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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung, bei welchem mit zumindest drei Ultraschallsensoren ausgehend von unterschiedlichen Einbaupositionen an dem Kraftfahrzeug, welche sich bezüglich einer Einbauhöhe voneinander unterscheiden, jeweils ein Abstand zu einem Objektpunkt des Objekts bestimmt wird und anhand der jeweiligen Abstände eine räumliche Lage des Objektpunkts in dem Umgebungsbereich bestimmt wird. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Medium.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf Ultraschallsensorvorrichtungen für Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensorvorrichtungen können beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs sein, mittels welchem Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden können. Derartige Ultraschallsensorvorrichtungen umfassen üblicherweise eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren, mit denen jeweils ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und einem Objektpunkt des Objekts bestimmt werden kann. Anhand der jeweiligen Abstände, die mit den Ultraschallsensoren bestimmt werden, kann dann die Position beziehungsweise die räumliche Lage des Objektpunkts in dem Umgebungsbereich bestimmt werden. Zur Abstandsbestimmung wird mit den jeweiligen Ultraschallsensoren ein Ultraschallsignal ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals kann dann der Abstand bestimmt werden.
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Zur Positionsbestimmung des Objekts wird die Ausbreitung des Ultraschallsignals üblicherweise als Kreis beziehungsweise als Kreisabschnitt modelliert. Durch das Berechnen der Schnittpunkte der jeweiligen Kreise, welche als Annäherung der Ausbreitung des Ultraschallsignals ausgehend von den Ultraschallsensoren an den unterschiedlichen Einbaupositionen angenommen werden, werden im zweidimensionalen Raum dann Hypothesen bestimmt, um das Objekt zu beschreiben. Diese Hypothesen werden dann durch verschiedene Kriterien bestätigt, sodass entsprechende Objektmerkmale ausgegeben werden können. Somit können beispielsweise Linienmerkmale durch das Bilden und Bestätigen von Linien-Hypothesen erstellt werden. Durch diese Linienmerkmale können dann beispielsweise Wände oder Bordsteine repräsentiert werden. Diese Linien-Hypothesen sind Tangenten, welche für die zuvor beschriebenen Kreise berechnet werden.
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Der Nachteil an einem derartigen zweidimensionalen Ansatz ist, dass es keine Informationen zur Höhe des Objekts gibt. Es wird dabei meist angenommen, dass sich zu detektierenden Objekte auf der Sensorhöhe beziehungsweise der Einbauhöhe der Ultraschallsensoren befinden. Bei niedrigen Objekten, welche beispielsweise von dem Kraftfahrzeug überfahren werden können, ergibt sich somit ein systematischer Fehler, der bei den nachfolgenden Verarbeitungsstufen zu kompensieren ist.
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Hierzu beschreibt die
DE 10 2014 116 014 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem das Kraftfahrzeug an einem Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs vorbei bewegt wird und während des Vorbeibewegens mit mehreren Abstandssensoren jeweilige Abstandswerte zu dem Objekt bestimmt werden. Dabei ist es vorgesehen, dass ein erster Abstandswert, der mit einem ersten Abstandssensor bestimmt wird, zu einem ersten Zeitpunkt bestimmt wird und das ein zweiter Abstandswert, der mit einem zweiten Abstandssensor bestimmt wird, zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden zweiten Zeitpunkt bestimmt wird.
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Ultraschallsensorvorrichtungen werden auch in Türöffnungssystemen eingesetzt. Hierzu beschreibt die
EP 1 002 920 B1 ein automatisches Türöffnungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Sensoreinrichtung zum Erfassen von Objekten in einem vorgegebenen Bereich um das Fahrzeug und einer zumindest einer Tür zugeordneten Vorrichtung, die das Eindringen des Objekts in den vorgegebenen Bereich anzeigt. Dabei ist die Sensoreinrichtung derart ausgebildet, dass die Höhe des sich in dem vorgegebenen Bereich befindlichen Objekts relativ zu einem vorgegebenen Bezugskoordinatensystem erfassbar ist. Des Weiteren weist die Sensoreinrichtung mindestens zwei Antennen zum Bestimmen der Höhe des Objekts auf, welche auf verschiedenen Höhen am Fahrzeug angeordnet sind.
