DE102015211467B3

DE102015211467B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors

Info

Publication number: DE102015211467B3
Application number: DE102015211467.8A
Authority: DE
Inventors: Thorben Günzel
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2035-06-23

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, wobei zur Ausblendung einer Störung ein Störschwellwert für einen Störabstand während des Betriebs einer vorgegebenen Funktion eines Assistenzsystems ermittelt wird, und für den Ultraschallsensor maximale Schwellwerte als Funktion des Abstandes für die vorgegebene Funktion eines Assistenzsystems festgelegt sind, führt die folgenden Schritte aus
– Vergleichen des ermittelten Störschwellwerts mit dem entsprechenden maximalen Schwellwert für den Störabstand,
– Verwenden des ermittelten Störschwellwerts als Schwellwert des Ultraschallsensors für den Störabstand zur Ausblendung der Störung, wenn der Störschwellwert kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert für den Störabstand ist, und
– Verwenden des maximalen Schwellwerts für den Störabstand als Schwellwert des Ultraschallsensors, wenn der Störschwellwert größer als der maximale Schwellwert für den Störabstand ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors, insbesondere eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2 sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Eine Vielzahl von Assistenzsystemen zur Unterstützung des Fahrers eines Kraftfahrzeugs verwenden Ultraschallsensoren zur Ermittlung von Abständen zu Objekten in der Fahrzeugumgebung. Dies sind beispielsweise die Einparkhilfe, auch als PDC (Park Distance Control) bekannt, der Parklenkassistent und ACC Stop&Go (Adaptive Cruise Control).
Die in den Systemen verwendeten Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Echolotprinzip. Die Sensoren senden dabei kurze Ultraschallimpulse aus, welche an Objekten in der Umgebung reflektiert werden. Nach dem Sendevorgang empfangen die Ultraschallsensoren wiederum reflektierte Signale. Typischerweise werden die Sensoren sowohl zum Senden als auch zum Empfangen verwendet. Anhand der Laufzeit zwischen Senden und Empfangen und der Schallgeschwindigkeit in Luft werden im Steuergerät Abstände ermittelt.
Neben den gewünschten Reflektionen an Hindernissen in der Umgebung, können zudem Ultraschallechos aufgrund von Störungen auftreten. Diese entstehen z.B. durch Reflektionen der Ultraschallsignale am Boden, beispielsweise bei einem Schotteruntergrund, sowie durch externe Störquellen im Ultraschallbereich, was beispielsweise durch Fahrzeuge mit aktiver PDC-Funktion (PDC: Park Distance Control) bewirkt werden kann. Die durch Störungen ermittelten Abstandswerte können zu Beeinträchtigungen der Funktion führen und beispielsweise störende Warntöne bei der Einparkhilfe oder falsches Vermessen von Parklücken durch den Parklenkassistenten hervorrufen.
Um die Störungen auszublenden, werden bei den Ultraschallsensoren einstellbare Empfindlichkeitskurven, sogenannte statische Schwellwertkurven verwendet, die fahrzeugspezifisch eingestellt werden. Eine Schwellwertkurve besteht aus Amplitudenwerten in Abhängigkeit vom Abstand, d.h. Kurven mit Stützstellen. Die Amplitude eines empfangenen Ultraschallsignals muss oberhalb des in der Schwellwertkurve hinterlegten Wertes liegen, sonst wird das Signal nicht ausgewertet. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich eine Detektion des Bodens durch Einstellung der Schwellwertkurven bei Fahrt auf Schotteruntergrund zu verhindern.
Ferner sind Verfahren bekannt, welche die Schwellwertkurve adaptiv während des Betriebs der Ultraschallsensoren verändern.
Die Druckschrift DE 10 2012 017 667 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer Schwellwertkurve für die Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors, wobei die Schwellwertkurve aus gespeicherten Stützstellen erzeugt wird, welche jeweils durch einen korrespondierenden Amplitudenwert und eine zeitliche Position definiert werden. Eine Startstützstelle und eine Endstützstelle der Schwellwertkurve definieren ein Messzeitfenster, wobei zwischen der Startstützstelle und der Endstützstelle eine erste Stützstelle angeordnet ist, deren zeitliche Position auf einen Sendestartzeitpunkt eines Messsignals festgelegt wird, wobei nach der ersten Stützstelle mindestens eine weitere Stützstelle angeordnet ist, welche den Verlauf der Schwellwertkurve an die Störsignalmuster anpasst. Dabei wird der vom Startzeitpunkt und dem Sendestartzeitpunkt begrenzte erste Abschnitt des Messzeitfensters zur Detektion von Störschall verwendet, während der vom Sendestartzeitpunkt und vom Endzeitpunkt begrenzte zweite Abschnitt zur Detektion von Echoinformation und zur Ausblendung des Störschalls eingesetzt wird.
