DE102017110665A1 - Verfahren zum Betreiben eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs mit Anpassung des Sendesignals, Sensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs mit Anpassung des Sendesignals, Sensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Abstandssensors (4) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem in einem Betriebsmodus des Abstandssensors (4) ein Sendesignal (12) ausgesendet wird und das von einem Objekt (8) in einem Umgebungsbereich (9) des Kraftfahrzeugs (1) reflektierte Sendesignal (12) als Empfangssignal (13) empfangen wird, wobei das Sendesignal (12) aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen (12) ausgewählt wird, wobei in dem Betriebsmodus eine Umgebungsbedingung erkannt wird, welche den Umgebungsbereich (9) beschreibt, und das Sendesignal (12) anhand einer Zuordnungsvorschrift ausgewählt wird, wobei die Zuordnungsvorschrift eine Zuordnung der Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen (12) zu Referenz-Umgebungsbedingungen beschreibt, und wobei die Zuordnungsvorschrift in einem Lernmodus des Abstandssensors (4) bestimmt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs, bei welchem in einem Betriebsmodus des Abstandssensors ein Sendesignal ausgesendet wird und das von einem Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektierte Sendesignal als Empfangssignal empfangen wird, wobei das Sendesignal aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen ausgewählt wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Sensorvorrichtung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug.
  • Das Interesse richtet sich vorliegend auf Abstandssensoren für Kraftfahrzeuge. Mit derartigen Abstandssensoren können beispielsweise Objekte in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden. Solche Abstandssensoren können beispielsweise als Ultraschallsensoren, als Radarsensoren, als Lidar-Sensoren oder Laserscanner ausgebildet sein. Im Betrieb der Abstandssensoren wird üblicherweise ein Sendesignal ausgesendet und das in dem Umgebungsbereich reflektierte Sendesignal als Empfangssignal empfangen. Damit kann anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Sendesignals und dem Empfangen des Empfangssignals ein Abstand beziehungsweise eine Entfernung zwischen dem Abstandssensor und dem Objekt bestimmt werden.
  • Hierzu beschreibt die DE 10 2013 022 273 A1 ein Verfahren zur Messung eines Abstands zwischen einem Sensorsystem und einem Objekt mittels Ultraschall. Dabei sendet ein Sender einen ersten Ultraschallburst und einen zweiten Ultraschallburst aus. Hier unterscheidet sich der erste Ultraschallburst der zweite Ultraschallburst bezüglich der Codierung. Dies ermöglicht eine optimale dopplerunempfindliche Erkennung von Reflexionen bei gleichzeitigem minimalen Mindestabstand für ein noch zu erkennendes Objekt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Abstandssensor für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art zuverlässiger betrieben werden kann. Zudem sollen eine entsprechende Sensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Sensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs wird bevorzugt in einem Betriebsmodus des Abstandssensors ein Sendesignal ausgesendet. Darüber hinaus wird das von einem Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektierte Sendesignal insbesondere als Empfangssignal empfangen. Zudem ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Sendesignal aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen ausgewählt wird. Ferner ist es insbesondere vorgesehen, dass in dem Betriebsmodus eine Umgebungsbedingung erkannt wird, welche den Umgebungsbereich beschreibt. Des Weiteren wird das Sendesignal bevorzugt anhand einer Zuordnungsvorschrift ausgewählt, wobei die Zuordnungsvorschrift bevorzugt eine Zuordnung der Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen zu Referenz-Umgebungsbedingungen beschreibt. Bevorzugt wird die Zuordnungsvorschrift in einem Lernmodus des Abstandssensors bestimmt.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird in einem Betriebsmodus des Abstandssensors ein Sendesignal ausgesendet und das von einem Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektierte Sendesignal als Empfangssignal empfangen. Dabei ist es ferner vorgesehen, dass das Sendesignal aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignale ausgewählt wird. In dem Betriebsmodus wird zudem eine Umgebungsbedingung erkannt, welche den Umgebungsbereich beschreibt. Ferner wird das Sendesignal anhand einer Zuordnungsvorschrift ausgewählt, wobei die Zuordnungsvorschrift eine Zuordnung der Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen zu Referenz-Umgebungsbedingungen beschreibt. Außerdem wird die Zuordnungsvorschrift in einem Lernmodus des Abstandssensors bestimmt.
