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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Ultraschallsensor des Kraftfahrzeugs in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird, wobei in dem ersten Betriebsmodus mittels des Ultraschallsensors ein erstes Ultraschallsignal ausgesendet wird und das Objekt anhand des von dem Objekt reflektierten ersten Ultraschallsignals erfasst wird, wobei zum Aussenden des ersten Ultraschallsignals eine Membran des Ultraschallsensors mit einer ersten Frequenz angeregt wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem.
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Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf die Erfassung von Objekten im Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs. Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Objekte mit Hilfe von Ultraschallsensoren zu erfassen. Zu diesem Zweck können beispielsweise mehrere Ultraschallsensoren verwendet werden, die im Frontbereich und im Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Zum Erfassen der Objekte wird zunächst mit den Ultraschallsensoren während einer Sendephase ein Ultraschallsignal ausgesendet. Dazu wird eine Membran des Ultraschallsensors mit einem entsprechenden Wandlerelement zu mechanischen Schwingungen angeregt. In einer anschließenden Empfangsphase werden die von den Objekten reflektierten Ultraschallsignale empfangen. Um die Signale während der Empfangsphase bewerten zu können, werden diese mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass nur tatsächliche Echos des Ultraschallsignals berücksichtig werden und Reflexionen des Ultraschallsignals beziehungsweise sogenannte Bodenechos ausgeblendet werden.
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Bei Sensorsystemen beziehungsweise Fahrerassistenzsystemen, die Ultraschallsensoren aufweisen, stellt die Detektion von niedrigen Hindernissen eine Herausforderung dar. Während der Empfangsphase der Ultraschallsensoren werden die Schwellwerte der Ultraschallsensoren relativ hoch eingestellt, um die Bodenechos ausblenden zu können. Dies bringt aber den Nachteil mit sich, dass verhältnismäßig niedrige Hindernisse oft nicht berücksichtigt werden, da diese vergleichbare Echosignale aufweisen wie die Bodenechos. Dies kann dazu führen, dass niedrige Objekte nicht erkannt werden und somit eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug und einem niedrigen Objekt erfolgen kann.
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Hierzu ist in der
DE 38 06 847 A1 eine Abstandsmesseinrichtung zur berührungslosen Abstandsmessung beschrieben. Dabei werden mit einem Ultraschallsensor um bestimmte Zeitabstände versetzt Ultraschallsignale mit wenigstens zwei unterschiedlichen Ultraschallfrequenzen ausgesendet. Besonders vorteilhaft kann die Messung mit Ultraschallsignalen unterschiedlicher Frequenzen bei einer Messeinrichtung nach dem Echoprinzip verwendet werden. Hierbei ist die Dopplerverschiebung zwischen Sende- und Empfangsfrequenz praktisch vernachlässigbar, sodass mit schmalbandigen Empfangsverstärkern gearbeitet werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie insbesondere niedrige Hindernisse in dem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Ultraschallsensors zuverlässiger erfasst werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird ein Ultraschallsensor des Kraftfahrzeugs in einem ersten Betriebsmodus betrieben. In diesem ersten Betriebsmodus wird mittels des Ultraschallsensors ein erstes Ultraschallsignal ausgesendet und das Objekt anhand des von dem Objekt reflektierten, ersten Ultraschallsignals erfasst. Dabei ist es vorgesehen, dass zum Aussenden des ersten Ultraschallsignals eine Membran des Ultraschallsensors mit einer ersten Frequenz angeregt wird. Falls eine vorbestimmte Fahrsituation erkannt wird, wird der Ultraschallsensor zumindest zeitweise in einem zweiten Betriebsmodus betrieben, wobei in dem zweiten Betriebsmodus mittels des Ultraschallsensors ein zweites Ultraschallsignal ausgesendet wird und das Objekt anhand des von dem Objekt reflektierten, zweiten Ultraschallsignals erfasst wird. Hierbei ist es vorgesehen, dass zum Aussenden des zweiten Ultraschallsignals die Membran des Ultraschallsensors mit einer von der ersten Frequenz verschiedenen, zweiten Frequenz angeregt wird.