Die Druckschrift DE 10 2010 034 263 A1 offenbart ein Verfahren zur Erzeugung einer Schwellwertkurve für die Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors, wobei die Schwellwertkurve aus Stützstellen erzeugt wird, welche jeweils durch eine zeitliche Position und einen Amplitudenwert definiert sind. Dabei wird der Amplitudenwert basierend auf dem Verlauf eines auszublendenden Störsignalmusters bestimmt. Um eine Reduzierung der zur Erzeugung der Schwellwertkurve verwendeten Stützstellen und/oder eine verbesserte Anpassung der Schwellwertkurve an ein Störsignalmuster zu ermöglichen, wird die zeitliche Position der jeweiligen Stützstelle als Funktion des Störsignalmusters variiert.
Die EP 1 562 050 B1 zeigt ein Verfahren zur Anpassung eines Schwellwertes einer Detektionseinrichtung. Ein Signalburst mit einer vorgegebenen Pulswiederholfrequenz, einer definierten Burstlänge und einer definierten Signalfrequenz wird gesendet und das empfangene reflektierte Signal wird aufbereitet. Aus dem aufbereiteten Empfangssignal wird eine Empfangssignalmagnitude als Störpegelprobe nach einer ersten vorbestimmten Zeitdauer ab einem Signalburst innerhalb einer vorbestimmten zweiten Zeitdauer, vorzugsweise am Ende des Pulswiederholintervalls bestimmt. Der Schwellwert der Detektionseinrichtung wird dann in Abhängigkeit von der ermittelten Störpegelprobe angepasst.
Die bekannten Verfahren erzeugen daher eine adaptive Empfindlichkeit bzw. Schwellwertkurve mit dem Ziel ein Störsignal auszublenden, damit dieses nicht zu einer fehlerhaften Aktion der Funktion führt, die der Fahrer wahrnehmen kann, wie beispielsweise ein fehlerhafter Warnton der PDC-Funktion. Dabei wird jedoch nicht berücksichtigt, dass durch Anpassung der Empfindlichkeitskurve der Detektionsbereich des Systems, d.h. Field of View, signifikant verändert wird. Eine Ausblendung einer massiven Störung führt somit dazu, dass die Schwellwertkurve äußerst unempfindlich eingestellt wird. Der Fahrer wird in einer solchen Situation zwar nicht von fehlerhaften Aktionen vom System gestört, allerdings ist das System in seiner Funktionalität massiv eingeschränkt. So kann beispielsweise das Rangieren von einem Fahrzeug in einer gestörten Umgebung zur Kollision mit einem Objekt führen, wenn die Empfindlichkeit des Systems so stark herabgesetzt wurde, dass eine Detektion des Objekts nicht mehr möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die adaptive Anpassung der Schwellwertkurve für die Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einer ersten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, wobei zur Ausblendung einer Störung ein Störschwellwert für einen Störabstand während des Betriebs einer vorgegebenen Funktion eines Assistenzsystems ermittelt wird, und für den Ultraschallsensor maximale Schwellwerte als Funktion des Abstandes für die vorgegebene Funktion eines Assistenzsystems festgelegt sind, die Schritte auf:

– Vergleichen des ermittelten Störschwellwerts mit dem entsprechenden maximalen Schwellwert für den Störabstand,
– Verwenden des ermittelten Störschwellwerts als Schwellwert des Ultraschallsensors für den Störabstand zur Ausblendung der Störung, wenn der Störschwellwert kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert für den Störabstand ist, und
– Verwenden des maximalen Schwellwerts für den Störabstand als Schwellwert des Ultraschallsensors, wenn der Störschwellwert größer als der maximale Schwellwert für den Störabstand ist.

Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die adaptive Anpassung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs nicht dazu führt, dass der Ultraschallsensor in einem wichtigen Bereich so unempfindlich eingestellt wird, dass die Ausführbarkeit der Funktion des Assistenzsystems gefährdet ist. Mit anderen Worten, abstandsabhängig wird eine Mindestempfindlichkeit des Ultraschallsensors gewährleistet, die von der adaptiven Anpassung nicht überschrieben werden kann.
