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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Mittels einer Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors wird ein Ultraschallsignal auf Basis eines elektrischen Anregungssignals einer Steuerungseinrichtung des Ultraschallsensors in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Ein Echosignal des Ultraschallsignals wird von einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch eine Empfangseinrichtung des Ultraschallsensors empfangen. Für eine Bestimmung einer Entfernung des Objekts zum Ultraschallsensor wird ein Empfangssignal, welches dem elektrischen Echosignal entspricht, mit einem Referenzsignal korreliert. Beim Überschreiten eines Ähnlichkeitsschwellwerts des Echosignals und des Referenzsignals auf Basis eines Laufzeitunterschieds dieser Signale wird die Entfernung bestimmt.
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Bei Kraftfahrzeugumfeld-Erfassungssystemen, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug-Einparksystem, ist die Anwendung von Ultraschallsensoren zur Distanzmessung von Objekten bereits bekannt. Diese beruhen auf Laufzeitmessungen von Schallwellen in der Luft die vom Ultraschallsensor ausgesendet werden, von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zurückgeworfen werden und vom Ultraschallsensor wieder empfangen werden. Um ein empfangenes Signal als Echosignal zu identifizieren, werden diverse Filter eingesetzt, beispielsweise Korrelatoren, die das ausgesendete Signal mit dem empfangenen Signal vergleichen. Da die Übertragung des Ultraschallsignals über einen elektro-akustischen Ultraschallsensor, dann über die Luft und durch eine Reflexion, wieder durch die Luft und anschließend erneut über den akustisch-elektrischen Ultraschallsensor erfolgt, wird das Signal in seiner Charakteristik verändert und die Korrelation liefert ein entsprechend verändertes Ergebnis. Dies kann dazu führen, dass Echosignale, beziehungsweise Objekte, übersehen werden und/oder die Laufzeiten von Echosignalen nicht hinreichend genau bestimmt werden, was zu einer Verringerung der Leistungsfähigkeit des Systems führt. Insbesondere haben auch veränderliche Umweltbedingungen einen negativen Einfluss auf diese Leistungsfähigkeit. Insbesondere ist dieser Effekt bei elektro-akustischen Ultraschallsensoren im Resonanzbetrieb, wie sie heutzutage im Kraftfahrzeugumfeld-Erfassungssystem üblich sind, um hohe elektro-akustische Koppelgrade zu erreichen, zu verzeichnen.
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Die
DE 10 2011 109 915 A1 offenbart ein Verfahren zum Überprüfen eines von einem Ultraschallsensor eines Kraftfahrzeugs empfangenen Empfangssignals auf seine Herkunft. Ein Sendesignal des Ultraschallsensors wird moduliert und durch diese Modulation ein vorbestimmtes Codewort dem Sendesignal aufgeprägt. Das empfangene Empfangssignal wird mit einem Referenzsignal verglichen und in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs wird die Herkunft des Empfangssignals bestimmt. Vor dem Vergleichen des Empfangssignals mit dem Referenzsignal wird eine Frequenzverschiebung des Empfangssignals gegenüber dem Sendesignal bestimmt, und das Empfangssignal wird mit dem um die ermittelte Frequenzverschiebung in seiner Frequenz verschobenen Sendesignal als Referenzsignal verglichen. Im vorliegenden Fall entspricht das Referenzsignal dem Sendesignal, welches um die Frequenzverschiebungsfrequenz verschoben wurde. Die Charakteristik des Ultraschallsignals verändernde Einflüsse auf das Ultraschallsignal werden im Stand der Technik nicht berücksichtigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels welchem beziehungsweise mittels welcher eine verbesserte Laufzeitmessung durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Ultraschallsensor. Mittels einer Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors wird ein Ultraschallsignal auf Basis eines elektrischen Anregungssignals einer Steuerungseinrichtung des Ultraschallsensors in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Ein Echosignal des Ultraschallsignals wird von einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch eine Empfangseinrichtung des Ultraschallsensors empfangen. Für eine Bestimmung einer Entfernung des Objekts zum Ultraschallsensor wird ein Empfangssignal, welches dem aus dem akustischen Echosignal umgewandelten elektrischen Echosignal entspricht, mit einem Referenzsignal korreliert. Beim Überschreiten eines Ähnlichkeitsschwellwerts des Echosignals und des Referenzsignals, mit anderen Worten, ob das Echosignal auch das Echosignal des Anregungssignals ist, also kein Rauschen in der Umgebung ist, wird auf Basis eines Laufzeitunterschieds des Empfangssignals und des Anregungssignals die Entfernung bestimmt.