  • Mithilfe des Verfahrens soll ein Abstandssensor für ein Kraftfahrzeug betrieben werden. Dieser Abstandssensor, welcher auch als Umfeldsensor bezeichnet werden kann, dient dazu, einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erfassen und insbesondere dazu, Objekte in diesen Umgebungsbereich zu erkennen. Bei dem Abstandssensor kann es sich beispielsweise um einen Radarsensor, einen Lidar-Sensor, einen Laserscanner oder dergleichen handeln. Bevorzugt handelt es sich bei dem Abstandssensor um einen Ultraschallsensor. Mit dem Abstandssensor kann ein Sendesignal ausgesendet werden und das von dem Objekt in dem Umgebungsbereich reflektierte Sendesignal wieder als Empfangssignal empfangen werden. Dieses Sendesignal kann als Puls oder sogenannter Burst ausgesendet werden. Dies bedeutet, dass der Abstandssensor oder eine Sendeeinrichtung des Abstandsensors zum Aussenden des Sendesignals für eine vorbestimmte zeitliche Dauer aktiviert wird. Dieses Sendesignal kann auch als Tx-Signal bezeichnet werden. Des Weiteren wird das in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektierte Sendesignal wieder als Empfangssignal empfangen. Insbesondere wird das von dem Objekt in dem Umgebungsbereich reflektierte Sendesignal als Empfangssignal empfangen. Dieses Empfangssignal, welches auch als Rx-Signal bezeichnet werden kann, beschreibt das reflektierte Sendesignal beziehungsweise zumindest ein Echo des Sendesignals. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Sendesignals um dem Empfangen des Empfangssignals kann dann der Abstand zwischen dem Abstandssensor und dem Objekt bestimmt werden.
  • Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass in dem Betriebsmodus des Abstandssensors eine Umgebungsbedingung erkannt wird. Diese Umgebungsbedingung beschreibt den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs. Anhand der erkannten Umgebungsbedingung kann dann das Sendesignal bestimmt werden, welches mit dem Abstandssensor ausgesendet wird. Dabei wird das Sendesignal anhand einer Zuordnungsvorschrift ausgewählt. Diese Zuordnungsvorschrift wurde zuvor in einem Lernmodus des Abstandssensors bestimmt. Dieser Lernmodus wird insbesondere vor dem Betriebsmodus des Abstandssensors durchgeführt. Beispielweise kann der Lernmodus vor der Inbetriebnahme beziehungsweise vor dem Einbau des Abstandssensors in das Kraftfahrzeug durchgeführt werden. Die Zuordnungsvorschrift beschreibt die Zuordnung der Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen zu den Referenz-Umgebungsbedingungen zu. Mit anderen Worten beschreibt die Zuordnungsvorschrift welches Sendesignal für welche Umgebungsbedingung ausgewählt werden soll. In dem Betriebsmodus des Ultraschallsensors kann dann die Umgebungsbedingung für den aktuellen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden. Diese erkannte Umgebungsbedingung kann dann einer der Referenz-Umgebungsbedingung in zugeordnet werden. Anhand der Zuordnungsvorschrift kann dann das dazugehörige Sendesignal aus der Mehrzahl von Sendesignalen ausgewählt werden und mit dem Abstandssensor ausgesendet werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Sendesignal, das mit dem Abstandssensor in dem Betriebsmodus ausgesendet wird, adaptiv angepasst beziehungsweise ausgewählt werden kann. Eine derartige Anpassung eines Sendesignals ist beispielsweise von Fledermäusen bekannt. Diese senden Ultraschallsignale aus. Je nachdem, ob sich eine weitere Fledermaus in der Umgebung befindet, wird beispielsweise die Frequenz des ausgesendeten Ultraschallsignals angepasst. Es wurde auch beobachtet, dass die Fledermäuse zwischen einem Ultraschallsignal mit einer konstanten Frequenz einem Chirp-Signal wechseln. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die zwei Fledermäuse nicht gegenseitig stören. Dieses Prinzip wird vorliegend auf die Abstandssensoren des Kraftfahrzeugs übertragen. Somit kann je nach Umgebungsbedingung das passende Sendesignal ausgewählt werden beziehungsweise das Sensorsignal adaptiv angepasst werden. Dies ermöglicht eine verbesserte Erkennung der Objekte in dem Umgebungsbereich und somit insgesamt einen zuverlässigen Betrieb des Abstandssensors.
