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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschätzung einer Höhe eines Objekts mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung, bei welchem mit einem ersten Ultraschallsensor ausgehend von einer ersten Einbauhöhe ein erstes Ultraschallsignal ausgesendet wird und ein erstes Empfangssignal bestimmt wird, welches eine Reflexion des ersten Ultraschallsignals beschreibt. Ferner wird mit einem zweiten Ultraschallsensor ausgehend von einer im Vergleich zur ersten Einbauhöhe höheren, zweiten Einbauhöhe ein zweites Ultraschallsignal ausgesendet und ein zweites Empfangssignal bestimmt, welches eine Reflexion des zweiten Ultraschallsignals beschreibt. Darüber hinaus wird anhand des ersten Empfangssignals und/oder des zweiten Empfangssignals die Höhe des Objekts abgeschätzt. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie ein Fahrerassistenzsystem. Außerdem 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 umfassen mehrere Ultraschallsensoren, mit denen jeweils ein Ultraschallsignal ausgesendet werden kann und das von einem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden kann. Anhand der Laufzeit zwischen einem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals kann dann der Abstand zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt werden. Mit dem Ultraschallsensor wird ein Empfangssignal bestimmt, welches das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal beschreibt. Dieses Empfangssignal kann dann mit einem Steuergerät der Ultraschallsensorvorrichtung ausgewertet werden.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung kann zudem dazu verwendet werden, eine Höhe des Objekts abzuschätzen. Die bekannten Ultraschallsensorvorrichtungen bieten bisher lediglich eine Unterscheidung zwischen hohen und niedrigen Objekten. Die Klassifizierung in hohe und niedrige Objekte bezieht sich dabei auf die Einbauhöhe des Ultraschallsensors. Die Algorithmen, die zur Abschätzung der Höhe des Objekts verwendet werden, nutzen dabei die Signalanalyse des Empfangssignals in Bezug auf das Vorhandensein von direkten Reflexionen des Ultraschallsignals aus. Dabei beschreibt eine direkte Reflexion des Ultraschallsignals das Ultraschallsignal, welches von dem Ultraschallsensor ausgesendet wird, dann an dem Objekt reflektiert wird und wieder zu dem Ultraschallsensor gelangt. Bei niedrigen Objekten treten keine direkten Reflexionen auf. In diesem Fall tritt typischerweise eine Mehrwegausbreitung auf, bei dem das von dem Ultraschallsensor ausgesendete Ultraschallsignal zunächst am Boden und danach am Objekt reflektiert wird, bevor es zu dem Ultraschallsensor zurückgelangt. Bei hohen Objekten treten sowohl direkte Reflexionen als auch die Mehrwegausbreitung auf. Dieser Unterschied kann im Empfangssignal detektiert werden und das Objekt kann dann entsprechend klassifiziert werden. Diese Unterscheidung in hohe und niedrige Objekte ist zwar ausreichend, um eine Wand von einem Bordstein unterscheiden zu können, jedoch kann zum Beispiel keine generelle Unterscheidung zwischen einem überfahrbaren und einem nicht überfahrbaren Objekt durchgeführt werden. Grund hierfür ist, dass auch einige als niedrig klassifizierte Objekte nicht ohne Beschädigung des Kraftfahrzeugs überfahrbar sind.
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Aus dem Stand der Technik sind auch Ultraschallsensorvorrichtungen bekannt, bei denen die Ultraschallsensoren in einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise in den Türen, angeordnet sind. Hierzu beschreibt die
DE 10 2014 202 497 B4 ein Verfahren zum Schätzen von geometrischen Parametern eines seitlich eines Kraftfahrzeugs angeordneten Objekts. Dabei sind die Ultraschallsensoren an unterschiedlichen Einbauhöhen am Fahrzeug angeordnet und deren Sendekegel erstreckt sich senkrecht zur Fahrzeuglängsachse. Hierbei ist es vorgesehen, dass aus den reflektierten Sendeimpulsen der Ultraschallsensoren die Auftreffpunkte auf den seitlichen Objekten ermittelt werden, aus den ermittelten Auftreffpunkten die jeweiligen Distanzen zwischen dem Sensor und dem jeweiligen Auftreffpunkt bestimmt werden und aus den bekannten Einbauhöhen der Sensoren, den ermittelten Distanzen und den jeweiligen Öffnungswinkeln der Sensoren die geometrischen Paramater des seitlich angeordneten Objekts geschätzt werden.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 101 34 070 A1 ein Abstandsmesssystem, welches wenigstens zwei Ultraschallsensoren und eine Steuereinheit umfasst. Hierbei ist es vorgesehen, dass wenigstens ein Ultraschallsensor ober- und/oder unterhalb eines anderen Ultraschallsensors angeordnet ist. Die Steuereinheit kann dann aus den unterschiedlichen Laufzeiten der reflektierten Ultraschallsignale der über- und/oder untereinander angeordneten Ultraschallsensoren die absolute oder relative Höhe eines sich in dem Erfassungsbereich des Abstandsmesssystems befindenden Gegenstands bestimmen.