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Es ist vorgesehen, dass das Referenzsignal auf Basis eines Schätzsignals der Steuerungseinrichtung für das zu erwartende Empfangssignal erzeugt wird und das Empfangssignal mit dem Schätzsignal korreliert wird. Insbesondere lässt sich mittels dieses Verfahrens der geringen Dynamik des elektro-akustischen Ultraschallsensors begegnen. Diese Dynamik ist insbesondere darauf zurückzuführen, da beispielsweise das Anregungssignal, welches insbesondere in Form eines Rechtecksignals (Rechteck-Burst) mit einer konstanten Amplitude bereitgestellt wird, zu einem Sinus-Signal mit nicht konstanter Einhüllenden, aufgrund der Trägheit einer Membran des Ultraschallsensors, verzerrt wird. Zudem schwingt die Membran auch nach, so dass das Ultraschallsignal gegenüber dem Anregungssignal noch weiter verfälscht wird. Somit kann, indem nicht mit dem Anregungssignal korreliert wird, sondern mit dem geschätzten zu erwartenden Empfangssignal die Erkennungswahrscheinlichkeit des Echosignals von dem Umgebungsrauschen erhöht werden und zudem die Genauigkeit der Laufzeitmessung und damit die Genauigkeit der Entfernungsmessung verbessert werden. Der Ultraschallsensor ist damit robuster gegenüber den eingangs genannten Einflüssen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Schätzsignal in Abhängigkeit des zu erwartenden gesendeten Ultraschallsignals erzeugt werden. Insbesondere kann hierbei die elektro-akustische Umwandlung des Anregungssignals in das Ultraschallsignal mit berücksichtigt werden. Insbesondere findet bei der Umwandlung des Anregungssignals in das Ultraschallsignal eine Verzerrung statt. Insbesondere durch die Trägheit der Membran des Ultraschallsensors, welche das Anregungssignal in das Ultraschallsignal umwandelt, findet diese Verzerrung statt. Durch das Erzeugen des Schätzsignals in Abhängigkeit des zu erwartenden gesendeten Ultraschallsignals wird somit insbesondere ein durch die elektro-akustische Umwandlung verfälschtes Signal mit berücksichtigt. Insbesondere ist dadurch ein verbesserter Vergleich des Empfangssignals mit dem Referenzsignal ermöglicht. Dadurch kann die Laufzeitmessung genauer bestimmt werden und die Erkennungswahrscheinlichkeit des Echosignals ist ebenfalls erhöht, da die Verzerrungen beziehungsweise Verfälschungen durch die elektro-akustische Umwandlung des Ultraschallsensors mit bei der Korrelation berücksichtig werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Schätzsignal in Abhängigkeit des zu erwartenden Empfangssignals erzeugt wird. Da der Ultraschallsensor insbesondere bei der Umwandlung des Echosignals in das Empfangssignal, mit anderen Worten bei der akustisch-elektrischen Umwandlung des Echosignals, das Echosignal aufgrund der Trägheit der Membran ebenfalls verfälscht, kann somit ein verbessertes Referenzsignal bereitgestellt werden, wenn die Information über die akustisch-elektrische Umwandlung beim Referenzsignal mit berücksichtigt wird. Somit werden insbesondere die Einflüsse der akustisch-elektrischen Umwandlung mit bei der Korrelation berücksichtigt. Insbesondere kann dadurch die Genauigkeit der Echosignalerkennung erhöht werden und die Genauigkeit der Laufzeitmessung ebenfalls verbessert werden. Dadurch lässt sich der Ultraschallsensor genauer und zuverlässiger betreiben, da insbesondere die Distanzmessung zu einem Objekt genauer wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Schätzsignal in Abhängigkeit der zu erwartenden Luftschalldämpfung erzeugt werden. Insbesondere beim Aussenden des Ultraschallsignals in die Umgebung, mit anderen Worten in die Luft der Umgebung, wird aufgrund der Luftschalldämpfung das Ultraschallsignal gedämpft und damit verändert. Auch beim Rückweg, vom Objekt als reflektiertes Echosignal durch die Luft, wird das Echosignal ebenfalls gedämpft und verändert. Insbesondere durch die Berücksichtigung der Luftschalldämpfung beim Erzeugen des Referenzsignals kann somit ein verbessertes Referenzsignal erzeugt werden, welches mit dem Empfangssignal dann korreliert wird. Insbesondere kann dadurch eine verbesserte Laufzeitmessung und eine verbesserte Echosignalerkennung bereitgestellt werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn bei der Luftschalldämpfung eine Temperatur der Umgebung mit berücksichtigt wird. Da insbesondere die Temperatur, insbesondere die Umgebungstemperatur, die Luftschalldämpfung beeinflusst kann durch die Mitberücksichtigung der Temperatur die Luftschalldämpfung verbessert abgeschätzt werden und durch die Berücksichtigung ein verbessertes Referenzsignal, mit anderen Worten ein verbessertes Schätzsignal, erzeugt werden. Dadurch ist eine verbesserte Laufzeitmessung ermöglicht.