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Vorliegend sollen ein oder mehrere Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines Ultraschallsensors erfasst beziehungsweise erkannt werden. Der Ultraschallsensor kann beispielsweise an oder hinter einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Standardmäßig wird der Ultraschallsensor in dem ersten Betriebsmodus betrieben. Dies stellt insbesondere den Normalbetrieb des Ultraschallsensors dar. Hierzu wird die Membran des Ultraschallsensors mit einer ersten Frequenz angeregt. Die Membran des Ultraschallsensors kann beispielsweise aus Aluminium gebildet sein und im Wesentlich topfförmig ausgebildet sein. Zum Anregen der Membran beziehungsweise eines Bodens der Membran wird ein entsprechendes Wandlerelement, beispielsweise ein piezoelektrisches Element, verwendet, welches mit der Membran beziehungsweise einem Membranboden gekoppelt ist. Durch die Anregung der Membran mittels des Wandlerelements wird die Membran in mechanischen Schwingungen versetzt. In dem ersten Betriebsmodus kann die Membran beispielsweise mit einer Frequenz betrieben werden, die etwa 50 kHz beträgt. Das erste Ultraschallsignal wird während einer Sendephase ausgesendet.
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In einer anschließenden Empfangsphase des Ultraschallsensors wird die Membran nicht zu mechanischen Schwingungen angeregt. Hierbei wird überprüft, ob ein Echo des ersten Ultraschallsignals beziehungsweise das reflektierte, erste Ultraschallsignal empfangen wird. Dabei wird bestimmt, ob die Membran des Ultraschallsensors infolge des reflektierten, ersten Ultraschallsignals zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Falls das Echo des ersten Ultraschallsignals empfangen wird, kann davon ausgegangen werden, dass sich ein Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindet. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des ersten Ultraschallsignals und dem Empfangen des reflektierten, ersten Ultraschallsignals kann dann der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor beziehungsweise dem Kraftfahrzeug und dem Objekt bestimmt werden.
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Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass überprüft wird, ob eine vorbestimmte Fahrsituation vorhanden ist. Es kann auch überprüft werden, ob eine von mehreren vorbestimmten Fahrsituationen aktuell vorhanden ist. Diese Fahrsituation beschreibt insbesondere die Bewegung des Kraftfahrzeugs in dem Umgebungsbereich. Beispiele für vorbestimmte Fahrsituationen werden nachfolgend näher erläutert. Falls diese vorbestimmte Fahrsituation erkannt wird, wird der Ultraschallsensor zumindest zeitweise in einem zweiten Betriebsmodus betrieben. Während des zweiten Betriebsmodus wird mit dem Ultraschallsensor ein zweites Ultraschallsignal ausgesendet und das Objekt anhand des von dem Objekt reflektierten, zweiten Ultraschallsignals erfasst. Während des zweiten Betriebsmodus wird die Membran des Ultraschallsensors mit einer zweiten Frequenz angeregt, die sich von der ersten Frequenz unterscheidet. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Membran während des ersten Betriebsmodus, insbesondere während der Sendephasen, nur mit der ersten Frequenz angeregt wird. Während des zweiten Betriebsmodus ist es vorgesehen, dass die Membran des Ultraschallsensors, insbesondere während der Sendephasen, nur mit der zweiten Frequenz angeregt wird. Dadurch, dass die Membran des Ultraschallsensors während des zweiten Betriebsmodus mit einer anderen Frequenz angeregt wird, verändert sich die Richtcharakteristik beziehungsweise die Senderichtcharakteristik des Ultraschallsensors. Die Richtcharakteristik des Ultraschallsensors gibt den Detektionsbereich vor, in dem mit dem Ultraschallsensor Objekte erfasst werden können. Somit kann der Detektionsbereich des Ultraschallsensors an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden und somit kann erreicht werden, dass das Objekt zuverlässig erfasst werden kann.
