkurve überschreitende Echoamplitude in dem Empfangssignal charakterisiert, indem die Echoamplitude einem Störecho oder einem durch eine Reflexion an dem Objekt erzeugten Zielecho zugeordnet wird. Insbesondere durch Erhöhen der Empfindlichkeit, beispielsweise durch Absenken der vorbestimmten Schwellwertkurve, kann es vorkommen, dass neben den Zielechos auch die Störechos beziehungsweise Bodenechos, welche beispielsweise aufgrund von Bodenreflexionen auftreten, detektiert werden, da die Amplituden der Störechos die angepasste Schwellwertkurve ebenfalls überschreiten. Um zu verhindern, dass diese Störechos von dem Ultraschallsensor fälschlicherweise als Zielechos identifiziert werden, werden die erfassten Echos, beispielsweise von der fahrzeugseitigen und/oder ultraschallsensorseitigen Steuereinrichtung, bewertet beziehungsweise klassifiziert.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass zum Zuordnen der Echoamplitude ein eine Wahrscheinlichkeit für ein Zielecho charakterisierender Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude bestimmt wird und die Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet wird, falls der Wahrscheinlichkeitswert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Da Störechos in der Regel nur sporadisch auftreten, können diese von der Steuereinrichtung herausgefiltert werden. Dazu wird für jede Echoamplitude der Wahrscheinlichkeitswert bestimmt, welcher die Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass es sich bei dem zugehörigen Echo um ein Zielecho handelt. Wenn der Wahrscheinlichkeitswert der Echoamplitude den vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird das zugehörige Echo als ein Zielecho identifiziert und beispielsweise ausgewertet. Wenn der Wahrscheinlichkeitswert der Echoamplitude den Grenzwert unterschreitet, wird das zugehörige Echo als ein Störecho identifiziert und herausgefiltert. Durch das Herausfiltern der Störechos anhand der Bewertung der Echoamplituden können in vorteilhafter Weise auch Objekte erfasst werden, deren Echoamplituden sehr gering sind und beispielsweise mittels eines Ultraschallsensors mit der Standardempfindlichkeit nicht detektiert werden könnten.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. So kann beispielsweise für eine Echoamplitude bei Stillstand des Kraftfahrzeugs ein geringerer Wahrscheinlichkeitswert bestimmt werden als bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs. Anders ausgedrückt, werden Echoamplituden, welche die angepasste Schwellwertkurve bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs überschreiten, stärker gewichtet als Echoamplituden, welche die angepasste Schwellwertkurve bei dem Stillstand des Kraftfahrzeugs überschreiten. Somit können durch das Verfahren in vorteilhafter Weise für das Kraftfahrzeug relevante Objekte erkannt und identifiziert werden.
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Alternativ oder zusätzlich wird der Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude in Abhängigkeit von einem Schwellwertkurvenabschnitt der angepassten Schwellwertkurve bestimmt, in welchem die Echoamplitude die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Da jedem Schwellwertkurvenabschnitt ein Abstandsbereich zugeordnet ist, wird der Wahrscheinlichkeitswert für eine Echoamplitude also in Abhängigkeit von dem Abstand bestimmt, aus welchem das zugehörige Echo aus dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs empfangen wurde. So können beispielsweise Echoamplituden stärker gewichtet werden und damit mit einem höheren Wahrscheinlichkeitswert versehen werden, deren Echos aus dem Nahbereich oder dem Fernbereich stammen, als Echoamplituden, deren Echos aus dem Mittelbereich stammen. Anders ausgedrückt werden Echoamplituden weniger stark gewichtet, wenn deren Echos aus einem Abstandsbereich empfangen werden, in welchem bekanntermaßen Bodenechos auftreten. Durch das Anpassen des Wahrscheinlichkeitswertes an den zu dem jeweiligen Abstandsbereich korrespondierenden Schwellwertkurvenabschnitt ist der Ultraschallsensor besonders robust gegenüber Fehldetektionen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Echoamplitude anhand eines weiteren, von einer zu dem Ultraschallsensor unterschiedlichen Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs empfangenen Empfangssignals einem Zielecho oder einem Störecho zugeordnet. Insbesondere wird die Echoamplitude anhand eines von einer fahrzeugseitigen Kamera erfassten Bildes des Umgebungsbereiches und/oder anhand eines von einem fahrzeugseitigen Radarsensor empfangenen Radarsignals einem Zielecho oder einem Störecho zugeordnet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass anhand der von der weiteren Sensoreinrichtung bereitgestellten Informationen entschieden werden kann, ob das Echo einem relevanten Objekt zugeordnet werden kann oder nicht. Dazu kann zu jeder Echoamplitude anhand der Position des zugehörigen Echos in dem Empfangssignal der Abstand bestimmt werden. Dann kann beispielsweise in dem Kamerabild nach einem Objekt gesucht werden, welches sich in diesem Abstand zu dem Kraftfahrzeug in dem Umgebungsbereich befinden sollte, und/oder anhand des Radarsignals festgestellt werden, ob sich ein Objekt in diesem Abstand zu dem Kraftfahrzeug befindet. Falls in diesem Abstand relativ zum Kraftfahrzeug anhand des Kamerabildes und/oder des Radarsignal ein Objekt erkannt beziehungsweise erfasst werden kann, wird die Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet. Mittels des Verfahrens können somit Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig erfasst werden.