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Ferner beschreibt die
DE 10 2013 207 823 A1 ein Verfahren zur Auswertung von Ultraschallsignalen in einem Fahrzeug, bei dem ein Ultraschallsignal ausgesendet wird und ein reflektiertes Ultraschallsignal mit mindestens drei Ultraschallsensoren empfangen wird. Dabei ist es vorgesehen, dass jeweils wenigstens zwei Ultraschallsensoren vertikal und horizontal versetzt angeordnet sind. Ferner wird mindestens eine Phaseninformation des reflektierten Ultraschallsignals in Bezug auf die empfangenen Ultraschallsensoren erfasst. Dabei wird ein erster Einfallswinkel des reflektierten Ultraschallsignals auf die wenigstens zwei horizontal zueinander versetzt angeordneten Ultraschallsensoren ermittelt. Dabei repräsentiert der erste Einfallswinkel den Azimutwinkel. Außerdem wird ein zweiter Einfallswinkel des reflektierten Ultraschallsignals auf die wenigstens zwei vertikal zueinander versetzt angeordneten Ultraschallsensoren ermittelt, wobei der zweite Einfallswinkel den Elevationswinkel beschreibt.
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Darüber hinaus beschreibt die
DE 10 2015 003 584 A1 eine Vorrichtung zum Bestimmen einer dreidimensionalen Position eines Objekts. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen Sender, der dazu geeignet ist, ein Signal abzustrahlen. Ferner umfasst die Vorrichtung mindestens drei Empfänger, wobei die mindestens drei Empfänger und der mindestens eine Sender vorzugsweise innerhalb einer ersten Ebene angeordnet sind, wobei ein erster Empfänger und ein zweiter Empfänger vorzugsweise entlang einer ersten Gerade angeordnet sind und ein dritter Empfänger von der ersten Gerade beabstandet ist. Zudem umfasst die Vorrichtung einen Prozessor, der konfiguriert ist, mindestens drei Laufzeiten zu ermitteln und aus den ermittelten Laufzeiten sowie der Anordnung des Senders und der Empfänger die dreidimensionale Position des Objekts zu ermitteln. Es können auch in alle drei Empfänger drei Sender integriert sein. Auf Grundlage der Laufzeiten können Ellipsoide bestimmt werden, wobei anhand eines Schnittpunkts der Ellipsoiden die dreidimensionale Position des Objekts bestimmt werden kann.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie ein Objekt in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mit einer Ultraschallsensorvorrichtung, die eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist, auf einfache Weise genauer erfasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem, durch ein Computerprogrammprodukt sowie durch ein computerlesbares Medium gemäß den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung, wird bevorzugt mit zumindest drei Ultraschallsensoren ausgehend von unterschiedlichen Einbaupositionen an dem Kraftfahrzeug, welche sich bezüglich einer Einbauhöhe voneinander unterscheiden, jeweils ein Abstand zu einem Objektpunkt des Objekts bestimmt. Darüber hinaus wird bevorzugt anhand der jeweiligen Abstände eine räumliche Lage des Objektpunkts in dem Umgebungsbereich bestimmt. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass anhand der Abstände jeweils eine Kugel bestimmt wird, deren Radius dem Abstand entspricht und deren Mittelpunkt der Einbauposition des Ultraschallsensors entspricht. Darüber hinaus wird insbesondere ein Schnittpunkt der jeweiligen Kugeln bestimmt und die räumliche Lage des Objektpunkts wird anhand des Schnittpunkts bestimmt.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung. Hierbei wird mit zumindest drei Ultraschallsensoren ausgehend von unterschiedlichen Einbaupositionen an dem Kraftfahrzeug, welche sich insbesondere bezüglich einer Einbauhöhe voneinander unterscheiden, jeweils ein Abstand zu einem Objektpunkt eines Objekts bestimmt. Ferner wird anhand der jeweiligen Abstände eine räumliche Lage des Objektpunkts in dem Umgebungsbereich bestimmt. Dabei ist es vorgesehen, dass anhand der Abstände jeweils eine Kugel bestimmt wird, deren Radius dem Abstand entspricht und deren Mittelpunkt der Einbauposition des Ultraschallsensors entspricht. Ferner wird ein Schnittpunkt der jeweiligen Kugeln bestimmt und die räumliche Lage des Objektpunkts wird anhand des Schnittpunkts bestimmt.