  • Bevorzugt beschreibt die Umgebungsbedingung das Objekt, Witterungsbedienungen und/oder ein Störsignal in dem Umgebungsbereich. Die Umgebungsbedingung, die in dem Betriebsmodus des Abstandssensors bestimmt wird, kann das Objekt selbst beschreiben. Beispielweise kann die Umgebungsbedingung die Form und/oder die Höhe des Objekts beschreiben. Die Umgebungsbedingung kann auch den Umgebungsbereich selbst beschreiben. Beispielsweise kann die Umgebungsbedingung die Fahrbahnoberfläche beschreiben. Hier kann zwischen einer asphaltieren Fahrbahnoberfläche und einem Schotterboden unterschieden werden. Die Fahrbahnoberfläche kann sich auf die Reflexion des Sendesignals auswirken und/oder Störsignale hervorrufen. Zudem kann die Umgebungsbedingung die Reflexionseigenschaften des Objekts für das Sendesignal beschreiben. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Umgebungsbedingung die Entfernung zwischen dem Abstandssensor und dem Objekt beschreibt. Des Weiteren kann die Umgebungsbedingung die aktuellen Witterungsbedingungen in dem Umgebungsbereich beschreiben. Diese Witterungsbedingungen können beispielsweise die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und/oder den Luftdruck beschreiben. Diese Größen wirken sich auf die Übertragung des Sendesignals über die Luft aus. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Umgebungsbedingungen einen Niederschlag, beispielsweise Regen oder Schneefall, beschreiben. Darüber hinaus kann die Umgebungsbedingung Störsignale in dem Umgebungsbereich beschreiben. Solche Störsignale können beispielsweise die Sendesignale sein, die mit anderen Abstandssensoren oder mit Abstandssensoren von weiteren Fahrzeugen ausgesendet werden. Die Störsignale können allgemein Signale sein, die in dem Frequenzbereich des Sensorsignals liegen. Wenn nun die Umgebungsbedingung erkannt wird, kann das Sendesignal für die aktuelle Umgebungsbedingung auf Grundlage der Zuordnungsvorschrift eingestellt werden. Dabei ist das Sendesignal bevorzugt derart bestimmt, dass dieses durch die aktuelle Umgebungsbedingung möglichst wenig beeinflusst wird.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sich die vorbestimmten Sendesignale bezüglich einer Modulation, einer Frequenz und/oder einer Sendedauer unterscheiden. Je nach Typ des Abstandssensors kann es sich bei dem Sendesignal um eine elektromagnetische Welle, ein Lichtsignal, ein Lasersignal, ein Ultraschallsignal oder dergleichen handeln. Dieses Sendesignal wird insbesondere als Puls beziehungsweise Impuls oder als sogenannter Burst ausgesendet. Dabei können sich die verschiedenen Sendesignale bezüglich ihrer Sendedauer unterscheiden. Die Sendedauer beschreibt die zeitliche Dauer, wie lange das Signal ausgesendet wird. Ebenso können sich diese Signale bezüglich ihrer Frequenz voneinander unterscheiden. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass sich die Sendesignale bezüglich ihrer Modulation voneinander unterscheiden. In diesem Fall ist es vorgesehen, dass das Empfangssignal entsprechend demoduliert wird. Für die Modulation kann ein analoges Modulationsverfahren, wie die Amplitudenmodulation, die Frequenzmodulation, die Phasenmodulation, die Vektormodulation, die Einseitenbandmodulation, die Restseitenbandmodulation oder die Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger, genutzt werden. Es können auch digitale Modulationsverfahren, wie beispielsweise die Amplitudenumtastung, die Frequenzumtastung, die Phasenumtastung, die Quadraturphasenumtasung, die Quadraturamplitudenmodulation, das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren, das Gaussian Frequency Shift Keying, der Trellis-Code, die VSB-Modulation, der Discrete Multitone oder dergleichen, genutzt werden. Weiterhin ist es möglich, dass Pulsmodulationsverfahren, wie die Pulsweitenmodulation, die Pulsamplitudenmodulation, die Deltamodulation, die Pulsphasenmodulation, die Puls-Pausen-Modulation oder die Puls-Code-Modulation, genutzt werden. Darüber hinaus können frequenzspreizende Modulationsverfahren, wie Frequency Hopping Spread Spectrum, Direct Sequence Spread Spectrum, Time Hopping oder Chirp Spread Spectrum, verwendet werden. Bei dem Sendesignal kann es sich auch um ein Chirp-Signal handeln. Dieses Chipsignal kann ein linearer Chirp oder ein exponentiellen Chirp sein. Somit können eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensorsignale bereitgestellt werden, die sich je nach Bedingung eignen können, um das Objekt erfassen zu können.