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Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, bei denen die Höhe eines Objekts anhand der Echos der ausgesendeten Ultraschallsignale abgeschätzt wird. Hierzu beschreibt beispielsweise die
EP 1 764 630 A1 ein Verfahren zur Parklückenbestimmung für Kraftfahrzeuge, bei welchen anhand der Detektion von zwei Echosignalen als Doppelecho, deren zeitlicher Abstand zueinander kleiner als ein vorbestimmter Maximalabstand ist, eine Bewertung hinsichtlich der Höhe des Objekts erfolgt. Hierbei wird festgelegt, dass das Objekt bei der Detektion des Doppelechos zumindest eine Mindesthöhe aufweist. Falls ein Fehlen eines Doppelechos festgestellt wird, wird festgelegt, dass die Höhe des Objekts die Mindesthöhe unterschreitet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die Höhe eines Objekts mit Hilfe einer Ultraschallsensorvorrichtung zuverlässig abgeschätzt 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 mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Abschätzung einer Höhe eines Objekts mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung. Hier wird mit einem ersten Ultraschallsensor ausgehend von einer ersten Einbauhöhe ein erstes Ultraschallsignal ausgesendet und ein erstes Empfangssignal bestimmt. Mit einem zweiten Ultraschallsensor wird ausgehend von einer im Vergleich zur ersten Einbauhöhe höheren, zweiten Einbauhöhe ein zweites Ultraschallsignal ausgesendet und ein zweites Empfangssignal bestimmt. Ferner wird anhand des ersten Empfangssignals und/oder des zweiten Empfangssignals die Höhe des Objekts abgeschätzt. Des Weiteren wird überprüft, ob das erste Empfangssignal der Reflexion des ersten Ultraschallsignals an einem der ersten Einbauhöhe entsprechenden ersten Reflexionspunkt des Objekts beschreibt und falls dies erfüllt ist, wird die Höhe des Objekts höher als die erste Einbauhöhe angenommen. Außerdem wird überprüft, ob das zweite Empfangssignal die Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an einem der zweiten Einbauhöhe entsprechenden zweiten Reflexionspunkt des Objekts beschreibt und falls ist erfüllt ist, wird die Höhe des Objekts höher als die zweite Einbauhöhe angenommen.
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Mit Hilfe des Verfahrens soll die Höhe des Objekts abgeschätzt werden, welches sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindet. Zur Abschätzung der Höhe des Objekts wird die Ultraschallsensorvorrichtung verwendet, welche zumindest den ersten Ultraschallsensor und den zweiten Ultraschallsensor aufweist. Die Ultraschallsensoren können beispielsweise an einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Somit können beispielsweise Objekte in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug oder hinter dem Kraftfahrzeug erfasst werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren an einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs, beispielsweise im Bereich der Türen, angeordnet sind. Dies ermöglicht es, das Objekt seitlich neben dem Kraftfahrzeug zu erfassen. Die jeweiligen Ultraschallsensoren weisen eine Membran auf, die mit einem entsprechenden Wandelelement, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Auf diese Weise kann dann das Ultraschallsignal beziehungsweise ein Ultraschallpuls ausgesendet werden. Dieses Ultraschallsignal wird dann von dem Objekt reflektiert und gelangt wieder zu dem Ultraschallsensor zurück. Dadurch wird die Membran zum Schwingen angeregt. Mit dem Wandelelement kann dann das Empfangssignal bereitgestellt werden, welches die Schwingung der Membran beschreibt. Insbesondere wird das jeweilige Empfangssignal in Form einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung ausgegeben.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass überprüft wird, ob das erste Empfangssignal die Reflexion des ersten Ultraschallsignals an den ersten Reflexionspunkt des Objekts beschreibt. Ferner wird überprüft, ob das zweite Empfangssignal die Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an den zweiten Reflexionspunkt des Objekts beschreibt. Dabei entspricht die Höhe des ersten Reflexionspunkts der ersten Einbauhöhe des ersten Ultraschallsensors. Die Höhe des zweiten Reflexionspunkts entspricht der zweiten Einbauhöhe des zweiten Ultraschallsensors. Es wird also mittels des ersten Ultraschallsensors überprüft, ob das Empfangssignal die direkte Reflexion des Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt beschreibt. Hierbei wird das erste Ultraschallsignal im Wesentlichen senkrecht von der Membran des ersten Ultraschallsensors entlang einer Hauptabstrahlrichtung ausgesendet und direkt an dem ersten Reflexionspunkt wieder zu dem ersten Ultraschallsensor zurück reflektiert. In gleicher Weise wird überprüft, ob das zweite Empfangssignal die direkte Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an dem zweiten Reflexionspunkt beschreibt. Dabei werden das erste Ultraschallsignal und das zweite Ultraschallsignal ausgehend von unterschiedlichen Einbauhöhen ausgesendet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der erste Ultraschallsensor und der zweite Ultraschallsensor an unterschiedlichen Einbaupositionen angeordnet sind. Dabei ist die erste Einbauhöhe des ersten Ultraschallsensors höher als die zweite Einbauhöhe des zweiten Ultraschallsensors. Die Einbauhöhen werden dabei in Bezug auf die Höhenrichtung beziehungsweise eine Fahrzeughochachse definiert.