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Bevorzugt werden von dem Ultraschallsensor mehrere Messzyklen durchgeführt, wobei in jedem Messzyklus von dem Ultraschallsensor ein Empfangssignal empfangen wird und eine Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet wird, wenn die Echoamplitude in einer, in Abhängigkeit von der angepassten Schwellwertkurve vorgegebenen Anzahl an Messzyklen die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Durch das Zuordnen einer Echoamplitude zu einem Zielecho kann das Vorhandensein eines Objektes erfasst und bestätigt werden. Das Vorhandensein eines Objektes wird also erst dann erfasst, wenn in der vorbestimmten Anzahl an Messzyklen das Objekt anhand des Vergleiches der Echoamplitude des Echos des in dem Messzyklus empfangenen Empfangssignals mit der angepassten Schwellwertkurve erfasst wird. Anders ausgedrückt, wird das Vorhandensein eines Objektes wird erst dann erfasst, wenn die Echoamplitude in der vorbestimmten Anzahl an Messzyklen die angepasste Schwellwertkurve überschreitet und daher einem Zielecho zugeordnet werden kann. Das Objekt wird beispielsweise erstmalig in einem ersten Messzyklus detektiert, indem das Überschreiten der Schwellwertkurve durch eine Echoamplitude in dem Empfangssignal von dem Ultraschallsensor erfasst wird. Das Vorhandensein des Objektes wird dann erfasst, wenn die Amplitude des dem Objekt zugeordneten Echos beispielweise in zumindest einem weiteren Messzyklus die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Anders ausgedrückt, wird das erstmalig detektierte Objekt bestätigt, wenn es in dem zumindest einen weiteren Messzyklus erneut detektiert wird. Die Anzahl der Messzyklen, in welchen die Echoamplitude die angepasste Schwellwertkurve überschreiten muss, um das Vorhandensein des Objektes zu erfassen, wird dabei in Abhängigkeit von der angepassten Schwellwertkurve vorgegeben. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Anzahl basierend auf der eingestellten Empfindlichkeit des Ultraschallsensors vorgegeben wird. Je empfindlicher der Ultraschallsensor eingestellt ist, also je niedriger die Schwellwerte in der Schwellwertkurve sind, desto höher wird die Anzahl vorgegeben, d.h. desto öfter muss die Echoamplitude die aktuell vorgegebene Schwellwertkurve überschreiten. Erst wenn die Echoamplitude die Schwellwertkurve in der vorbestimmten Anzahl an, insbesondere zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden, Messzyklen überschritten hat, wird die Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet. Andernfalls wird die Echoamplitude einem Störecho zugeordnet. Somit kann auf besonders einfache Weise ein Echo als ein Zielecho charakterisiert werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Ultraschallsensor und einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Steuereinrichtung kann dabei beispielsweise ein zentrales Steuergerät des Kraftfahrzeugs sein, welches eine Vielzahl von Ultraschallsensoren des Kraftfahrzeugs ansteuern kann und damit die Empfindlichkeit jedes Ultraschallsensors individuell einstellen kann. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung in den Ultraschallsensor integriert ist, sodass jeder Ultraschallsensor eine Steuereinrichtung aufweist. Damit kann jeder Ultraschallsensor selbst seine Empfindlichkeit einstellen.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise als ein Parkhilfeassistent ausgebildet sein.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist dabei insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die 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 in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