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug in dem Lernmodus entlang zumindest einer Teststrecke bei bekannten Referenz-Umgebungsbedingungen bewegt wird, mittels des Abstandssensors die vorbestimmten Sendesignale ausgesendet werden und das jeweilige Empfangssignal bestimmt wird. In dem Lernmodus kann das Kraftfahrzeug entlang einer oder mehrerer bekannter Teststrecken manövriert werden. Auf dieser Teststrecke können bevorzugt mehrere Referenz-Objekte angeordnet sein. Insbesondere handelt es sich bei den Referenz-Objekten um voneinander verschiedene Objekte. In dem Lernmodus kann das Kraftfahrzeug beispielsweise entlang einer vorbestimmten Trajektorie innerhalb der Teststrecke manövriert werden. Dabei können mit dem Abstandssensor die jeweiligen vorbestimmten Sendesignale ausgesendet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass bei einer Fahrt auf der Teststrecke ein erstes der Sendesignale ausgesendet wird und bei der nachfolgenden Fahrt kann ein zweites der Sendesignale ausgesendet werden. Insgesamt kann die Fahrt entlang der Teststrecke für alle vorbestimmten Sendesignale durchgeführt werden. Zudem kann die Fahrt entlang der Teststrecke bei unterschiedlichen Witterungsverhältnissen, beispielsweise Temperaturen, Luftfeuchtigkeiten und/oder Luftdrücken, durchgeführt werden. Die Testfahrten können auch zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden. Auf diese Weise können für die unterschiedlichen Umgebungsbedingungen Empfangssignale für die unterschiedlichen Sendesignale bestimmt werden und zur Bestimmung der Zuordnungsvorschrift verwendet werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird in dem Lernmodus ein jeweiliger Qualitätswert für die Empfangssignale bestimmt und die Zuordnungsvorschrift wird anhand der jeweiligen Qualitätswerte bestimmt. Dieser Qualitätswert kann insbesondere beschreiben, wie gut das Empfangssignal das zu detektierenden Objekt abbildet. Mit anderen Worten beschreibt der Qualitätswert insbesondere wie gut das Objekt anhand des Empfangssignals erkannt werden kann. Beispielweise kann der Qualitätswert ein Signal-Rausch-Verhältnis und/oder Signalqualität beschreiben. Der Qualitätswert kann auch angeben, ob und in welchem Umfang das modulierte beziehungsweise codierte Sendesignal wieder demoduliert beziehungsweise decodiert werden kann. Somit können in dem Lernmodus für die jeweiligen Referenz-Umgebungsbedingungen für die jeweiligen vorbestimmten Sendesignale die Qualitätswerte der Empfangssignale bestimmt werden. Auf Grundlage der Qualitätswerte kann dann die Zuordnungsvorschrift bestimmt werden. Beispielweise kann das Sendesignal, dass für eine Referenz-Umgebungsbedingung den höchsten Qualitätswert aufweist, dieser Referenz-Umgebungsbedingung zugeordnet werden. Damit kann die Zuordnungsvorschrift beschreiben, welches der Sendesignal am besten für die jeweilige Referenz-Umgebungsbedingung beziehungsweise Umgebungsbedingung geeignet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die Zuordnungsvorschrift anhand der jeweiligen Empfangssignale mittels eines Verfahrens des maschinellen Lernens bestimmt. Die Empfangssignale, die für die jeweiligen Sensorsignale und für die jeweiligen Umgebungsbedingungen bestimmt wurden, können mithilfe eines Verfahrens des maschinellen Lernens ausgewertet werden und somit kann auf einfache und zuverlässige Weise die Zuordnungsvorschrift bestimmt werden. Beispielsweise können mithilfe des Verfahrens Muster oder Gesetzmäßigkeiten in den Sendesignalen und den dazugehörigen Empfangssignalen für die jeweiligen Referenz-Umgebungsbedingungen erkannt werden. Hierzu kann das sogenannte überwachte Lernen verwendet werden, bei welchem der Algorithmus eine Funktion aus gegebenen Paaren von Sendesignalen und Empfangssignalen lernt. Auf diese Weise kann zum Beispiel erkannt werden, welche Modulationsarten, Frequenzen und/oder Sendedauern sich für welche Umgebungsbedingung am besten eignen.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zum Bestimmen der Umgebungsbedingung in dem Betriebsmodus ein Bestimmungs-Sendesignal ausgesendet wird und die Umgebungsbedingung anhand des Empfangssignals des Bestimmungs-Sendesignals bestimmt wird. Mit anderen Worten wird ein vorbestimmtes Bestimmungs-Sendesignal ausgesendet und das dazugehörige Empfangssignal empfangen, welches zumindest ein Echo des Bestimmungs-Sensorsignals beschreibt. Als Bestimmungs-Sendesignal kann ein Sendesignal mit einer konstanten Frequenz oder ein Chirp-Signal genutzt werden. Aus der Signalform des Empfangssignals kann auf den Typ des Objekts geschlossen werden. Hier haben Versuche gezeigt, dass unterschiedliche Objekttypen die Reflexion des Sendesignals unterschiedliche beeinflussen. Dies kann anhand des Empfangssignals bestimmt werden, welches die Impulsantwort des Sendesignals beschreibt. In dem Lernmodus kann eine weitere Zuordnungsvorschrift ermittelt werden, welche die Zuordnung einer Mehrzahl von Empfangssignalen zu den unterschiedlichen Objekten beziehungsweise Objekttypen beschreibt. Die Mehrzahl von Empfangssignalen kann dabei die Reflexion des Bestimmungs-Sendesignals von verschiedenen Objekten beschreiben.