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Bevorzugt ist die zweite Frequenz, mit der die Membran in dem zweiten Betriebsmodus angeregt wird, geringer als die erste Frequenz. Wenn der Ultraschallsensor in dem zweiten Betriebsmodus mit einer zweiten Frequenz anregt wird, die im Vergleich zur ersten Frequenz geringer ist, kann der Detektionsbereich des Ultraschallsensors aufgeweitet werden. Der Detektionsbereich kann sich ausgehend von dem Ultraschallsensor im Wesentlichen kegelförmig erstrecken. Der Detektionsbereich ist also während des zweiten Betriebsmodus in einer Richtung senkrecht zu einer Hauptsenderichtung des Ultraschallsensors breiter. Dies ermöglicht es, während des zweiten Betriebsmodus niedrige Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zuverlässig zu erkennen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Ultraschallsensor in dem zweiten Betriebsmodus derart betrieben, dass ein Schalldruckpegel des zweiten Ultraschallsignals einem Schalldruckpegel des ersten Ultraschallsignals in dem ersten Betriebsmodus entspricht. Mit anderen Worten soll der Ultraschallsensor sowohl in dem ersten Betriebsmodus als auch in dem zweiten Betriebsmodus jeweils ein Ultraschallsignal mit einem ähnlichen Schalldruckpegel ausgeben. Wenn beispielsweise der Ultraschallsensor in dem zweiten Betriebsmodus mit der zweiten Frequenz angeregt wird, die geringer als die erste Frequenz ist, hat dies üblicherweise zur Folge, dass der Schalldruckpegel des zweiten Ultraschallsignals im Vergleich zum Schalldruckpegel des ersten Ultraschallsignals geringer ist. Durch die Anpassung des Schalldruckpegels derart, dass sich die Schalldruckpegel in den jeweiligen Betriebsmodi im Wesentlichen entsprechen, kann das Objekt in jedem Betriebsmodus mit der gleichen Zuverlässigkeit bestimmt werden. Ferner wird es ermöglicht, dass die jeweiligen Signale, die auf Grundlage der reflektierten Ultraschallsignale bestimmt werden, miteinander verglichen werden können.
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Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass eine elektrische Energie, mit der ein Wandlerelement zum Anregen der Membran versorgt wird, in dem zweiten Betriebsmodus im Vergleich zum ersten Betriebsmodus angepasst wird. Wie bereits erläutert, kann ein Wandlerelement, insbesondere ein piezoelektrisches Element, vorgesehen sein, um die Membran in den jeweiligen Betriebsmodi anzuregen. Um den Schalldruckpegel anzupassen, kann die elektrische Spannung, die an dem Wandlerelement angelegt wird und/oder der elektrische Strom, der durch das Wandlerelement fließt, angepasst werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise in einer Steuereinrichtung, mittels welcher der Ultraschallsensor angesteuert wird, eine entsprechende Tabelle hinterlegt sein. Diese Tabelle kann die elektrische Spannung und/oder den elektrischen Strom für den Betrieb des Wandlerelements in Abhängigkeit von der Frequenz, mit der die Membran angeregt wird, beschreiben. Auf diese Weise kann der Schalldruckpegel auf einfache Weise angepasst werden.