In einer zweiten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, wobei zur Ausblendung einer Störung ein Störschwellwert für einen Störabstand während des Betriebs einer vorgegebenen Funktion eines Assistenzsystems ermittelt wird und für den Ultraschallsensor maximale Schwellwerte als Funktion des Abstandes für die vorgegebene Funktion eines Assistenzsystems festgelegt sind, die Schritte auf:

– Vergleichen des ermittelten Störschwellwerts mit dem entsprechenden maximalen Schwellwert für den Störabstand,
– Verwenden des ermittelten Störschwellwerts als Schwellwert des Ultraschallsensors für den Störabstand zur Ausblendung der Störung, wenn der Störschwellwert kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert für den Störabstand ist, und
– Verwenden des ermittelten Störschwellwerts als Schwellwert des Ultraschallsensors für den Störabstand zur Ausblendung der Störung und Informieren des Fahrers über die eingeschränkte Funktionalität des Ultraschallsensors bezüglich der vorgegebenen Funktion, wenn der Störschwellwert größer als der maximale Schwellwert für den Störabstand ist.

Auf diese Weise wird sichergestellt, dass ein Hinweis an den Fahrer erfolgt, wenn aufgrund der adaptiven Einstellung des Ultraschallsensors mittels der Verwendung des Störschwellwerts für den Störabstand die Empfindlichkeit bei einem Überschreiten des maximal zulässigen Schwellwerts für diesen Abstand die Funktion des Assistenzsystems gegebenenfalls nicht mehr zuverlässig arbeiten wird.
Vorzugsweise wird zur Bestimmung der maximalen Schwellwerte des Ultraschallsensors zumindest ein Referenzobjekt und ein zugehöriger Detektionsbereich für die vorgegebene Funktion festgelegt, und in Abhängigkeit vom Abstand werden die maximalen Schwellen ermittelt, um das Referenzobjekt innerhalb des Detektionsbereich ermitteln zu können. Innerhalb des vorgegebenen Messbereichs muss das Referenzobjekt daher detektierbar sein und die entsprechenden maximalen Schwellen, bei denen die Empfindlichkeit des Sensors soweit herabgesetzt wird, dass das Referenzobjekt noch erkennbar ist, werden bestimmt.
Weiter bevorzugt werden die ermittelten maximalen Schwellen für jeden Ultraschallsensor des Kraftfahrzeugs ermittelt und zur späteren Verfügung während des Betriebs der vorgegebenen Funktion des Assistenzsystems gespeichert. Es wird also für jeden Sensor eines Kraftfahrzeugs eine abstandsabhängige Kurve der maximalen Schwellwerte hinsichtlich des Referenzobjekts ermittelt und zur späteren Verwendung abgespeichert.
Vorzugsweise weist das Referenzobjekt eine vorgegebene geometrische Form auf, beispielsweise eine zylindrische Form mit vorgegebenem Durchmesser. Ein zylindrisches Referenzobjekt ist als Pendant zu dem Rohrpfosten eines Verkehrsschildes zu betrachten, welches innerhalb eines vorgegebenen Mindestdetektionsbereichs, beispielsweise für eine Parkassistenz, erkennbar sein muss.
Vorzugsweise werden die maximalen abstandsabhängigen Schwellwerte durch eine akustische Simulation oder durch Messungen am eingebauten Ultraschallsensor des Kraftfahrzeugs ermittelt.
Weiter bevorzugt werden für jeden Ultraschallsensor eine maximale Schwellwertkurve für die Betriebsart "direkte Messung" und eine maximale Schwellwertkurve für die Betriebsart "indirekte Messung" ermittelt und abgelegt, wobei als Funktion der Betriebsart die entsprechenden maximalen Schwellwerte verwendet werden.
Da jeder Ultraschallsensor eines Kraftfahrzeugs üblicherweise unabhängig von den anderen Ultraschallsensoren zum Senden angesteuert wird, misst jeder Ultraschallsensor einerseits direkte Signale, d.h. reflektierte Signale, bei denen der Ultraschallsensor zugleich Sender und Empfänger ist. Dies wird üblicherweise als Betriebsart direkte Messung bezeichnet. Andererseits kann ein Ultraschallsensor auch Signale benachbart angesteuerter Ultraschallsensoren empfangen, was als Betriebsart indirekte Messung bezeichnet und den Fall betrifft, in dem der Ultraschallsensor nicht aktuell als Sender arbeitet, sondern nur als Empfänger fungiert. Dieses Vorgehen ist wichtig, um zwischen den Ultraschallsensoren eines Kraftfahrzeugs keine "Löcher im Gesichtsfeld" entstehen zu lassen. Zum Erreichen einer ununterbrochenen Rundumsicht wird ein Überlappen der auch als "Field of View" bezeichneten Gesichtsfelder der Ultraschallsensoren bewirkt, indem benachbarte Ultraschallsensoren auf Empfang gestellt werden, wenn ein Ultraschallsensor sendet. Durch diese indirekten Messungen werden "Löcher" in der Rundumsicht vermieden.