  • Zudem kann anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Bestimmungs-Sendesignals und dem Empfangen des Empfangssignals kann dann der Abstand zwischen dem Abstandssensor und dem Objekt bestimmt werden. Außerdem können Informationen über die Höhe des Objekts anhand der Anzahl der empfangenen Echos beziehungsweise Empfangssignale bestimmt werden. Ferner kann die Signalamplitude des Sensorsignals herangezogen werden, um die Reflexionseigenschaften des Objekts zu bestimmen. Anhand der Dämpfung des Empfangssignals im Vergleich zu dem Sendesignal zudem auf die Temperatur, den Luftdruck und/oder die Witterungsverhältnisse geschlossen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird zum Bestimmen der Umgebungsbedingung in dem Betriebsmodus eine Nullmessung durchgeführt, bei welcher ohne Aussenden eines Sendesignals das Empfangssignal bestimmt wird. Mit anderen Worten wird bei dieser Nullmessung kein Sendesignal ausgesendet. Der Abstandssensor wird nur zum Empfangen aktiviert. Somit können beispielsweise Störsignale oder die Signale von anderen Abstandssensoren identifiziert werden. Falls das Störsignal das Sendesignal beeinflusst beziehungsweise eine ähnliche Frequenz aufweist, kann die Frequenz des Sendesignals verändert werden.
  • Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass zur Bestimmung der Umgebungsbedingungen die Informationen von weiteren Sensoren des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Diese weiteren Sensoren können dann Informationen über die aktuelle Temperatur, den Luftdruck und/oder der Luftfeuchtigkeit in dem Umgebungsbereich bereitstellen. Darüber hinaus können diese weiteren Sensoren Informationen zu einem Niederschlag und/oder den Witterungsverhältnissen in dem Umgebungsbereich liefern.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird während des Betriebsmodus fortlaufend die Umgebungsbedingung bestimmt und das Sendesignal wird anhand der bestimmten Umgebungsbedingung ausgewählt. Im Betriebsmodus des Abstandssensors kann fortlaufend beziehungsweise zu vorbestimmten Zeitpunkten die aktuelle Umgebungsbedingung erkannt werden. Somit kann auch während des Betriebs des Abstandssensors das Sendesignal adaptiv an die aktuelle Umgebungsbedingung angepasst werden. Damit kann auf zuverlässige Weise auf sich verändernde Umgebungsbedingungen reagiert werden.
  • Eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest einen Abstandssensor. Die Sensorvorrichtung ist zum Durchführen eines Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Der zumindest eine Abstandssensor der Sensorvorrichtung kann als Radarsensor, als Lidar-Sensor, als Laserscanner und/oder als optischer Sensor ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Abstandssensor aber als Ultraschallsensor ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung eine Mehrzahl von Abstandssensoren umfasst. Darüber hinaus kann die Sensorvorrichtung ein elektronisches Steuergerät aufweisen, welches zur Datenübertragung mit dem zumindest einen Abstandssensor verbunden ist. Auf diesem Steuergerät oder auf einem Speicher des Steuergeräts kann die Zuordnungsvorschrift hinterlegt sein. Beispielweise kann die Zuordnungsvorschrift in Form einer Tabelle hinterlegt sein.