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Mit Hilfe des Verfahrens soll die Position des Objekts in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Das Verfahren kann mit der Ultraschallsensorvorrichtung durchgeführt werden, welche die zumindest drei Ultraschallsensoren aufweist. Dabei befinden sich die zumindest drei Ultraschallsensoren an unterschiedlichen Einbaupositionen an dem Kraftfahrzeug. Insbesondere unterscheiden sich die Einbauhöhen bezüglich der Fahrzeughochrichtung voneinander. Die Einbauhöhe kann entlang einer Hochrichtung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist, von denen sich zumindest drei Ultraschallsensoren bezüglich ihrer Einbauhöhe voneinander unterscheiden. Dies bedeutet insbesondere, dass von zumindest drei der Ultraschallsensoren jeder eine andere Einbauhöhe aufweist. Zumindest drei der Ultraschallsensoren sind also an verschiedenen Einbaupositionen angeordnet, wobei sich diese alle bezüglich der Einbauhöhe voneinander unterscheiden. Es kann auch vorgesehen sein, dass jeder der Ultraschallsensoren eine andere Einbauhöhe aufweist. Die Ultraschallsensoren können an einem Stoßfänger, einen Karosseriebauteil, einen Außenbeplankungsteil, einem Türblech oder dergleichen angeordnet sein. Weiterhin unterscheiden sich die Einbaupositionen zumindest bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung und/oder der Fahrzeugquerrichtung voneinander. Mit den jeweiligen Ultraschallsensoren wird ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objektpunkt des Objekts bestimmt. Zum Bestimmen des Abstands wird mit jedem der Ultraschallsensoren ein Ultraschallsignal ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals kann dann der Abstand bestimmt werden. Dabei beschreibt der Objektpunkt den Bereich beziehungsweise Punkt des Objekts, an welchem die jeweiligen Ultraschallsignale reflektiert werden. Es kann auch angenommen werden, dass die jeweiligen Ultraschallsignale, die mit den unterschiedlichen Ultraschallsensoren ausgesendet werden, an dem gleichen Objektpunkt reflektiert werden. Anhand der jeweiligen Abstände, die mit den Ultraschallsensoren bestimmt werden, kann dann die räumliche Lage des Objektpunkts bezüglich des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eines Bezugspunkts des Kraftfahrzeugs bestimmt werden.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass für jeden bestimmten Abstand eine Kugel definiert wird. Dabei entspricht der Radius der Kugel dem gemessenen Abstand. Der Mittelpunkt der Kugel entspricht der Einbauposition des Ultraschallsensors, mit dem der Abstand bestimmt wurde. Mit anderen Worten wird also um jeden der Ultraschallsensoren herum eine Kugel definiert. Für jeden der Ultraschallsensoren ist bekannt, dass sich der Objektpunkt auf der Kugel befinden muss, deren Radius dem gemessenen Abstand entspricht. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass anhand des jeweils bestimmten Abstands ein Ellipsoid bestimmt wird, wobei die Kugel einen Spezialfall des Ellipsoids darstellt. Dabei kann eine Halbachse des Ellipsoids anhand des Abstands bestimmt werden. Um nun die räumliche Lage des Objektpunkts zu bestimmen, wird ein Schnittpunkt von allen Kugeln bestimmt. Dabei ist es üblicherweise der Fall, dass die jeweiligen Kugeln mehrere Schnittpunkte aufweisen. Dabei wird ein gemeinsamer Schnittpunkt der Kugeln ausgewählt und diesem gemeinsamen Schnittpunkt wird die dreidimensionale Position des Objektpunkts zugeordnet. Dadurch, dass die zumindest drei Ultraschallsensoren an verschiedenen Einbaupositionen angeordnet sind, wird die dreidimensionale Positionsbestimmung ermöglicht. Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass die Schallausbreitung beziehungsweise die Ausbreitung des Ultraschallsignals für jeden der Ultraschallsensoren als Kugel modelliert wird und die räumliche Position des Objektpunkts durch Berechnen des Schnittpunkts der zumindest drei Kugeln bestimmt wird. Dies ermöglicht es, auf einfache und zuverlässige Weise die räumliche Lage des Objektpunkts bestimmen zu können.