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In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass als die vorbestimmte Fahrsituation eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in Richtung eines niedrigen Hindernisses, welches eine geringere Höhe als eine Einbauhöhe des Ultraschallsensors aufweist, erkannt wird. Als die vorbestimmte Fahrsituation kann also erkannt werden, dass sich das Kraftfahrzeug einem niedrigen Hindernis nähert. Als niedriges Hindernis wird vorliegend insbesondere ein Hindernis verstanden, dessen Höhe geringer ist als die Einbauhöhe des Ultraschallsensors. Wenn sich das Kraftfahrzeug auf dieses niedrige Hindernis zu bewegt, kann es der Fall sein, dass das niedrige Hindernis quasi unter dem Detektionsbereich hindurchtaucht und ab einem bestimmten Abstand nicht mehr erkannt werden kann. Der Grund hierfür ist, dass der Detektionsbereich des Ultraschallsensors im Wesentlichen kegelförmig beziehungsweise kegelstumpfförmig ausgehend von dem Ultraschallsensor ausgebildet ist. Wenn der Ultraschallsensor bei der Annäherung an dieses niedrige Hindernis in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird und hierbei die Membran mit einer geringeren Frequenz betrieben wird, kann erreicht werden, dass dieses niedrige Hindernis erkannt werden kann. Dies verhindert zuverlässig eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug und dem niedrigen Hindernis.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als die vorbestimmte Fahrsituation ein Einparkvorgang des Kraftfahrzeugs erkannt. Diese vorbestimmte Fahrsituation kann beispielsweise daran erkannt werden, dass ein Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs einen zumindest semi-autonomen Einparkvorgang durchführt. Die vorbestimmte Fahrsituation kann auch erkannt werden, falls eine freie Parklücke erkannt wird. Hierbei kann sich die Situation ergeben, dass das Kraftfahrzeug nach dem Erkennen der Parklücke in die Parklücke eingeparkt werden soll. Während des Einparkvorgangs kann der Ultraschallsensor in den zweiten Betriebsmodus überführt werden. Dies ermöglicht es, ein niedriges Objekt, beispielsweise einen Bordstein, während der Annäherung des Kraftfahrzeugs an das Objekt zuverlässig zu erkennen. Auf diese Weise kann eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt verhindert werden. Weiterhin sind Einparkvorgänge bekannt, bei denen das Kraftfahrzeug beziehungsweise zumindest ein Rad des Kraftfahrzeugs auf den Bordstein hinauf bewegt wird. Wenn hier der Ultraschallsensor in dem zweiten Betriebsmodus mit einer geringeren Frequenz betrieben wird, kann der Bordstein zuverlässig erkannt werden und das Einparkmanöver zuverlässig durchgeführt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird als die vorbestimmte Fahrsituation eine Bewegung des Kraftfahrzeugs in Richtung einer Garage erkannt. Die Garage kann einen oder mehrere Stellplätze für das Kraftfahrzeug umfassen. Die Garage kann grundsätzlich abschließbar oder auch nicht verschließbar sein. Bei der Garage kann es sich beispielsweise auch um eine Duplexgarage handeln. Bevorzugt handelt es sich bei der Garage um eine Einzelgarage oder um eine Doppelgarage. Die Garage kann Wände und ein Dach aufweisen. Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Garage eine Tür oder ein Tor aufweist. Wenn das Kraftfahrzeug in die Garage hinein bewegt wird, kann es der Fall sein, dass innerhalb der Garage niedrige Hindernisse angeordnet sind, die sich beispielsweise auf dem Boden der Garage befinden und dort abgestellt sind. Um nun derartige Hindernisse zuverlässig erkennen zu können, ist es vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug in dem zweiten Betriebsmodus mit einer niedrigeren Frequenz betrieben wird und somit der Detektionsbereich aufgeweitet wird. Damit können bei der Einfahrt in die Garage und beim Bewegen des Kraftfahrzeugs in der Garage zuverlässig Hindernisse erkannt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Ultraschallsensor nach dem Erkennen der vorbestimmten Fahrsituation alternierend in dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird. Dies bedeutet insbesondere, dass der Ultraschallsensor nach dem Erkennen der vorbestimmten Fahrsituation zunächst eine vorbestimmte zeitliche Dauer in dem zweiten Betriebsmodus und anschließend eine vorbestimmte zeitliche Dauer in dem ersten Betriebsmodus, dann eine vorbestimmte zeitliche Dauer in dem zweiten Betriebsmodus und so weiter betrieben wird. Somit können Hindernisse unterschiedlicher Höhen zuverlässig erkannt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn anhand des reflektierten, ersten Ultraschallsignals ein erster Abstandswert bestimmt wird, anhand des reflektierten, zweiten Ultraschallsignals ein zweiter Abstandswert bestimmt wird und die Höhe des Objekts anhand des ersten und des zweiten Abstandswerts bestimmt wird. Dabei beschreiben der erste Abstandswert und der zweite Abstandswert jeweils einen Abstand zwischen dem Ultraschallsensor beziehungsweise dem Kraftfahrzeug und dem Objekt. Anhand des ersten und des zweiten Abstandswerts kann beispielsweise auf Grundlage von Triangulation die Höhe des Objekts bestimmt werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erkennung beziehungsweise Charakterisierung des Objekts beziehungsweise Hindernisses.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Ultraschallsensor nach dem Erkennen der vorbestimmten Fahrsituation zunächst in einem dritten Betriebsmodus betrieben, bei welchem die Membran des Ultraschallsensors mit einer dritten Frequenz angeregt wird, anschließend wird der Ultraschallsensor in dem ersten Betriebsmodus betrieben und anschließend wird der Ultraschallsensor in dem zweiten Betriebsmodus betrieben. Wenn die vorbestimmte Fahrsituation erkannt wird, kann der Ultraschallsensor zunächst in einen dritten Betriebsmodus überführt werden. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Membran des Ultraschallsensors mit einer dritten Frequenz angeregt wird. Diese dritte Frequenz kann höher als die Anregungsfrequenz im ersten Betriebsmodus sein. Anschließend daran kann der Ultraschallsensor in dem zweiten Betriebsmodus und schließlich kann der Ultraschallsensor in dem zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Wenn sich das Kraftfahrzeug beispielsweise an ein niedriges Hindernis annähert, kann die Membran in dem dritten Betriebsmodus mit einer höheren Frequenz betrieben werden. Damit wird der Detektionsbereich des Ultraschallsensors schmaler und das noch weit entfernte niedrige Objekt kann somit zuverlässig erfasst werden. Im Anschluss daran wird der Ultraschallsensor in den ersten Betriebsmodus beziehungsweise den Standardbetrieb überführt. Hier befindet sich das Kraftfahrzeug bereits näher an dem niedrigen Hindernis, wodurch dieses zuverlässig erkannt werden kann. Wenn sich das Kraftfahrzeug verhältnismäßig nahe an dem niedrigen Hindernis befindet, kann der Ultraschallsensor an den zweiten Betriebsmodus überführt werden. Hierbei wird die Membran mit der niedrigen Frequenz angeregt, wodurch der Detektionsbereich aufgeweitet wird. Somit kann der Betriebsmodus des Ultraschallsensors an die Entfernung des Kraftfahrzeugs zu dem Hindernis angepasst werden.