- 2 eine schematische Darstellung einer vorbestimmten Schwellwertkurve und eines von einem Ultraschallsensor empfangenen Empfangssignals;
- 3 eine schematische Darstellung der vorbestimmten Schwellwertkurve gemäß 2 und einer an eine vorbestimmte Empfindlichkeit angepassten Schwellwertkurve;
- 4 eine schematische Darstellung der vorbestimmten Schwellwertkurve gemäß 2, welche zum Bestimmen einer angepassten Schwellwertkurve verschoben wird; und
- 5 eine schematische Darstellung der vorbestimmten Schwellwertkurve gemäß 2 und einer weiteren, an eine vorbestimmte Empfindlichkeit angepassten Schwellwertkurve;
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In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches beispielsweise als ein Parkhilfeassistent ausgebildet ist und einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 bei einem Einparkvorgang unterstützen kann. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst eine Ultraschallsensorvorrichtung 3, welche zumindest einen Ultraschallsensor 4 sowie eine Steuereinrichtung 5 aufweist.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 acht Ultraschallsensoren 4. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet und vier weitere Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 3 kann ein Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 überwacht werden. Dabei sind die Ultraschallsensoren 4 dazu ausgelegt, einen Abstand eines Objektes 9 in dem Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 zu dem Kraftfahrzeug 1 zu erfassen. Zu diesem Zweck können die Ultraschallsensoren 4 ein Sendesignal in Form von einem Ultraschallsignal aussenden und das in dem Umgebungsbereich 8 reflektierte Sendesignal als Empfangssignal 11 wieder empfangen.
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Die Steuereinrichtung 5 ist hier als ein fahrzeugseitiges, zentrales Steuergerät ausgebildet, welches mit den Ultraschallsensoren 4 kommunizieren kann. Die Steuereinrichtung 5 kann die Ultraschallsensoren 4 beispielweise ansteuern, um eine Empfindlichkeit der Ultraschallsensoren 4 einzustellen beziehungsweise vorzugeben. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jeder Ultraschallsensor 4 eine eigene Steuereinrichtung 5 aufweist, beispielsweise in Form von einer Auswerteeinrichtung, welche in den jeweiligen Ultraschallsensor 4 integriert ist.
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Das von einem der Ultraschallsensoren 4 empfangene Empfangssignal 11 weist, wie in 2 gezeigt, einen abstandsabhängigen beziehungsweise laufzeitabhängigen Verlauf auf. Dabei weist das Empfangssignal 11 üblicherweise eine Vielzahl von Echos E1 bis E7 auf, welche von Reflexionen des Sendesignals in dem Umgebungsbereich 8 stammen. Anhand einer Position eines Echos E1 bis E7 in dem Empfangssignal 11 kann die Laufzeit t des Echos E1 bis E7 ermittelt werden, welche direkt in den Abstand umgerechnet werden kann, in welchem das Sendesignal in dem Umgebungsbereich 8 reflektiert wurde. Hier tritt in dem Empfangssignal 11, welches von dem Ultraschallsensor 4 empfangen wurde, aufgrund der Reflexion des Sendesignals an dem Objekt 9 ein Echo E1 an einer Position auf, welche zu einer Laufzeit t1 und damit zu einem Abstand des Objektes 9 relativ zum Kraftfahrzeug 1 korrespondiert. Außerdem tritt in dem Empfangssignal 11 aufgrund der Reflexion des Sendesignals an einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs 1 ein Echo E2 an einer Position auf, welche zu einer Laufzeit t2 und damit zu einem Position korrespondiert, an welcher das Sendesignal in dem Umgebungsbereich 8 reflektiert wurde.