Da aufgrund der Ansteuerung eines Ultraschallsensors erkennbar ist, ob eine direkte Messung oder eine indirekte Messung erfolgt, werden pro Ultraschallsensor eines Kraftfahrzeugs vorzugsweise zwei maximale Schwellwertkurven ermittelt und abgespeichert, nämlich eine maximale Schwellwertkurve für die Betriebsart direkte Messung, bei der der Ultraschallsensor zugleich Sender und Empfänger ist, und eine maximale Schwellwertkurve für die Betriebsart indirekte Messung, bei der der Ultraschallsensor nur Empfänger ist und ein benachbarter Ultraschallsensor sendet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des im Vorangegangenen beschriebenen Verfahrens eingerichtet und ausgelegt ist, umfasst

– ein Assistenzsystem, dessen Funktionalität auf Daten des Ultraschallsensors basiert,
– eine Einrichtung zur Ermittlung eines Störschwellwerts in einem Störabstand zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit des Ultraschallsensors,
– eine Einrichtung zur Speicherung von maximalen Schwellwerten als Funktion des Abstands,
– eine Einrichtung zum Vergleich der maximalen Schwellwerte mit einem ermittelten Störschwellwert für den Störabstands, und
– eine Einrichtung, welche in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs festlegt, welcher Schwellwert für den Störabstand verwendet wird.

Vorzugsweise verwendet die Einrichtung zur Festlegung des Schwellwerts für den Störabstand den ermittelten Störschwellwert in einer ersten Ausführungsform als Schwellwert des Ultraschallsensors für den Störabstand zur Ausblendung der Störung, wenn der Störschwellwert kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert für den Störabstand ist, und verwendet den maximalen Schwellwert für den Störabstand als Schwellwert des Ultraschallsensors, wenn der Störschwellwert größer als der maximale Schwellwert für den Störabstand ist.
Weiter bevorzugt verwendet die Einrichtung zur Festlegung des Schwellwerts für den Störabstand den ermittelten Störschwellwert als Schwellwert des Ultraschallsensors für den Störabstand zur Ausblendung der Störung, wenn der Störschwellwert kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert für den Störabstand ist, und verwendet den ermittelten Störschwellwert als Schwellwert des Ultraschallsensors für den Störabstand zur Ausblendung der Störung und informiert den Fahrer über die eingeschränkte Funktionalität des Ultraschallsensors bezüglich der vorgegebenen Funktion, wenn der Störschwellwert größer als der maximale Schwellwert für den Störabstand ist.
Weiter bevorzugt weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur Festlegung der Referenzobjekte und deren jeweiliger Mindestreichweite und eine Einrichtung zur Ermittlung der maximalen Schwellwerte als Funktion des Abstands für die betreffenden Referenzobjekte auf.
Weiter bevorzugt sind für jeden Ultraschallsensor maximale Schwellwerte als Funktion des Abstandes für die Betriebsart "direkte Messung" und die Betriebsart "indirekte Messung" in der Einrichtung zur Speicherung von maximalen Schwellwerten als Funktion des Abstands abgelegt. Dadurch wird die Betriebsweise von Ultraschallsensoren am Kraftfahrzeug berücksichtigt, da ein Ultraschallsensor sowohl in der Betriebsart "direkte Messung" als auch in der Betriebsart "indirekte Messung" betrieben werden kann, um eine zusammenhängende Abdeckung des Umfelds des Kraftfahrzeugs sicherzustellen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt
1 ein Beispiel einer statischen Schwellwertkurve eines Ultraschallsensors,
2 ein Blockdiagramm des Verfahrens zur Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors,
3 ein Beispiel des Verlaufs des maximalen Schwellwerts als Funktion des Abstands, und
4 eine Anordnung zur Bestimmung der maximalen Schwellen für ein Referenzobjekt.
1 zeigt eine statische Schwellwertkurve SW_s zur Ausblendung von Störungen, deren Funktionsweise im vorangegangenen bereits kurz beschrieben wurde. Dabei wird eine solche statische Schwellwertkurve SW_s für jeden Ultraschallsensor einzeln im entsprechenden Steuergerät implementiert. Aufgetragen ist in der Grafik der 1 die Schwellwertamplitude A eines Ultraschallsensors als Funktion des Abstands d eines Objekts vom Ultraschallsensor. Die implementierte statische Schwellwertkurve SW_s wird durch eine Anzahl von Schwellwertamplituden A1 bis A7 und deren jeweiligen Stützstellen d1 bis d7 gebildet. Zwischen den Schwellwertamplituden A1 bis A7 wird linear interpoliert, wodurch sich die dargestellte Schwellwertkurve SW_s ergibt. Die Funktionsweise der implementierten Schwellwertkurve SW_s besteht in üblicher Weise darin, dass nur solche reflektierten Ultraschallimpulse als reale Signale wahrgenommen werden, die für den jeweiligen Abstand d oberhalb der Schwellwertkurve SW_s liegen.