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In einer Ausführungsform wird die vorbestimmte Fahrsituation anhand des reflektierten, ersten Ultraschallsignals und/oder anhand von Daten eines weiteren Umfeldsensors und/oder anhand von Daten eines Navigationssystems erkannt. Es kann vorgesehen sein, dass die vorbestimmte Fahrsituation auf Grundlage der Messung des Ultraschallsensors selbst erkannt wird. Weiterhin können die Daten von weiteren Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Bei den Umfeldsensoren kann es sich beispielsweise um eine Kamera, eine Lidar-Sensor, einen Laserscanner, einen Radarsensors oder dergleichen handeln. Diese Umfeldsensoren dienen insbesondere dazu, den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erkennen. Somit können beispielsweise Objekte und insbesondere niedrige Objekte in dem Umgebungsbereich erkannt werden. Ferner können beispielsweise Garagen anhand ihrer äußeren Form erkannt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Garagen anhand ihrer Wände erkannt werden. Weiterhin können die Daten eines Navigationssystems herangezogen werden. Beispielsweise kann die aktuelle Position des Kraftfahrzeugs mit Hilfe eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems ermittelt werden. Diese Positionsdaten können mit einer digitalen Karte abgeglichen werden. Somit kann beispielsweise bestimmt werden, ob das Kraftfahrzeug in Richtung einer Garage bewegt wird. Beispielweise kann erkannt werden, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs das Kraftfahrzeug in die eigene Garage manövriert, wenn sich das Kraftfahrzeug in der Nähe der Heimatadresse befindet. Auf diese Weise kann die vorbestimmte Fahrsituation zuverlässig erkannt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise ein Steuergerät in Form eines elektronischen Steuergeräts und zumindest einen Ultraschallsensor aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist, die verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet sind.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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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.
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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:
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1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist;
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2 einen Detektionsbereich eines Ultraschallsensors beim Betrieb des Ultraschallsensors in einem ersten Betriebsmodus;
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3 einen Detektionsbereich des Ultraschallsensors beim Betrieb des Ultraschallsensors in einem zweiten Betriebsmodus; und
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4 das Kraftfahrzeug in einer vorbestimmten Fahrsituation, bei welcher das Kraftfahrzeug in eine Garage bewegt wird.
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In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches wiederum eine Steuereinrichtung 3 umfasst. Die Steuereinrichtung 3 kann beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU – Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein.
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Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 zumindest einen Ultraschallsensor 4. Vorliegend umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 acht Ultraschallsensoren 4. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 5 des Kraftfahrzeugs 1 und vier Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 4 sind dazu ausgelegt, ein Objekt 8 in einem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Die Ultraschallsensoren 4 dienen insbesondere dazu, eine relative Lage zwischen dem Objekt 8 und dem Kraftfahrzeug 1 zu bestimmen. Die Ultraschallsensoren 4 können beispielsweise an entsprechenden Durchgangsöffnungen in den Stoßfängern des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 4 verdeckt hinter den Stoßfängern angeordnet sind.
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Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 eine Umfelderfassungseinheit 9. Mit dieser Umfelderfassungseinheit 9 können vorbestimmte Fahrsituationen erkannt werden. Diese vorbestimmten Fahrsituationen können das Kraftfahrzeug 1 und den Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 betreffen. Die Umfelderfassungseinheit 9 kann beispielsweise entsprechende Umfeldsensoren 1 umfassen. Bei diesen Umfeldsensoren kann es sich um eine Kamera, einen Radarsensor, einen Lidar-Sensor und/oder einen Laserscanner handeln. Mit Hilfe der Umfeldsensoren können Objekte 8 in dem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 erkannt werden. Insbesondere kann erkannt werden, ob es sich bei dem Objekt 8 um ein niedriges Objekt beziehungsweise Hindernis handelt. Mit der Umfelderfassungseinheit 9 kann zudem erkannt werden, ob das Kraftfahrzeug 1 eine vorbestimmte Fahrsituation durchführt. Bei dieser Fahrsituation kann es sich beispielsweise um einen Einparkvorgang handeln. Hierbei kann beispielsweise überprüft werden, ob das Fahrerassistenzsystem 2 aktuell einen zumindest semi-autonomen Einparkdurchgang durchführt. Als weitere vorbestimmte Fahrsituation kann die Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 in einen Garage 10 erkannt werden. Hierzu können beispielsweise die Daten eines satellitengestützten Positionsbestimmungssystems oder eine digitale Landkarte genutzt werden.