  • Die Zuordnungsvorschrift kann mit der Sensorvorrichtung selbst in dem Lernmodus bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine zu vorbestimmte Zuordnungsvorschrift auf dem Steuergerät beziehungsweise dem Speicher des Steuergeräts gespeichert wird. Zuordnungsvorschrift kann mit einer baugleichen Sensorvorrichtung oder mit einem baugleichen Fahrzeug mit der Sensorvorrichtung bestimmt worden sein. Somit kann die Zuordnungsvorschrift auf das Steuergerät in Form eines Software-Updates beziehungsweise Firmware-Updates übertragen werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung. Das Fahrerassistenzsystem kann den Fahrer des Kraftfahrzeugs vor den erkannten Objekten warnen und/oder das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von den erkannten Objekten zumindest semi-autonom manövrieren.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet ist.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • 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 verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
  • Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Sensorvorrichtung aufweist;
    • 2 das Kraftfahrzeug, welches in einem Lernmodus entlang einer Teststrecke mit einer Mehrzahl von Referenz-Objekten manövriert wird; und
    • 3 ein Sendesignal, welches von einem Referenz-Objekt reflektiert wird, sowie das dazugehörige Empfangssignal.
  • In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 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 dazu dient, einen Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu unterstützen. Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem 2 als Parkhilfesystem ausgebildet sein, mittels welchem der Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs 1 in eine Parklücke und/oder beim Ausparken aus der Parklücke unterstützt werden kann.
  • Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Sensorvorrichtung 3. Die Sensorvorrichtung 3 weist zumindest einen Abstandssensor 4 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Sensorvorrichtung 3 zwölf Abstandssensoren 4. Dabei sind sechs Abstandssensoren 4 in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 und sechs Abstandssensoren 4 in einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Abstandssensoren 4 sind vorliegend als Ultraschallsensoren ausgebildet. Die Abstandssensoren 4 können insbesondere an den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 montiert sein. Dabei können die Abstandssensoren 4 zumindest bereichsweise in entsprechenden Ausnehmungen beziehungsweise Durchgangsöffnungen der Stoßfänger angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Abstandssensoren 4 verdeckt hinter den Stoßfänger angeordnet sind. Grundsätzlich können die Abstandssensoren 4 auch an weiteren Verkleidungsteilen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.
  • Mithilfe der Sensorvorrichtung 3 können Objekte 8 in dem Umgebungsbereich 9 erfasst werden. Vorliegend ist schematisch ein Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 gezeigt. Mit den jeweiligen Abstandssensoren 4 kann ein Messsignal ausgesendet werden und das von dem Objekt 8 reflektierte Messsignal wieder empfangen werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Messsignals und dem Empfangen des von dem Objekt 8 reflektierten Messsignals kann dann ein Abstand zwischen dem Abstandssensor 4 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Abstände, die mit unterschiedlichen Abstandsensoren 4 bestimmt werden, berücksichtigt werden. Somit kann mittels Trilateration die relative Lage zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Mit den Abstandsensoren 4, die vorliegend als Ultraschallsensoren ausgebildet sind, wird als das Messsignal ein Ultraschallsignal ausgesendet.
  • Des Weiteren umfasst die Sensorvorrichtung 3 ein elektronisches Steuergerät 5, welches mit den Abstandssensoren 4 zur Datenübertragung mit einer Datenleitung verbunden ist. Über die Datenleitung können die mit den jeweiligen Abstandssensoren 4 bestimmten Signale an das Steuergerät 5 übertragen werden. Anhand der Signale kann das Steuergerät 5 überprüfen, ob sich das Objekt 8 den Umgebungsbereich 9 befindet und wo sich das Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet. Diese Information kann dann von dem Fahrerassistenzsystem 2 genutzt werden, um eine Ausgabe an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 auszugeben. Zudem kann es vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 2 in eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder einen Antriebsmotor eingreift, um das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten Objekt 8 zumindest semi-autonom zu manövrieren.
  • 2 zeigt das Kraftfahrzeug 1, welches in einem Lernmodus des Abstandssensors 4 beziehungsweise der Sensorvorrichtung 3 auf einer Teststrecke 10 manövriert wird. Vorliegend wird das Kraftfahrzeug 1 innerhalb Teststrecke 10 entlang einer vorbestimmten Trajektorie 11 manövriert. Dabei kann das Kraftfahrzeug 1 manuell oder autonom entlang der Trajektorie 11 manövriert werden. Auf der Teststrecke 10 befinden sich mehrere Referenz-Objekte 8', die mit dem Abstandssensor 4 beziehungsweise den Ultraschallsensoren erfasst werden. Vorliegend befinden sich auf der Teststrecke 10 beispielhafte drei Referenz-Objekte 8', welche sich bezüglich ihrer Form voneinander unterscheiden. Die Positionen der Referenz-Objekte 8' und die Ausgestaltungen der Referenz-Objekte 8' sind bekannt. Dabei es ferner vorgesehen, dass die Testfahrten bei unterschiedlichen Witterungsbedingungen, beispielsweise bei unterschiedlichen Temperaturen, Luftdrücken und/oder Luftfeuchtigkeiten, durchgeführt wird. Ferner können auf der Teststrecke 10 entsprechende Störquellen angeordnet sein, mit denen Störsignale simuliert werden können. Somit können in dem Lernmodus unterschiedliche Referenz-Umgebungsbedingungen untersucht werden.