Der Bereich d1 bis d2 wird als Ultranahbereich des Ultraschallsensors bezeichnet und reicht beispielsweise von d1 = 0 cm bis d2 = 3 cm. Da in diesem Ultranahbereich aufgrund der geringen Zeitauflösung bei Annäherung an d1 mit Störungen zu rechnen ist, wird für d1 üblicherweise ein sehr hoher Schwellwert A1 gewählt.
Im Bereich d2 bis d3, der als Nahbereich bezeichnet wird und von d2 = 3 cm bis d3 = 50 cm reicht, sind die beiden Amplitudenwerte A2 und A3 auf einem mittleren Niveau, um beispielsweise bei einem Einparkvorgang genaue Informationen über das Umfeld des Kraftfahrzeuges zu erhalten. Da bei einem derartigen Einparkvorgang das Fahrzeug üblicherweise mit geringer Geschwindigkeit bewegt wird, sodass nur wenig Störungen zu erwarten sind, und auch kleine Objekte detektiert werden müssen, wird der für ein reflektiertes Signal zu überwindende Schwellwert üblicherweise relativ niedrig angesetzt.
Im mittleren Bereich d4 = 60 cm bis d5 = 90 cm werden üblicherweise hohe Schwellwerte A4 und A5 verwendet, um während der Fahrt Störungen durch einen Schotterbelag der Fahrbahn ausfiltern zu können. Mit anderen Worten, in diesem mittleren Bereich sind die Ultraschallsensoren relativ unempfindlich.
Im Fernbereich, der von d6 = 100 cm bis d7 = 250 cm und darüber hinaus reicht, werden die Schwellwerte A6 und A7 wieder abgesenkt, um eine hohe Empfindlichkeit zu erreichen, da im Fernbereich Störungen aufgrund eines Schotterbelages der Fahrbahn zu schwach sind und daher nicht mehr ins Gewicht fallen.
Die im Beispiel der 1 genannten Abstandswerte für die Stützstellen d1 bis d7 sind nur beispielhaft zu verstehen und sind eine Funktion des Ultraschallsensors sowie der betrachteten Assistenzfunktion.
2 zeigt in schematischer Darstellung, wie bei einer adaptiven Einstellung der abstandsabhängigen Empfindlichkeit des Ultraschallsensors sichergestellt wird, dass Referenzobjekte erkannt werden. Zu dieser Sicherstellung findet eine adaptive Einstellung der abstandsabhängigen Empfindlichkeit durch Anpassung einer Stützstelle der Schwellwertkurve während des Betriebs, z.B. bei aktiver Funktion und bei Auftreten eines Störsignals, nur dann statt, sofern der Schwellwert zur Ausblendung der Störung kleiner oder gleich dem entsprechenden maximalen Schwellwert zur Detektion des Referenzobjekts innerhalb der Mindestdetektionsreichweite ist.
Im Block B1 werden Referenzobjekte und die zugehörigen Mindestdetektionsreichweiten für die verwendete Funktion festgelegt, die von der Funktion innerhalb der festgelegten Mindestreichweite während des Betriebs der verwendeten Funktion unter allen Umständen detektierbar sein müssen.
Im Block B2 werden anhand von Akustik-Simulationen oder realen Messungen der Ultraschallsensoren in Abhängigkeit vom Abstand d die maximalen Schwellen A_m ermittelt, bei denen das Referenzobjekt durchgehend innerhalb des vorgegebenen Detektionsbereichs ermittelt werden kann.
Die ermittelten maximalen Schwellen A_m(d) werden im Block B3 für jeden Ultraschallsensor des Fahrzeugs als Funktion des Anstands d abgelegt, beispielsweise im entsprechenden Steuergerät. Für jeden Ultraschallsensor wird daher eine Funktion maximaler Schwellwerte A_m(d) für vorgegebene Stützstellen d_mi, i = 1, ..., n, im Block B3, d.h. im Steuergerät, gespeichert. Insbesondere können für jeden Ultraschallsensor zwei maximale Schwellwertkurven als Funktion des Abstandes abgelegt sein, nämlich eine maximale Schwellwertkurve für eine direkte Messung und eine maximale Schwellwertkurve für eine indirekte Messung. Da das weitere Vorgehen nicht von der Art der Messung abhängig ist, wird allgemein nur die Funktion A_m(d) maximaler Schwellwerte betrachtet.