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Temperatur mittels eines Temperatursensors des Ultraschallsensors und/oder des Kraftfahrzeugs mit berücksichtigt wird. Somit können Informationen von bereits im Kraftfahrzeug verbauten und etablierten Sensoren berücksichtigt werden. Dadurch kann das Verfahren mit weniger Bauteilen verbessert und besonders zuverlässig durchgeführt werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn bei der Luftschalldämpfung eine Luftfeuchtigkeit der Umgebung mit berücksichtigt wird. Da insbesondere die Luftschalldämpfung ebenfalls abhängig von der Luftfeuchtigkeit der Umgebung ist, kann durch die Berücksichtigung der Luftfeuchtigkeit ein verbessertes Referenzsignal, als Schätzsignal, bereitgestellt werden. Somit kann das Empfangssignal mit einem verbesserten Referenzsignal korreliert werden, sodass die Bestimmung der Laufzeit und eine Genauigkeit der Echosignalerkennung verbessert ist.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Luftfeuchtigkeit mittels eines Luftfeuchtigkeitssensors des Ultraschallsensors und/oder des Kraftfahrzeugs mit berücksichtigt wird. Somit können Informationen von bereits im Kraftfahrzeug verbauten und etablierten Sensoren berücksichtigt werden. Dadurch kann das Verfahren mit weniger Bauteilen verbessert und besonders zuverlässig durchgeführt werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Schätzsignal in Abhängigkeit der zu erwartenden Reflexionseigenschaft des Objekts erzeugt wird. Da insbesondere die Reflexionseigenschaft von Objekten auf ihre geometrische und auf ihre materielle Struktur zurückzuführen ist, kann durch die Berücksichtigung dieser Eigenschaften das Referenzsignal verbessert bereitgestellt werden. Insbesondere kann bei der Reflexion an dem Objekt eine von der geometrischen Form und/oder von der materiellen Struktur abhängige Dämpfung des ausgesendeten Ultraschallsignals stattfinden. Beispielsweise können hierzu Informationen weiterer Sensoren des Kraftfahrzeugs und/oder des Ultraschallsensors genutzt werden, um die geometrischen und/oder materiellen Strukturen mit zu berücksichtigen. Insbesondere kann dann diese Dämpfung mit beim Schätzsignal berücksichtigt werden. Dadurch kann ein verbessertes Schätzsignal bereitgestellt werden, wodurch die Laufzeitmessung und/oder die Echosignalerkennung verbessert ist.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Schätzsignal in Abhängigkeit der zu erwartenden Verstärkung des Empfangssignals der Steuerungseinrichtung erzeugt wird. Insbesondere bei der Verstärkung von Signalen innerhalb der Steuerungseinrichtung kann es ebenfalls zu Verfälschungen des Empfangssignals kommen. Durch die Kenntnis, welche Verstärkung durchgeführt wird, kann das Schätzsignal entsprechend verbessert erzeugt werden, sodass das Empfangssignal mit dem verbesserten Schätzsignal korreliert werden kann und dadurch eine verbesserte Laufzeitmessung durchgeführt werden kann.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Schätzsignal in Abhängigkeit der zu erwartenden Korrelation des Empfangssignals mit dem Referenzsignal erzeugt wird. Auch bei der Korrelation des Empfangssignals mit dem Referenzsignal kann es aufgrund von Filterungen zu Verfälschungen des Korrelationssignals kommen. Durch die Kenntnis, welche Korrelation durchgeführt wird, kann dieser Verfälschung entgegengewirkt werden, indem das Referenzsignal entsprechend abhängig von der Korrelation erzeugt wird. Dadurch kann die Laufzeitmessung und die Genauigkeit der Echosignalerkennung des Ultraschallsensors erhöht werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn Parameter für das Schätzsignal auf einem Speichermedium des Ultraschallsensors abgespeichert werden. Insbesondere können die Parameter die zuvor genannten Einflüsse auf das Anregungssignal beschreiben. Insbesondere können dadurch situationsabhängige Referenzsignale in dem Speichermedium abgespeichert werden, sodass dann situationsabhängig