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Bevorzugt wird überprüft, ob der Schnittpunkt innerhalb von jeweiligen Erfassungsbereichen der Ultraschallsensoren angeordnet ist und die räumliche Lage des Objektpunkts wird anhand des Schnittpunkts bestimmt, falls der Schnittpunkt innerhalb der Erfassungsbereiche angeordnet ist. Um den Schnittpunkt zuverlässig bestimmen zu können, werden die jeweiligen Erfassungsbereiche beziehungsweise realen Sichtbereiche der Ultraschallsensoren berücksichtigt. Grundsätzlich kann berücksichtigt werden, dass sich der Schnittpunkt der zumindest drei Kugeln in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befinden muss. Wenn sich beispielsweise ein Schnittpunkt der drei Kugeln ergibt, der innerhalb des Kraftfahrzeugs ergibt, kann dieser nicht berücksichtigt werden. Des Weiteren wird berücksichtigt, dass sich der Schnittpunkt in einem Teil des Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs befinden muss, in welchem auch mit jedem der Ultraschallsensoren das Objekt erfasst werden kann. Somit kann garantiert werden, dass der Schnittpunkt auf zuverlässige Weise bestimmt wird.
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In einer Ausführungsform wird zum Bestimmen der jeweiligen Erfassungsbereiche für die Ultraschallsensoren ein Sensormodell bestimmt, wobei die jeweiligen Erfassungsbereiche in dem Sensormodell als Kugelabschnitt angenommen werden und/oder eine dreidimensionale Richtcharakteristik des jeweiligen Ultraschallsensors beschreiben. Die jeweiligen Erfassungsbereiche beschreiben diejenigen Bereiche in der Umgebung des Ultraschallsensors, in welchen mit dem Ultraschallsensor das Objekt erfasst werden kann. Im einfachsten Fall kann ein solcher Erfassungsbereich als Halbkugel oder als Kugelabschnitt angenommen werden. Bei der Definition des Kugelabschnitts wird auch hier der Mittelpunkt des Kugelabschnitts der Einbauposition des jeweiligen Ultraschallsensors zugeordnet. Der Radius des Kugelabschnitts entspricht dem gemessenen Abstand. Mit Hilfe des Kugelabschnitts kann ein trichterförmiges Modell für die Schallausbreitung des jeweiligen Ultraschallsensors auf einfache Weise bereitgestellt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Erfassungsbereiche die dreidimensionale Richtcharakteristik des jeweiligen Ultraschallsensors beschreiben. Es kann also ein genaues Modell verwendet werden, welches die Schallausbreitung beziehungsweise die Ausbreitung des Ultraschallsignals beschreibt. Die Schnittpunkte der Kugeln, die sich außerhalb dieser jeweiligen Sensormodelle befinden, können dann verworfen werden.
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Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass eine Bestimmung einer Tangentialebene zu jeder der Kugeln überprüft wird, wobei falls die Bestimmung möglich ist, eine dreidimensionale Kontur zumindest eines Bereichs des Objekts anhand der Tangentialebene bestimmt wird. Falls die Bestimmung der Tangentialebene nicht möglich ist, wird bevorzugt eine Bestimmung einer Tangente zu jeder der Kugeln überprüft, wobei falls die Bestimmung möglich ist, die dreidimensionale Kontur insbesondere anhand der Tangente bestimmt wird und falls die Bestimmung nicht möglich ist, die dreidimensionale Kontur bevorzugt anhand des Schnittpunkts bestimmt wird. Es ist also ein stufenweises Vorgehen vorgesehen. Zunächst wird überprüft, ob die Tangentialebene bestimmt werden kann, die alle Kugeln jeweils in einem Punkt berührt. Dies ist beispielsweise möglich, falls es sich bei dem Objekt um eine Wand handelt. Falls die Bestimmung einer Tangentialebene nicht möglich ist beziehungsweise falls sich keine eindeutige Tangentialebene berechnen lässt, kann eine Tangente beziehungsweise eine Tangentiallinie zu der Kugel bestimmt werden. Die Bestimmung der Tangente ist beispielsweise möglich, falls es sich bei dem Objekt um einen Pfosten handelt. Falls auch die Bestimmung der Tangente nicht möglich ist, kann ein Punkt beziehungsweise der Schnittpunkt bestimmt werden. Anhand der jeweiligen Tangentialebene kann ermittelt werden, wie die Kontur des Objekts bezüglich des Ultraschallsensors beziehungsweise der Kraftfahrzeugs geneigt ist. Die dreidimensionale Kontur des Objekts beziehungsweise des Bereichs des Objekts kann dann auf Grundlage der jeweils bestimmten Tangentialebene, Tangente oder des Schnittpunkts ermittelt werden.