Im Betrieb einer Funktion eines Assistenzsystems, beispielsweise der Funktion "Einparkhilfe", erfolgt im Block B4 eine Ermittlung eines abstandsabhängigen Störschwellwerts A_Stör(d_Stör) zur adaptiven Ausblendung einer im Abstand d_Stör auftretenden Störung aus dem Signal des Ultraschallsensors.
Um ein sicheres Verhalten der im Betrieb befindlichen Funktion gewährleisten zu können, erfolgt im Block B5 ein Vergleich zwischen dem ermittelten abstandsabhängigen Störschwellwert A_Stör(d_Stör) und dem maximal zulässigen maximalen Schwellwert A_m(d_Stör) zur Detektion eines vorgegebenen Referenzobjekts im Abstand d_Stör der Störung für den Ultraschallsensor. Mit anderen Worten, im Block B5 erfolgt der folgende Vergleich: A_Stör(d_Stör) ≤ A_m(d_Stör)
Führt der Vergleich zu einem positiven Ergebnis – Verzweigung "J" – so wird im Block B6 für den Störabstand d_Stör der Störschwellwert A_Stör(d_Stör) zur adaptiven Einstellung des jeweiligen Ultraschallsensors im Steuergerät des Fahrzeugs verwendet.
Im Fall eines negativen Ausgangs des Vergleichs im Blocks B5 – Verzweigung "N" – wird im Block B7 der maximale Schwellwert A_m(d_Stör) für den Störabstand d_Stör im Steuergerät verwendet, um die Funktionalität der Funktion für diesen Abstand sicherzustellen.
Alternativ ist es möglich im Block B7 den Störschwellwert A_Stör(d_Stör) für den Störabstand d_Stör zu verwenden und den Fahrer gleichzeitig auf die mangelnde Sensitivität, d.h. Empfindlichkeit, der Ultraschallsensorik hinzuweisen, so dass dem Fahrer die eingeschränkte Funktionalität bewusst ist.
3 zeigt ein Beispiel einer Schwellwertkurve SW_m der maximalen Schwellwerte A_m1 bis A_m4 zur Detektion eines vorgegebenen Referenzobjekts innerhalb einer vorgegebenen Mindestreichweite für einen Ultraschallsensor, wobei die Amplitude A_m der maximalen Schwellwerte als Funktion des Abstandes d aufgetragen ist. Zur Ermittlung der Kurve SW_m der maximalen Schwellwerte A_m werden für die verwendete Funktion, also beispielsweise für die Funktion "Einparkhilfe", Referenzobjekte festgelegt, die von der Funktion mit einer definierten Mindestreichweite während des Betriebs unter allen Umständen, also auch in einer gestörten Umgebung, detektiert werden müssen. Als Beispiel eines derartigen Referenzobjekts ist ein Rohr mit einem Durchmesser von 75 mm gemäß ISO 17386, welches unter allen Umständen vom Ultraschallsensor mit einer Mindestdetektionsreichweite von beispielsweise 60 cm detektiert werden muss.
Aufgrund des Ausblendens von Störungen im Ultranahbereich von d_m1 bis d_m2 wird die maximale Amplitude A_m1 für d_m1 = 0 cm groß gewählt, damit eine adaptive Anpassung an Störungen möglich ist, ohne dass der adaptiv ermittelte Störschwellwert durch den maximal möglichen Schwellwert A_m1 eingeschränkt werden würde. Im Ultranahbereich fällt der maximale Schwellwert dann linear auf den nachfolgend beschriebenen Wert für den Beginn d_m2 des Nahbereichs ab.
Anhand von Akustik-Simulationen oder realen FoV-Messungen (FoV = Field of View) werden in Abhängigkeit vom Abstand d die maximalen Amplituden A_m ermittelt, an denen der Ultraschallsensor das Referenzobjekt durchgehend innerhalb des vorgegebenen Detektionsbereichs ermitteln kann. Dies bedeutet im Fall des Nahbereichs des Beispiels der 3, dass innerhalb des Bereichs von d_m2 = 10 cm bis d_m3 = 60 cm eine maximale Schwellwertamplitude A_m2 = A_m3 ermittelt wird, bei der das genannte Referenzobjekt mit einem Durchmesser von 75 mm durchgängig detektiert wird, wobei die Detektion insbesondere am äußeren Rand d_m3 des Nahbereichs möglich sein muss. Mit anderen Worten, die Amplitude eines reflektierte Signals des Referenzobjekts "Normrohr" liegt oberhalb der maximalen Amplitude A_m2 = A_m3.