entsprechende Referenzsignale erzeugt werden können. Dadurch ist ein erweiterter Einsatzbereich, insbesondere bei unterschiedlichen Umwelteinflüssen, des Verfahrens realisiert, sodass insbesondere situationsabhängig das Verfahren durchgeführt werden kann, sodass ein verbesserter Betrieb des Ultraschallsensors beziehungsweise der Ultraschallsensorvorrichtung realisiert werden kann, da auch dadurch eine genauere Objekterfassung mit genauer Abstandsmessung ermöglicht ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, wenn das Verfahren bei einer Mehrzahl von Betriebsarten des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei einem Fahrbetrieb des Kraftahrzeugs, durchgeführt werden kann. Somit kann realisiert werden, dass die verbesserte Laufzeitmessung bei mehreren Betriebsarten des Kraftahrzeugs durchgeführt werden kann. Somit kann insbesondere der Ultraschallsensor zuverlässig und funktionssicher im Fahrbetrieb und weiteren Betriebsarten betrieben werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Schätzsignal in Abhängigkeit des zu erwartenden gesendeten Ultraschallsignals und/oder in Abhängigkeit des zu erwartenden Empfangssignals und/oder in Abhängigkeit der zu erwartenden Luftschalldämpfung und/oder in Abhängigkeit der zu erwartenden Reflexionseigenschaft des Objekts und/oder in Abhängigkeit der zu erwartenden Verstärkung des Empfangssignals und/oder in Abhängigkeit der zu erwartenden Korrelation des Empfangssignals erzeugt wird. Insbesondere wird das Schätzsignal in Abhängigkeit zumindest aller dieser Einflüsse erzeugt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Ultraschallsensorvorrichtung mit zumindest einem Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug mit einer Sendeeinrichtung zum Senden von Ultraschallsignalen. Der Ultraschallsensor weist eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Echosignals der Ultraschallsignale und eine Steuerungseinrichtung auf. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine vorteilhafte Ausführungsform davon durchzuführen.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und/oder mit einer Ultraschallsensorvorrichtung. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung, des erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems sowie des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen, wobei die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug dazu gegenständliche Merkmale aufweisen, die eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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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 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 aus den separierten 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 Ausführungsformen als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung;
- 2 ein Zeit-Signalstärke-Diagramm eines Anregungssignals einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors; und
- 3 ein weiteres Zeit-Signalstärke-Diagramm eines ausgesendeten Ultraschallsignals einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors.
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In den Figuren werden gleiche oder 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 Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in der Umgebung 4 des Kraftahrzeugs 1 befindet erfasst werden. Insbesondere kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 ein Abstand zwischen dem Kraftahrzeug 1 und dem Objekt 3 bestimmt werden.
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Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst zumindest eine Ultraschallsensorvorrichtung 5. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 wiederum weist zumindest einen Ultraschallsensor 5a auf. Der Ultraschallsensor 5a umfasst eine Sendeeinrichtung 6, mittels welcher zumindest ein Ultraschallsignal 8, insbesondere mehrere Ultraschallsignale 8, ausgesendet werden kann/können. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 ist vorliegend an einem Frontbereich des Kraftahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 kann auch an anderen Bereichen, beispielsweise an einem Heckbereich oder einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet werden. Das folgende Beispiel ist also nicht abschließend zu betrachten, sondern dient lediglich zur Veranschaulichung.