  • Wenn das Kraftfahrzeug 1 in dem Lernmodus entlang der Trajektorie 11 manövriert wird, können mit zumindest einem der Abstandsensoren 4 unterschiedliche Sendesignale 12 ausgesendet werden. Beispielsweise können zeitlich aufeinanderfolgend unterschiedliche Testfahrten durchgeführt werden, bei denen jeweils unterschiedliche Sendesignale 12 ausgesendet werden. Diese Sensorsignale 12 können sich bezüglich ihrer Frequenz, der Sendedauer und/oder einem Modulationsverfahren beziehungsweise Codierverfahren voneinander unterscheiden. Es kann auch vorgesehen sein, dass als das Sendesignal 12 ein Chipsignal ausgesendet wird. Für die unterschiedlichen Referenz-Objekte 8' beziehungsweise die unterschiedlich Umgebungsbedingungen können für die ausgesendeten Sendesignale 12 die jeweiligen Empfangssignale 13 bestimmt werden. Dies ist beispielhaft in 3 veranschaulicht.
  • 3 zeigt in den oberen Bereich ein Signal 12, welches mit dem Abstandssensor 4 ausgesendet wird. Dabei ist die Amplitude A des Sensorsignals 12 in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen. Der Abstandssensor 4 ist als Ultraschallsensor ausgebildet. Mit diesem Ultraschallsensor wird als das Sendesignal 12 ein Ultraschallsignal ausgesendet. Hierzu kann an einem Wandlerelement des Ultraschallsensors eine elektrische Wechselspannung U = U0 · sin(2 · π · f0 · t) mit t = 0 bis t0 angelegt werden.
  • Dieses Sendesignal 12 wird mittels des Abstandssensors 4 ausgesendet an dem Referenz-Objekt 8' reflektiert. Vorliegend ist beispielhaft ein Referenz-Objekt 8' gezeigt, welches sternförmig ausgebildet ist. In dem unteren linken Bereich von 3 ist das Empfangssignal 13 dargestellt, welches das von dem Referenz-Objekt 8' reflektierte Sendesignal 12 beschreibt. Auch hier ist die Amplitude A des Empfangssignals 13 in Abhängigkeit von der Zeit t gezeigt. An dem Referenz-Objekt 8' beziehungsweise dem sternförmig Referenz-Objekt 8' ergibt sich eine typische Reflexion des Sendesignals 12, welche anhand des Empfangssignals 13 beziehungsweise der Impulsantwort des Sendesignals 12 erkannt werden kann.
  • Die jeweiligen Empfangssignale 13 die zu den verschiedenen Sendesignalen 12 bei den unterschiedlichen Objekten 8 beziehungsweise den verschiedenen Umgebungsbedingungen gesammelt wurden, können mittels eines Verfahrens des maschinellen Lernens verarbeitet werden. Hierzu kann beispielsweise in dem Steuergerät 5 ein entsprechender Algorithmus bereitgestellt werden. Für die unterschiedlichen Sendesignale 12 ergeben sich je nach Objekttyp beziehungsweise Umgebungsbedingungen verschiedene Empfangssignale 13. Mithilfe des Algorithmus zum maschinellen Lernen kann dann bestimmt werden, welches der Sendesignale 12 sich am besten für die Erkennung eines bestimmten Objekts 8 eignet und/oder welches der Sendesignale 12 sich am besten für welche Umgebungsbedingungen eignet. Anhand dieser Ergebnisse kann eine Zuordnungsvorschrift bestimmt werden, welche vorbestimmte Sendesignale 12 zu den Referenz-Umgebungsbedingungen zuordnet. Die Zuordnungsvorschrift kann beispielsweise in Form einer Tabelle bereitgestellt werden und in dem nachfolgenden Betriebsmodus genutzt werden.