Der Störschwellwert A_Stör einer adaptive Ausblendung einer Störung innerhalb des Nahbereichs sollte daher kleiner als der maximale Schwellwert für diesen Nahbereich sein, denn anderenfalls könnte eine Verwendung eines Störschwellwertes A_Stör größer als der maximale Schwellwert A_m2 bzw. A_m3 dazu führen, dass in diesem Bereich das Referenzobjekt "Normrohr" nicht mehr erkannt wird.
Im mittleren Bereich und im nachfolgenden Fernbereich, der beim Abstand d_m4 = 70 cm beginnt und bis zu 2,5 m oder darüber hinaus reicht, wird als maximaler Amplitude A_m4 wieder ein relativ großer Wert gewählt, da es für die Funktion '"Einparken" in diesem Fall nicht darauf ankommt, ob das Referenzobjekt "Normrohr" unter allen Umständen erkannt werden muss. Daher ist es zulässig, dass bei einer adaptiven Anpassung an eine Störung die Störungsamplitude relativ groß sein kann, ohne dass sie bei der adaptiven Anpassung begrenzt werden muss.
Wird für den Bereich größer d_m3 in 3 noch verlangt, dass ein weiteres Referenzobjekt, beispielsweise ein Rohr mit einem Durchmesser von 300 mm für eine Mindestdetektionsreichweite von 1,5 m erkannt werden muss, so wird der Verlauf der Schwellwertkurve SW_m der maximalen Schwellwerte einen anderen Verlauf nehmen als den in der 3 gezeigten.
Wie bereits erwähnt, sind die angegebenen Werte für die Abstände des Ultranahbereichs, des Nahbereichs, des mittleren Bereichs und des Fernbereichs nur beispielhaft zu verstehen und sind eine Funktion der betrachteten Funktion des Assistenzsystems.
4 zeigt eine Darstellung einer möglichen Bestimmung der maximalen Schwellwerte A_m(d). Dabei wird ein an einem Kraftfahrzeug 1 angeordneter Ultraschallsensor 2, in diesem Fall einer der rückwärtigen Sensoren, anhand eines Referenzobjekts 3 für variable Abstände d und Winkel durchgemessen und ermittelt, bei welchem Schwellwert für einen vorgegebenen Abstand d der Ultraschallsensor 2 gerade noch ein vom Referenzobjekt 3 reflektiertes Signal erfassen kann. Als Referenzobjekt kann beispielsweise ein Rohr mit einem Durchmesser von 75 mm eingesetzt werden, der beispielsweise für eine Mindestreichweite von 100 cm erkannt werden muss.
Bezugszeichenliste

SW_s: statische Schwellwertkurve
d: Abstand
d1–d7: Abstandsstützpunkte 1–7
A: Amplitude
A1–A7: Schwellwertamplituden 1–7
SW_m: Graph der maximalen Schwellwerte
A_m1: maximale Amplitude 1
A_m2: maximale Amplitude 2
A_m3: maximale Amplitude 3
A_m4: maximale Amplitude 4
d_m1: Abstandsstützpunkt für A_m1
d_m2: Abstandsstützpunkt für A_m2
d_m3: Abstandsstützpunkt für A_m3
d_m4: Abstandsstützpunkt für A_m4
B1: Festlegung Referenzobjekt und der Mindestreichweite
B2: Ermittlung der maximalen Schwellwerte als Funktion des Abstands
B3: Speicherung der ermittelten maximalen Schwellwerte
B4: Ermittlung abstandsabhängige Störungsschwellwerte
B5: Vergleich maximaler Schwellwert und Störungsschwellwert
B6: Verwendung des Störungsschwellwerts
B7: Verwendung des maximalen Schwellwerts
1: Kraftfahrzeug
2: Ultraschallsensor
3: Referenzobjekt "Normrohr"

Claims

Verfahren zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors (2) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei zur Ausblendung einer Störung ein abstandsabhängiger Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) während des Betriebs einer vorgegebenen Funktion eines Assistenzsystems ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für den Ultraschallsensor (2) maximale Schwellwerte (A_m) als Funktion des Abstandes d für die vorgegebene Funktion eines Assistenzsystems festgelegt sind, ein Vergleich des ermittelten Störschwellwerts (A_Stör(d-Stör)) mit dem entsprechenden maximalen Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) durchgeführt wird, der ermittelte Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) für den Störabstand (d_Stör) zur Ausblendung der Störung verwendet wird, wenn der Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) ist, und der maximale Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) verwendet wird, wenn der Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) größer als der maximale Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) ist.