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Mit der Sendeeinrichtung 6 können die Ultraschallsignale 8 innerhalb eines vorbestimmten Erfassungsbereichs E bzw. eines vorbestimmten Winkelbereichs, mittels einer Membran, ausgesendet werden.
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Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 5 eine Empfangseinrichtung 7, mittels welcher reflektierte Ultraschallsignale als Echosignale 9, welche vom Objekt 3 reflektiert wurden, insbesondere über die Membran empfangen werden können. Mit der Empfangseinrichtung 7 können also von dem Objekt 3 reflektierte Ultraschallsignale 9 als Empfangssignal empfangen werden. Ferner kann die Ultraschallsensorvorrichtung 5 eine Steuerungseinrichtung S aufweisen, die beispielsweise durch ein Mikrocontroller und/oder ein digitalen Signalprozessor gebildet sein kann. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 10, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU-electronic control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Die Steuerungseinrichtung 10 ist zur Datenübertragung mit der Ultraschallsensorvorrichtung 5 verbunden. Die Datenübertragung kann beispielsweise über den Datenbus des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.
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2 zeigt ein Zeit-Signalstärke-Diagramm eines elektrischen Anregungssignals 12 einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors 5a. Auf einer Abszisse A ist insbesondere die Zeit aufgetragen und auf einer Ordinate O ist insbesondere die Signalstärke aufgetragen. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel handelt es sich um das elektrische Anregungssignal 12, mit welchem eine mechanische Membran des Ultraschallsensors 5a angeregt wird. Insbesondere ist aus der 2 zu sehen, dass das Anregungssignal 12 einem Rechtecksignal mit konstanter Amplitude und endlicher Laufzeit entspricht. In 2 beginnt das Anregungssignal 12 beispielsweise zum Zeitpunkt t1. Das Rechtecksignal, welches auch als Rechteck-Burst bezeichnet wird, dauert dann bis zum Zeitpunkt t2 an.
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3 zeigt ein weiteres Zeit-Signalstärke-Diagramm eines ausgesendeten Ultraschallsignals 8 einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors 5a. 3 zeigt, wie aus dem Anregungssignal 12 aus 2 aufgrund der Trägheit der Membran des Ultraschallsensors 5a das Ultraschallsignal 8 entstanden ist. Insbesondere ist zu sehen, dass zum Zeitpunkt t1 die Membran zu schwingen anfängt und noch nicht die volle Signalstärke, wie das Anregungssignal 12, aufweist. Aufgrund des Schwingverhaltens der Membran erreicht das Ultraschallsignal 8 erst zum Zeitpunkt t2 die volle Signalstärke. Das Anregungssignal 12 ist zum Zeitpunkt t2 bereits beendet, jedoch ist aus 3 zu sehen, dass die Membran noch nachschwingt. Insbesondere kann beobachtet werden, dass ein Nachschwingen der Membran noch bis zum Zeitpunkt t3 zu sehen ist. Somit ist aus der 3 ersichtlich, dass das Anregungssignal 12 bei der elektro-akustischen Umwandlung bereits verfälscht wird, so dass bei einer Korrelation eines Empfangssignals, welches dem elektrischen Echosignal 9 entspricht, mit dem Anregungssignal 12 lediglich aufgrund der elektro-akustischen Umwandlung bereits eine Verfälschung und damit eine Verschlechterung der Laufzeitmessung zu beobachten wäre.
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Insbesondere ist nun vorgesehen, dass das Empfangssignal nicht mit dem Anregungssignal 12 korreliert wird, sondern mit einem Schätzsignal, welches separat von der Steuerungseinrichtung S erzeugt wird und dem zu erwartenden Empfangssignal entspricht. Beispielsweise kann dann das Schwingverhalten der Membran, wie unter 3 gezeigt beim Aussenden des Ultraschallsignals 8, mit anderen Worten bei der elektro-akustischen Umwandlung des Anregungssignal 12 in das Ultraschallsignal 8, mit berücksichtigt werden, so dass ein verbessertes Referenzsignal erzeugt wird und somit eine Verbesserung der Laufzeitmessung und der Echosignalerkennung zu verzeichnen ist.