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Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass anhand der dreidimensionalen Kontur eine Höhe des Objekts bestimmt wird. Zudem ist es insbesondere vorgesehen, dass hierbei die Einbauposition beziehungsweise die Einbauhöhe des jeweiligen Ultraschallsensors berücksichtigt wird. Wenn die Tangentialebene, die dem Ultraschallsensor zugeordnet wird, im Wesentlichen parallel zur Fahrzeughochrichtung beziehungsweise senkrecht zu einer Hauptausbreitungsrichtung des Ultraschallsignals verläuft, kann davon ausgegangen werden, dass die Höhe des Objekts zumindest der Einbauhöhe des Ultraschallsensors entspricht. Falls der Schnittpunkt bezogen auf Fahrzeughochrichtung unterhalb der Einbauhöhe des Ultraschallsensors liegt, ist die Tangentialebene entsprechend von der Fahrzeughochrichtung weg geneigt. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass die Höhe des Objektpunkts geringer als die Höhe des Ultraschallsensors ist. Dies ermöglicht eine einfache und zuverlässige Abschätzung der Höhe des Objekts.
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In einer weiteren Ausführungsform wird zur Bestimmung der dreidimensionalen Kontur in mehreren Messzyklen jeweils eine Hypothese für die dreidimensionale Kontur des zumindest einen Bereichs des Objekts bestimmt. Es kann also vorgesehen sein, dass mit der Ultraschallsensorvorrichtung mehrere Messzyklen durchgeführt werden, wobei in jedem Messzyklus die Kugeln für jeden der Ultraschallsensoren definiert werden und Hypothesen für die dreidimensionale Kontur bestimmt werden. Wie zuvor beschrieben wird in einem dreistufigen Verfahren überprüft, ob eine Tangentialebene, eine Tangente oder ein Punkt zu den Kugeln bestimmt werden kann. Dabei können die Tangentialeben, die Tangente und/oder der Punkt zunächst als Hypothese gespeichert werden und eine finale Ausgabe findet erst nach einer Bestätigung durch eine weitere Messung statt. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit erhöht werden. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die jeweiligen Messzyklen zeitlich aufeinanderfolgend durchgeführt werden. Wenn die jeweiligen Hypothesen in zumindest zwei Messzyklen, beispielsweise zwei zeitlich aufeinanderfolgende Messzyklen, bestätigt werden, kann angenommen werden, dass diese Hypothese zutrifft. Es kann auch vorgesehen sein, dass überprüft wird, ob die jeweiligen Hypothesen über mehrere Signalwege bestimmt werden. Auf diese Weise kann die dreidimensionale Kontur des Objekts beziehungsweise des Bereichs des Objekts auf zuverlässige Weise bestimmt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die bestimmte dreidimensionale Kontur und/oder der bestimmte Schnittpunkt in eine digitale Umgebungskarte eingetragen wird, welche den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschreibt. Wie bereits erläutert, können mehrere Messzyklen durchgeführt werden, wobei in jedem Messzyklus der Schnittpunkt und/oder die dreidimensionale Kontur bestimmt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass in jedem Messzyklus die Hypothesen für Tangentialebenen, die Tangenten und/oder die Punkte bestimmt werden. In den jeweiligen Messzyklen kann auch eine Hypothese für die dreidimensionale Kontur bestimmt werden. Diese jeweils bestimmten Merkmale können dann in die digitale Umgebungskarte eingetragen werden, welche eine Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreibt. Somit kann auf einfache Weise überprüft werden, ob die jeweiligen Hypothesen bestätigt werden. Somit können die jeweiligen erkannten Objekte beziehungsweise die erkannten Bereiche der Objekte in die Umgebungskarte eingetragen werden. Somit kann auf einfache und zuverlässige Weise der Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs abgebildet werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sich die unterschiedlichen Einbaupositionen, ausgehend von welchen der jeweilige Abstand zu dem Objektpunkt bestimmt wird, in zumindest zwei Raumrichtungen voneinander unterscheiden. Wie bereits erläutert, werden zumindest drei Ultraschallsensoren verwendet, deren Einbaupositionen sich bezüglich der Fahrzeughochrichtung voneinander unterscheiden. Ferner können sich die Einbaupositionen bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder einer Fahrzeugquerrichtung voneinander unterscheiden. Durch die unterschiedliche Anordnung der Ultraschallsensoren kann dann die dreidimensionale Lage des Objektpunkts bestimmt werden.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst zumindest einen Ultraschalsensor sowie ein elektronisches Steuergerät. Die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Die jeweiligen Ultraschallsensoren sind bevorzugt zur Datenübertragung mit dem Steuergerät verbunden. Somit wird es ermöglicht, dass die jeweiligen Ultraschalsensoren zum Aussenden der Ultraschalsignale angesteuert werden. Zudem können von den jeweiligen Ultraschalsensoren Sensorsignale, welche das von dem Objekt reflektierte Ultraschalsignal beschreibt, an das Steuergerät übertragen werden. Somit können die jeweiligen Abstände mit Hilfe des Steuergeräts bestimmt werden. Mit dem Steuergerät können dann auch die jeweiligen Kugeln definiert werden und der Schnittpunkt bestimmt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Grundsätzlich können mittels des Fahrerassistenzsystems Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden. Falls erkannt wird, dass eine Kollision zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt droht, kann eine entsprechende Warnung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der bestimmten räumlichen Lage des Objektpunkts des Objekts zumindest semi-autonom manövriert.