Verfahren zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors (2) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei zur Ausblendung einer Störung ein abstandsabhängiger Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) während des Betriebs einer vorgegebenen Funktion eines Assistenzsystems ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für den Ultraschallsensor (2) maximale Schwellwerte (A_m) als Funktion des Abstandes (d) für die vorgegebene Funktion eines Assistenzsystems festgelegt sind, ein Vergleich des ermittelten Störschwellwerts (A_Stör(d_Stör)) mit dem entsprechenden maximalen Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) durchgeführt wird, der ermittelte Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) für den Störabstand (d_Stör) zur Ausblendung der Störung verwendet wird, wenn der Störschwellwert (A_Stör(D_Stör)) kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) ist, und der ermittelte Störschwellwert (A_Stör(D-Stör) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) für den Störabstand (d_Stör) zur Ausblendung der Störung verwendet wird und der Fahrer über die eingeschränkte Funktionalität des Ultraschallsensors bezüglich der vorgegebenen Funktion informiert wird, wenn der Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) größer als der maximale Schwellwert für den Störabstand ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der maximalen Schwellwerte (A_m(d)) des Ultraschallsensors (2) zumindest ein Referenzobjekt (3) und ein zugehöriger Detektionsbereich für die vorgegebene Funktion festgelegt wird, und in Abhängigkeit vom Abstand (d) die maximalen Schwellen (A_m) ermittelt werden, um das Referenzobjekt (3) innerhalb des Detektionsbereich ermitteln zu können.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten maximalen Schwellen (A_m(d)) für jeden Ultraschallsensor (2) des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt und zur späteren Verfügung während des Betriebs der vorgegebenen Funktion gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzobjekt (3) eine vorgegebene geometrische Form, insbesondere eine zylindrische Form mit vorgegebenem Durchmesser, aufweist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximalen abstandsabhängigen Schwellwerte (A_m(d)) durch eine akustische Simulation oder einmalig durch Messungen am eingebauten Ultraschallsensor (2) des Kraftfahrzeugs (1) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Ultraschallsensor eine maximale Schwellwertkurve (SW_m) für die Betriebsart "direkte Messung" und eine maximale Schwellwertkurve (SW_m) für die Betriebsart "indirekte Messung" ermittelt und abgelegt wird, wobei als Funktion der Betriebsart die entsprechenden maximalen Schwellwerte (A_m) verwendet werden.
Vorrichtung zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit eines Ultraschallsensors (2) eines Kraftfahrzeugs (1), wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche eingerichtet und ausgelegt ist, mit einem Assistenzsystem, dessen Funktionalität auf Daten des Ultraschallsensors (2) basiert, und eine Einrichtung (B4) zur Ermittlung eines Störschwellwerts (A_Stör(d_Stör)) in einem Störabstand (d_Stör) zur adaptiven Einstellung der Empfindlichkeit des Ultraschallsensors (2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (B3) zur Speicherung von maximalen Schwellwerten (A_m(d)) als Funktion des Abstands (d), eine Einrichtung (B5) zum Vergleich der maximalen Schwellwerte (A_m(d_Stör)) mit einem ermittelten Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör), und eine Einrichtung (B6, B7), welche in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs festlegt, welcher Schwellwert (A_m(d_Stör), A_Stör(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (B6, B7) zur Festlegung des Schwellwerts für den Störabstand (d_Stör) den ermittelten Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) für den Störabstand (d_Stör) zur Ausblendung der Störung verwendet, wenn der Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) ist, und den maximalen Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) verwendet, wenn der Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) größer als der maximale Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (B6, B7) zur Festlegung des Schwellwerts für den Störabstand den ermittelten Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) für den Störabstand zur Ausblendung der Störung verwendet, wenn der Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) kleiner oder gleich dem maximalen Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) ist, und den ermittelten Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) als Schwellwert des Ultraschallsensors (2) für den Störabstand (d_Stör) zur Ausblendung der Störung verwendet und den Fahrer über die eingeschränkte Funktionalität des Ultraschallsensors bezüglich der vorgegebenen Funktion informiert, wenn der Störschwellwert (A_Stör(d_Stör)) größer als der maximale Schwellwert (A_m(d_Stör)) für den Störabstand (d_Stör) ist
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung (B1) zur Festlegung der Referenzobjekte (3) und deren jeweiliger Mindestreichweite und eine Einrichtung (B2) zur Ermittlung der maximalen Schwellwerte (A_m(d)) als Funktion des Abstands (d) für die betreffenden Referenzobjekte (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Ultraschallsensor maximale Schwellwerte (A_m(d)) als Funktion des Abstands (d) für die Betriebsart "direkte Messung" und die Betriebsart "indirekte Messung" in der Einrichtung (B3) zur Speicherung von maximalen Schwellwerten (A_m(d)) als Funktion des Abstands (d) abgelegt sind.