  • Beispielweise kann mithilfe des Algorithmus zum maschinellen Lernen erkannt werden, dass bei Regen und einer Störquelle, welche ein Störsignal mit einer Frequenz von 50 kHz ausgibt, ein Sendesignal 12 ausgewählt werden soll, welches eine Frequenz von 54 kHz aufweist. Zudem kann mithilfe des Algorithmus beispielsweise erkannt werden, dass bei Trockenheit und einem Störsignal, dass eine Frequenz von 49 kHz aufweist, ein Sendesignal 12 mit einem bestimmten Modulationsverfahren verwendet werden soll, um das Objekt 8 zuverlässig erkennen zu können.
  • Im Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 werden die jeweiligen Abstandssensoren 4 in dem Betriebsmodus betrieben. Hier kann ein Bestimmungs-Sendesignal ausgesendet werden und das dazugehörige Empfangssignal 13 bestimmt werden. Anhand des Empfangssignals 13 kann dann beispielsweise ermittelt werden, ob sich ein Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet und wie dieses Objekt 8 ausgestaltet ist. Ferner können die Umgebungsbedingungen in dem Umgebungsbereich 9 erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine sogenannte Nullmessung durchgeführt werden, bei welcher nur Signale mit dem Abstandssensor 4 empfangen werden, also kein Sendesignal 12 ausgesendet wird. Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob ein Störsignal in dem Umgebungsbereich 9 vorhanden ist. In Abhängigkeit von den erkannten Objekten 8 beziehungsweise den Umgebungsbedingungen kann dann anhand der Zuordnungsvorschrift das passende Sendesignal 12 ausgewählt werden und mit dem Abstandssensor 4 ausgesendet werden.
  • Vorliegend wurde das Verfahren anhand von Abstandssensoren 4 beschrieben, die als Ultraschallsensoren ausgebildet sind. Das Verfahren kann in gleicher Weise mit Abstandsensoren 4 durchgeführt werden, die beispielsweise als Radarsensor, als Lidar-Sensor, als Laserscanner oder dergleichen ausgebildet sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013022273 A1 [0003]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Abstandssensors (4) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem in einem Betriebsmodus des Abstandssensors (4) ein Sendesignal (12) ausgesendet wird und das von einem Objekt (8) in einem Umgebungsbereich (9) des Kraftfahrzeugs (1) reflektierte Sendesignal (12) als Empfangssignal (13) empfangen wird, wobei das Sendesignal (12) aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen (12) ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Betriebsmodus eine Umgebungsbedingung erkannt wird, welche den Umgebungsbereich (9) beschreibt, und das Sendesignal (12) anhand einer Zuordnungsvorschrift ausgewählt wird, wobei die Zuordnungsvorschrift eine Zuordnung der Mehrzahl von vorbestimmten Sendesignalen (12) zu Referenz-Umgebungsbedingungen beschreibt, und wobei die Zuordnungsvorschrift in einem Lernmodus des Abstandssensors (4) bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgebungsbedienung das Objekt (8), Witterungsbedienungen und/oder ein Störsignal in dem Umgebungsbereich (9) beschreibt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die vorbestimmten Sendesignale (12) bezüglich einer Modulation, einer Frequenz und/oder einer Sendedauer voneinander unterscheiden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) in dem Lernmodus entlang zumindest einer Teststrecke (10) bei bekannten Referenz-Umgebungsbedingungen bewegt wird, mittels des Abstandssensors (4) die vorbestimmten Sendesignale (12) ausgesendet werden und das jeweilige Empfangssignal (13) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für das jeweilige Empfangssignal (13) ein Qualitätswert bestimmt wird, welcher beschreibt und die Zuordnungsvorschrift anhand der jeweiligen Signalqualitäten bestimmt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnungsvorschrift anhand der jeweiligen Empfangssignale (13) mittels eines Verfahrens des maschinellen Lernens bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Umgebungsbedingung in dem Betriebsmodus ein Bestimmungs-Sendesignal ausgesendet wird und die Umgebungsbedingung anhand des Empfangssignals (13) des Bestimmungs-Sendesignal bestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Umgebungsbedingung in dem Betriebsmodus eine Nullmessung durchgeführt wird, bei welcher ohne Aussenden eines Sendesignals (12) das Empfangssignal (13) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während Betriebsmodus fortlaufend die Umgebungsbedingung bestimmt wird und das Sendesignal (12) anhand der bestimmten Umgebungsbedingung ausgewählt wird.
  10. Sensorvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einem Abstandssensor (4), wobei die Sensorvorrichtung (3) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
  11. Sensorvorrichtung (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Abstandssensor (4) als Ultraschallsensor ausgebildet ist.
  12. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Sensorvorrichtung (3) nach Anspruch 10 oder 11.
  13. Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 12.
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