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Die Ultraschallsensoren 4 können nun in einem ersten und zumindest einem zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Jeder der Ultraschallsensoren 4 weist eine Membran auf, die beispielsweise topfförmig ausgebildet sein kann und aus Aluminium gebildet sein kann. Diese Membran beziehungsweise ein Boden der Membran kann mit Hilfe eines entsprechenden Wandlerelements zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Infolgedessen sendet der Ultraschallsensor 4 ein Ultraschallsignal aus.
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Das Aussenden des Ultraschallsignals ist schematisch in 2 dargestellt. Dabei wird der Ultraschallsensor 4 in einem ersten Betriebsmodus betrieben. In dem ersten Betriebsmodus, in dem der Ultraschallsensor 4 normalerweise betrieben wird, wird die Membran des Ultraschallsensors 4 mit einer ersten Frequenz angeregt. Diese erste Frequenz kann beispielsweise 50 kHz beziehungsweise 52 kHz betragen. In 2 ist zu erkennen, dass der Ultraschallsensor einen Detektionsbereich 11 aufweist, in dem mit dem Ultraschallsensor 4 Objekte 8 erfasst werden können. Der Detektionsbereich 11 ist durch die Sendecharakteristik des Ultraschallsensors 4 bestimmt. Diese Sendecharakteristik des Ultraschallsensors 4 ist wiederum von der Frequenz abhängig, mit der die Membran des Ultraschallsensors 4 angeregt wird. Der Detektionsbereich 11 umfasst zudem einen sogenannten Dauertonbereich 12, in dem dauerhaft vor einem Objekt 8 gewarnt wird, wenn sich dieses in dem Detektionsbereich 11 befindet. Vorliegend befindet sich in dem Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 ein Hindernis 8, welches ein niedriges Hindernis darstellt. Dieses niedrige Hindernis 8 weist eine geringere Höhe als eine Einbauhöhe h des Ultraschallsensors 4 auf. Dabei wird die Einbauhöhe h bezüglich eines Bodens 14 beziehungsweise eines Fahrbahnuntergrunds gemessen. Hier besteht die Gefahr, dass eine Kollision zwischen dem niedrigen Hindernis 8 und dem Kraftfahrzeug 1 droht.
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3 zeigt den Detektionsbereich 11 des Ultraschallsensors 4 beim Betrieb des Ultraschallsensors 4 in einem zweiten Betriebsmodus. Hierbei wird die Membran des Ultraschallsensors 4 mit einer zweiten Frequenz angeregt, die im Vergleich zur ersten Frequenz geringer ist. Dies bewirkt, dass sich der Detektionsbereich 11 aufweitet. Insbesondere weitet sich der Detektionsbereich 11 in eine Richtung senkrecht zur Hauptsenderichtung 13 des Ultraschallsensors 4 aus. Damit wird es ermöglicht, dass das niedrige Hindernis 8 mit Hilfe des Ultraschallsensors 4 erfasst wird.
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Der Ultraschallsensor 4 soll nun in den zweiten Betriebsmodus überführt werden, falls eine vorbestimmte Fahrsituation erkannt wird. Bei der vorbestimmten Fahrsituation kann es sich beispielsweise um die Annäherung an die Garage 10 handeln. Dies ist im Zusammenhang mit 4 erläutert. Mit Hilfe der Umfelderfassungseinheit 9 wird erkannt, dass sich das Kraftfahrzeug 1 der Garage 10 nähert. Dies kann anhand von den Daten eines Navigationssystems bestimmt werden. Zudem kann die Garage 10 mit Hilfe von Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs 1 erkannt werden. Beispielsweise können die Wände 15 der Garage 10 erkannt werden. Wenn erkannt wird, dass sich das Kraftfahrzeug 1 der Garage 10 nähert, kann zumindest einer der Ultraschallsensoren 4 in den zweiten Betriebsmodus überführt werden. Somit kann erreicht werden, dass niedrige Objekte 8 innerhalb der Garage 10 zuverlässig erkannt werden können und eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem niedrigen Objekt 8 verhindert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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