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Außerdem ist in 2 eine vorbestimmte laufzeitabhängige beziehungsweise abstandsabhängige Schwellwertkurve 10 gezeigt, bei welcher über die Laufzeit t Schwellwerte S aufgetragen sind. Dabei ist jeweiligen Laufzeiten t1, t2 jeweils ein Schwellwert S1, S2 zugeordnet. Die Schwellwertkurve 10 weist hier drei Schwellwertkurvenabschnitte B1, B2, B3 auf. Einem ersten Zeitbereich, welcher zu einem Nahbereich korrespondiert, ist der erste Schwellwertkurvenabschnitt B1 mit Schwellwerten S aus einem ersten Schwellwertbereich zugeordnet. Einem zweiten Zeitbereich, welcher zu einem Mittelbereich korrespondiert, ist der zweite Schwellwertkurvenabschnitt B2 mit Schwellwerten S aus einem zweiten Schwellwertbereich zugeordnet und einem dritten Zeitbereich, welcher zu einem Fernbereich korrespondiert, ist der dritte Schwellwertkurvenabschnitt B3 mit Schwellwerten S aus einem dritten Schwellwertbereich zugeordnet. In dem Mittelbereich treten beispielsweise häufiger sogenannte Bodenechos auf, welche von Reflexionen des Sendesignals an einem Boden beziehungsweise einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs 1 stammen. Daher sind die dem zweiten Schwellwertbereich zugeordneten Schwellwerte S gegenüber den Schwellwerten S aus dem ersten und dem dritten Schwellwertbereich erhöht. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Ultraschallsensor 4 in dem Mittelbereich eine niedrigere Empfindlichkeit aufweist als in dem Nahbereich und dem Fernbereich.
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Mit dieser Schwellwertkurve 10 werden Echoamplituden A1, A2 der Echos E1, E2 in dem Empfangssignal 11 verglichen. Das Echo E1 stammt hier von der Reflexion des Sendesignals an dem Objekt 9 und ist somit ein Zielecho. Das Echo E1 weist eine Laufzeit t1 auf und wird daher mit dem Schwellwert S1 verglichen. Das Echo E2 stammt von einer Bodenreflexion und ist somit ein Störecho beziehungsweise ein Bodenecho. Das Echo E2 weist eine Laufzeit t2 auf und wird daher mit dem Schwellwert S2 verglichen. Nur wenn die Echoamplituden A1, A2 die zugehörigen Schwellwerte S1, S2 der Schwellwertkurve 10 überschreiten, werden die zugehörigen Echos E1, E2 detektiert und ausgewertet. Hier unterschreitet die Amplitude A1 des Echos E1 den Schwellwert S1 und die Amplitude A2 des Echos E2 den Schwellwert S2. Die Echos E1, E2 werden also nicht detektiert. Das Objekt 9 kann also anhand des Vergleiches der Echoamplitude A1 des Echos E1 mit der Schwellwertkurve 10 nicht erkannt beziehungsweise erfasst werden, obwohl es sich bei dem Echo E1 um ein Zielecho handelt. Das Objekt 9 befindet sich also in einer Detektionslücke. Durch das Vorgegeben der Standardschwellwertkurve 10 ist der Ultraschallsensor 4 also zu unempfindlich eingestellt.
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Daher wird die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors 4 erhöht, indem ausgehend von der Standardschwellwertkurve 10, wie in 3 gezeigt, eine angepasste Schwellwertkurve 10' so bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Anzahl von Echoamplituden A1, A2, A3 die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreitet. Hier sind beispielsweise als die Anzahl zwei Echoamplituden A1, A3 vorgegeben, welche die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreiten sollen. Die Echoamplitude A1 wird also nicht mehr mit dem Schwellwert S1 der vorbestimmten Schwellwertkurve 10 verglichen, sondern mit einem gegenüber dem Schwellwert S1 abgesenkten Schwellwert S1' der angepassten Schwellwertkurve 10' verglichen. Dabei ist die Echoamplitude A1 des Echos E1 größer als der abgesenkte Schwellwert S1'. Die Echoamplitude A1 überschreitet also die angepasste Schwellwertkurve 10' und kann somit ausgewertet werden. Auch die Echoamplitude A3 des Echos E3 mit der Laufzeit t3 überschreitet die angepasste Schwellwertkurve 10' und wird daher detektiert. Bei dem Echo E3 handelt es sich ebenfalls um ein Bodenecho.