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Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Fahrerassistenzsystem dazu ausgelegt ist, einen Bereich in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug und/oder hinter dem Kraftfahrzeug und/oder seitlich neben dem Kraftfahrzeug zu überwachen. Die Ultraschallsensoren können beispielsweise in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Somit können Objekte in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug erkannt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Ultraschallsensoren in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, um Objekte in Fahrtrichtung hinter dem Kraftfahrzeug zu erkennen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren an einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise zumindest einer Fahrzeugtür, angeordnet sind. Somit können die Objekte in den Seitenbereichen des Kraftfahrzeugs oder einem Schwenkbereich der Tür erfasst werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem als so genannter Türöffnungsassistent ausgebildet ist.
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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.
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Zur Erfindung gehört auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche in einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren und die vorteilhaften Ausgestaltungen davon durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor eines elektronischen Steuergeräts und/oder einem Prozessor der Ultraschallsensorvorrichtung abgearbeitet wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, insbesondere in Form einer computerlesbaren Diskette, CD, DVD, Speicherkarte, USB-Speichereinheit, oder ähnlichen, in dem Programmcodemittel gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren und die vorteilhafte Ausgestaltungen davon durchzuführen, wenn die Programmcodemittel in einen Speicher eines elektronischen Steuergeräts und/oder der Ultraschallsensorvorrichtung geladen und auf einem Prozessor des elektronischen Steuergeräts und/oder d der Ultraschallsensorvorrichtung abgearbeitet werden.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem, für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug für das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt sowie für das erfindungsgemäße computerlesbare Medium.
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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 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.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug, welches eine Ultraschallsensorvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist;
- 2 eine Front des Kraftfahrzeugs gemäß 1, wobei die unterschiedlichen Einbaupositionen der Ultraschallsensoren der Ultraschallsensorvorrichtung dargestellt sind;
- 3 ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei die Ultraschallsensoren in den Türen des Kraftfahrzeugs angeordnet sind;
- 4 jeweilige Kugeln, welche anhand der mit den Ultraschallsensoren bestimmten Abstände bestimmt wurden in einer Draufsicht;
- 5 die Kugeln gemäß 4 in einer Seitenansicht; und
- 6 die Kugeln gemäß 4 und 5 in einer Frontansicht.
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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, welches als Personenkraftwagen ausgebildet ist in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu unterstützen. Wie nachfolgend näher erläutert, kann das Fahrerassistenzsystem 2 als Parkhilfesystem oder als Türöffnungsassistent ausgebildet sein.
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Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Ultraschallsensorvorrichtung 3. Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 umfasst zumindest drei Ultraschallsensoren 4. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 fünf Ultraschallsensoren 4, welche vorliegend in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind. Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren auch in einem Heckbereich 7 oder an einem jeweiligen Seitenbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 kann ein Ultraschallsignal ausgesendet werden und das an einem Objekt 10 in einem Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt 10 reflektierten Ultraschallsignals kann dann ein Abstand zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 10 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass indirekte Signalwege zwischen den Ultraschallsensoren 4, insbesondere zwischen benachbarten Ultraschallsensoren 4 genutzt werden. Dabei wird das Ultraschallsignal von einem Ultraschallsensor 4, welcher als Sender dient, ausgesendet und das von dem Objekt 10 reflektierte Ultraschallsignal von einem weiteren Ultraschallsensor 4, welcher als Empfänger dient, empfangen.