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Ein ähnliches Verhalten, wie unter 3 gezeigt, ist auch bei der Umwandlung des Echosignals 9 in das Empfangssignal, aufgrund der Trägheit der Membran des Ultraschallsensors 5a, zu verzeichnen. Wenn das Echosignal 9 bei der trägen Membran ankommt, wird diese erst verzögert in Schwingung versetzt und schwingt nach dem Echosignal 9 noch nach. Somit ist es vorteilhaft, wenn, insbesondere bei der akustisch-elektrischen Umwandlung des Echosignals 9 in das Empfangssignal, ebenfalls die Trägheit der Membran des Ultraschallsensors 5a mit berücksichtigt wird, sodass dann das Empfangssignal mit einem verbesserten Schätzsignal als Referenzsignal korreliert werden kann.
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Beim Aussenden der Ultraschallsignale 8 in die Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 werden die Ultraschallsignale 8 insbesondere durch die Luft in der Umgebung 4 gedämpft. Insbesondere beim Hinweg, als Ultraschallsignal 8, beziehungsweise beim Rückweg vom reflektierten Objekt 3, als Echosignal 9, findet diese Luftschalldämpfung statt. Die Luftschalldämpfung ist dabei insbesondere abhängig von der Temperatur der Umgebung 4 und abhängig von der Luftfeuchtigkeit der Umgebung 4. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Luftschalldämpfung ebenfalls beim Schätzsignal mit berücksichtigt wird, sodass eine verbesserte Laufzeitmessung und eine Genauigkeit der Erkennung der Echosignale 9 durchgeführt werden kann. Insbesondere kann dazu vorgesehen sein, dass die Temperatur mittels eines Temperatursensors des Ultraschallsensors 5a und/oder des Kraftfahrzeugs 1 erfasst wird und bei der Bestimmung der Luftschalldämpfung mit berücksichtigt wird. Ebenfalls möglich ist, dass die Luftfeuchtigkeit mittels eines Luftfeuchtigkeitssensors des Ultraschallsensors 5a und/oder des Kraftfahrzeugs 1 mit berücksichtigt wird.
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Ebenfalls möglich ist, dass eine Reflexionseigenschaft des Objekts 3 bei der Erzeugung des Schätzsignals mit berücksichtigt wird. Insbesondere aufgrund von unterschiedlichen materiellen Eigenschaften und/oder geometrischen Eigenschaften des Objekts 3 kann eine weitere Veränderung des ausgesendeten Ultraschallsignals 8 verzeichnet werden. Insbesondere durch die Berücksichtigung der Reflexionseigenschaften des Objekts 3 kann somit das verbesserte Schätzsignal erzeugt werden.
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Des Weiteren kann bei der elektrischen Verstärkung des Empfangssignals in der Steuerungseinrichtung S eine Verfälschung des Empfangssignals stattfinden, sodass es ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die zu erwartende elektrische Verstärkung des Empfangssignals mit berücksichtigt wird, sodass das Referenzsignal weiter verbessert zur Verfügung gestellt werden kann und damit das Empfangssignal mit dem verbesserten Schätzsignal korreliert werden kann.
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Des Weiteren kann bei der Korrelation des Referenzsignals mit dem Empfangssignal aufgrund der Korrelation eine weitere Verfälschung eintreten, sodass es vorteilhaft ist, wenn das Referenzsignal mit der zu erwartenden Verfälschung bei der Korrelation mit berücksichtigt wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, wenn das Schätzsignal in Abhängigkeit des zu erwartenden gesendeten Ultraschallsignals 8, des zu erwartenden Empfangssignals, der zu erwartenden Luftschalldämpfung, der zu erwartenden Reflexionseigenschaft, der zu erwartenden elektrischen Verstärkung und der zu erwartenden Korrelation erzeugt wird. Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Parameter, welche insbesondere die zuvor genannten Einflüsse beschreiben, für das Schätzsignal auf einem Speichermedium des Ultraschallsensors 5a abgespeichert werden.
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Insbesondere findet ein Vergleich des Echosignals mit dem Referenzsignal dann statt, wenn diese beiden Signale einen Ähnlichkeitsschwellwert überschreiten. Es wird also überprüft, ob das Echosignal überhaupt zum Referenzsignal passt, oder ob es sich bei dem empfangenen Echosignal eventuell um Rauschen in der Umgebung des Kraftfahrzeugs handelt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011109915 A1 [0003]