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Um nun zu verhindern, dass das Bodenecho E3, dessen Amplitudenwert A3 die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreitet, fälschlicherweise als ein Zielecho identifiziert wird, kann jedes Echo E1, E3, welches die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreitet, beispielsweise von der Steuereinrichtung 5, charakterisiert werden. Durch das Charakterisieren der Echos E1, E3 werden die Echoamplituden A1, A3 jeweils entweder einem Zielecho oder einem Bodenecho zugeordnet. Dazu kann beispielweise von der Steuereinrichtung 5 ein Wahrscheinlichkeitswert für jede Echoamplitude A1, A3 bestimmt werden, welcher eine Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass es sich bei dem zugehörigen Echo E1, E3 um ein Zielecho oder ein Bodenecho handelt. Nur wenn der jeweilige Wahrscheinlichkeitswert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird das zugehörige Echo E1, E3 als Zielecho identifiziert. Der Wahrscheinlichkeitswert kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 und/oder in Abhängigkeit von der Laufzeit t1, t3 beziehungsweise dem dazu korrespondierenden Abstandswert des Echos E1, E3 bestimmt werden. Auch kann vorgesehen sein, dass das Empfangssignal 11 in mehreren, insbesondere zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden, Messzyklen empfangen wird und das jeweilige Echo E1, E3 nur dann als ein Zielecho charakterisiert wird, wenn die zugehörige Echoamplitude A1, A3 die angepasste Schwellwertkurve 10' in einer vorbestimmten Anzahl an Messzyklen überschreitet. Die Anzahl kann dabei in Abhängigkeit von der aktuell eingestellten Schwellwertkurve 10' vorgegeben werden. Dies bedeutet beispielsweise, dass eine geforderte Anzahl erhöht wird, wenn für den Ultraschallsensor 4 eine Empfindlichkeit erhöht wird, da bei einer erhöhten Empfindlichkeit auch die Wahrscheinlich für das Erfassen von Bodenechos erhöht wird. Auch kann das Fahrerassistenzsystem 2 zumindest eine weitere Sensoreinrichtung, beispielsweise eine Kamera und/oder einen Radarsensor aufweisen. Anhand der von der weiteren Sensoreinrichtung erfassten Umgebungsdaten kann dann bestimmt werden, ob sich in dem zu der Laufzeit t1, t3 korrespondierenden Abstand in dem Umgebungsbereich ein Objekt 9 befindet und falls ja, das zugehörige Echo E1, E3 als ein Zielecho identifiziert werden.
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Zum Bestimmen der angepassten Schwellwertkurve 10' kann die vorbestimmte Schwellwertkurve 10 beispielsweise parallel verschoben werden. In 4 ist die vorbestimmte Schwellwertkurve 10 soweit abgesenkt, dass der Ultraschallsensor 4 zu empfindlich eingestellt ist. Durch den Vergleich der Echoamplituden der Echos E1 bis E7 mit der abgesenkten Schwellwertkurve 10", der sogenannten Rauschschwelle, werden nämlich neben dem Zielecho E1 auch die Bodenechos E3 bis E7 detektiert und ausgewertet. Diese Rauschwelle 10" wird dann wieder angehoben, bis die optimal angepasste Schwellwertkurve 10' gemäß 3 erreicht wird.
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In 5 ist gezeigt, dass die angepasste Schwellwertkurve 10' auch bestimmt werden kann, indem ausgehend von den Schwellwertkurvenabschnitten B1, B2, B3 der vorbestimmten Schwellwertkurve 10 angepasste Schwellwertkurvenabschnitte B1', B2', B3' so bestimmt werden, dass eine für den jeweiligen Schwellwertkurvenabschnitt B1, B2, B3 vorgegebene Anzahl an Echoamplituden von Echos E1, E3, E4 den jeweiligen angepassten Schwellwertkurvenabschnitt B1', B2', B3' überschreitet. Hier soll beispielsweise jeder angepasste Schwellwertkurvenabschnitt B1', B2', B3' von jeweils einer Amplitude eines Echos E1, E3, E4 überschritten wird. Dazu werden die jeweiligen Schwellwertkurvenabschnitte B1, B2, B3 separat angepasst. Die aus den angepassten Schwellwertkurvenabschnitten B1', B2', B3' resultierende, angepasste Schwellwertkurve 10' kann dadurch auch einen Verlauf aufweisen, welcher zu einem Verlauf der vorbestimmten Schwellwertkurve 10 unterschiedlich ist.