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Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 ein elektronisches Steuergerät 5, welches mit den Ultraschallsensoren 5 zur Datenübertragung verbunden ist. Entsprechende Datenleitungen beziehungsweise ein Datenbus sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Somit können mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 Sensorsignale, welche das jeweils empfangene und an dem Objekt 10 reflektierte Ultraschallsignal beschreiben, an das Steuergerät 5 übertragen werden. Anhand diese Informationen kann dann das Steuergerät 5 den Abstand zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 10 bestimmen. Anhand der jeweiligen Abstände kann dann mittels des Steuergeräts 5 die räumliche Lage des Objekts 10 in dem Umgebungsbereich 9 bestimmt werden. Diese Information kann dann von dem Fahrerassistenzsystem 2 genutzt werden, um eine entsprechende Ausgabe an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 auszugeben. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem das Kraftfahrzeug 1 zumindest semi-autonom in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten Objekt 10 manövriert.
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2 zeigt den Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1. Hier sind die fünf Ultraschallsensoren 4 der Ultraschallsensorvorrichtung 3 gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die jeweiligen Ultraschallsensoren an unterschiedlichen Einbaupositionen E1, E2, E3 angeordnet sind, wobei vorliegend drei Einbaupositionen E1, E2, E3 mit einem Bezugszeichen versehen sind. Dabei unterscheiden sich die Einbaupositionen E1 bis E3 bezüglich ihrer Einbauhöhe voneinander. Die Einbauhöhe wird dabei in Fahrzeughochrichtung z des Kraftfahrzeugs 1 bestimmt. Vorliegend unterscheiden sich die Einbaupositionen E1 bis E3 von zumindest drei der Ultraschallsensoren 4 bezüglich der Fahrzeughochrichtung z. In dem vorliegenden Beispiel unterscheiden sich zumindest drei der Ultraschallsensoren 4 in ihrer Einbauposition E1 bis E3 bezüglich der Fahrzeugquerrichtung y. Die Einbaupositionen E1 und E2 unterscheiden sich in der Fahrzeughochrichtung z um den Wert der Δz2 und bezüglich der Fahrzeugquerrichtung um den Wert der Δy2. Die Einbaupositionen E2 und E3 unterscheiden sich in der Fahrzeughochrichtung z um den Wert Δz1 und in der Fahrzeugquerrichtung y um den Wert Δy1.
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3 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Ultraschallsensorvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei sind die Ultraschallsensoren 4 an dem Seitenbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. In dem vorliegenden Beispiel sind die Ultraschallsensoren 4 an den Türen 11, 12 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. In dem vorliegenden Beispiel sind drei Ultraschallsensoren 4 an Fronttür 11 und drei Ultraschallsensoren 4 an der Hecktür 12 angeordnet. Auch hier unterscheiden sich die Einbaupositionen E1 bis E3 der Ultraschallsensoren 4 voneinander. Vorliegend sind die Einbaupositionen E1 bis E3 der Ultraschallsensoren 4 an der Hecktür 12 gekennzeichnet. Dabei unterscheidet sich die erste Einbauposition E1 von der zweiten Einbauposition E2 in Fahrzeughochrichtung z um den Wert Δz1 und in der Fahrzeuglängsrichtung x um den Wert Δx1. Die zweite Einbauposition E2 unterscheidet sich von der dritten Einbauposition E3 in Fahrzeughochrichtung z um den Wert Δz2 und in Fahrzeuglängsrichtung x um den Wert Δx2.
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Mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 wird - wie zuvor erläutert - jeweils der Abstand zu dem Objekt 10 beziehungsweise einem Objektpunkt P des Objekts 10 bestimmt. Anhand des jeweils gemessenen Abstands wird für jeden der Ultraschallsensoren 4 eine Kugel K1, K2, K3 bestimmt. Jedem der Ultraschallsensoren 4 wird die Kugel K1, K2, K3 so bestimmt, dass deren Radius dem gemessenen Abstand entspricht. Die jeweiligen Kugeln K1, K2, K3 werden ferner so bestimmt, dass deren Mittelpunkt der Einbauposition E1 bis E3 des jeweiligen Ultraschallsensors 4 entspricht.
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Hierzu zeigt 4 für das Beispiel der drei Ultraschallsensoren 4 von 3, welche in der Hecktür 12 angeordnet sind, die jeweils bestimmten Kugeln K1, K2 und K3. Die vorliegende Darstellung stellt eine Draufsicht dar, wobei auf der Abszisse die Fahrzeuglängsrichtung x und auf der Ordinate die Fahrzeugquerrichtung y dargestellt ist. Hierbei sind die Abstände jeweils in mm aufgetragen. Von diesen drei Kugeln K1, K2, K3 wird ein Schnittpunkt bestimmt, welcher dann dem Objektpunkt P des Objekts 10 zugeordnet wird. Dabei weisen die jeweiligen Kugeln K1, K2, K3 mehrere Schnittpunkte miteinander auf. Um den Schnittpunkt zu bestimmen, welcher dem Objektpunkt P zuzuordnen ist, wird eine Plausibilisierung durchgeführt. Zunächst ist erforderlich, dass sich der Schnittpunkt in dem Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 befindet. Des Weiteren ist es erforderlich, dass sich der Schnittpunkt in Senderichtung der jeweiligen Ultraschallsensoren 4 vor den Ultraschallsensoren 4 befindet. Darüber hinaus kann ein entsprechendes Sensormodell für jeden der Ultraschallsensoren 4 definiert werden, welches die Schallausbreitung der jeweiligen Ultraschallsensoren 4 beschreibt. Dieses Sensormodell kann als Halbkugel, als Kugelabschnitt, als Trichter oder dergleichen angenommen werden. Wenn sich der Schnittpunkt in jedem Sensormodell der Ultraschallsensoren4 befindet, wird dieser dem Objektpunkt P zugeordnet.
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5 zeigt die Kugeln K1, K2, K3 gemäß 4 in einer Seitenansicht. Dabei ist auf der Ordinate die Fahrzeuglängsrichtung x und auf der Abszisse die Fahrzeughochrichtung z aufgetragen. 6 zeigt die Kugeln K1, K2, K3 gemäß den 4 und 5 in einer Frontansicht. Dabei ist auf der Ordinate die Fahrzeugquerrichtung y und auf der Abszisse die Fahrzeughochrichtung z aufgetragen.
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Mit dem hier beschriebenen Verfahren können Punktobjekte beziehungsweise einzelne Objektpunkte P des Objekts 10 bezüglich ihrer dreidimensionalen Lage in dem Umgebungsbereich 9 charakterisiert werden. Um die dreidimensionale Kontur eines räumlich ausgedehnten Objekts 10 zu bestimmen kann es ferner vorgesehen sein, dass überprüft wird, ob zu jeder der Kugeln K1, K2, K3 eine Tangentialebene bestimmt werden kann. Diese Tangentialebene berührt jede der Kugeln K1, K2, K3 in nur einem Punkt an der Oberfläche. Eine Bestimmung der Tangentialebene ist bei einem Flächenobjekt, beispielsweise einer Wand, möglich. Falls die Bestimmung der Tangentialebene nicht möglich ist, kann eine Tangente für die jeweiligen Kugeln K1, K2, K3 bestimmt werden. Die Bestimmung der Tangente ist bei einem Linienobjekt, beispielsweise einem Pfosten, möglich. Falls auch die Bestimmung der Tangente beziehungsweise Tangentiallinie nicht möglich ist, kann ein Punkt bestimmt werden. Damit können auch Punktobjekt abgedeckt werden. Anhand der Lage der jeweiligen Tangentialebene, Tangente oder des Punkts kann auch unter Berücksichtigung der bekannten Einbaupositionen E1 bis E3 die Höhe des Objekts 10 abgeschätzt werden. Bei der zuvor beschriebenen Berücksichtigung der indirekten Signalwege zwischen den Ultraschallsensoren 4 kann als Modell ein Ellipsoid verwendet werden, welches zur Vereinfachung ebenfalls als Kugel angenähert werden kann.
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Die Information zur dreidimensionalen Lage des Objektpunkts P des Objekts 10 kann dann von dem Fahrerassistenzsystem 2 verwendet werden. Wenn das Fahrerassistenzsystem 2 als Türöffnungsassistent ausgebildet ist, kann bestimmt werden, ob das Objekt 10 in einem Schwenkbereich der Tür 11, 12 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist. Insbesondere kann anhand der Bestimmten Höhe des Objekts 10 bestimmt werden, ob diese geringer oder höher als die Unterkante der Tür 11, 12 ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 2 das Objekt 10 in Fahrtrichtung vor und/oder hinter dem Kraftfahrzeug 1 erfasst. In Abhängigkeit von der bestimmten Höhe kann dann entschieden werden, ob das Objekt 10 niedrig ist und von dem Kraftfahrzeug 1 überfahren werden kann oder ob das Objekt 10 hoch ist und somit eine Kollision mit dem Kraftfahrzeug 1 droht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014116014 A1 [0005]
- EP 1002920 B1 [0006]
- DE 102013207823 A1 [0007]
- DE 102015003584 A1 [0008]