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Wenn nun mittels des ersten Ultraschallsensors anhand des ersten Empfangssignals erkannt wird, dass dies die direkte Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt des Objekts beschreibt, kann davon ausgegangen werden, dass die Höhe des Objekts zumindest der ersten Einbauhöhe entspricht. Falls in dem zweiten Empfangssignal die direkte Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an dem zweiten Reflexionspunkt erkannt wird, kann davon ausgegangen werden, dass die Höhe des Objekts zumindest der zweiten Einbauhöhe entspricht. Somit kann insbesondere bei niedrigen Objekten im Vergleich zu heutigen Vorgehensweisen eine verbesserte Höhenschätzung ermöglicht werden. Insbesondere bei niedrigen Objekten ist eine genaue Höhenbestimmung erforderlich, da beispielsweise beim Einparken oder Überfahren der Objekte eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs aufgrund einer Fehleinschätzung der Höhe des Objekts vermieden werden soll.
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Bevorzugt wird, falls das erste Empfangssignal die Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt beschreibt und das zweite Empfangssignal nicht die Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an dem zweiten Reflexionspunkt beschreibt, die Höhe des Objekts zwischen der ersten Einbauhöhe und der zweiten Einbauhöhe angenommen. In einer weiteren Ausführungsform wird, falls das erste Empfangssignal nicht die Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt beschreibt und das zweite Empfangssignal nicht die Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an dem zweiten Reflexionspunkt beschreibt, die Höhe des Objekts niedriger als die erste Einbauhöhe angenommen. Für jeden einzelnen Ultraschallsensor ist es anhand des Empfangssignals möglich, zwischen hohen und niedrigen Objekten zu unterscheiden. Da jeder Ultraschallsensor eine andere Einbauhöhe aufweist, treten unterschiedliche Reflexionspunkte an dem Objekt auf, sodass für jeden Sensor einzeln zwischen hohen und niedrigen Objekten unterschieden werden. Somit ergeben sich bei dem ersten und dem zweiten Ultraschallsensor drei verschiedene Höhenbereiche. Das Objekt kann niedriger als beide Ultraschallsensoren, niedriger als der höhere beziehungsweise zweite Ultraschallsensor, aber höher als der niedrige Ultraschallsensor beziehungsweise der erste Ultraschallsensor sein, oder das Objekt kann höher als beide Ultraschallsensoren sein. Somit wird ein robustes Verfahren bereitgestellt, um die Höhe des Objekts abschätzen zu können.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass ein erstes Echo des Ultraschallsignals der Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt zugeordnet wird und ein erstes Echo des zweiten Ultraschallsignals der Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an dem zweiten Reflexionspunkt zugeordnet wird. Mit anderen Worten kann die Reflexion des jeweiligen Ultraschallsignals an dem Reflexionspunkt des Objekts anhand des ersten Echos des jeweiligen Ultraschallsignals erkannt werden. Wenn mit dem jeweiligen Ultraschallsensor das Ultraschallsignal ausgesendet wird, können mehrere Echos des Ultraschallsignals empfangen werden. Dabei kann das erste Echo des jeweiligen Ultraschallsignals dem Anteil des Ultraschallsignals zugeordnet werden, welcher von der direkten Reflexion an dem jeweiligen Reflexionspunkt stammt. Ein möglicherweise vorhandenes zweites und drittes Echo des jeweiligen Ultraschallsignals kann dann von einer Reflexion des Ultraschallsignals an einem anderen Reflexionspunkt oder von einer Mehrwegereflexion, bei welcher das Ultraschallsignal zudem über den Boden reflektiert wird, stammen. Dies ermöglicht eine einfache Überprüfung des jeweiligen Empfangssignals.
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In einer weiteren Ausführungsform wird das Überprüfen, ob das erste Empfangssignal die Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt beschreibt, anhand einer Amplitude des ersten Empfangssignals durchgeführt. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Überprüfen, ob das erste Empfangssignal die Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt beschreibt, anhand einer Form des ersten Empfangssignals durchgeführt wird. Hierbei wird berücksichtigt, dass die Amplitude des Empfangssignals von dem Typ des Objekts, dessen Form und/oder Material abhängt. Anhand der Form des Empfangssignals kann die Überprüfung zuverlässig durchgeführt werden. Ferner wird das Überprüfen, ob das zweite Empfangssignal die Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an dem zweiten Reflexionspunkt beschreibt, anhand einer Amplitude und/oder Form des zweiten Empfangssignals durchgeführt. Dies ermöglicht auf einfache und zuverlässige Weise eine Überprüfung, ob das jeweilige Empfangssignal die direkte Reflexion des jeweiligen Ultraschallsignals an dem korrespondierenden Reflexionspunkt beschreibt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird überprüft, ob das zweite Empfangssignal das von dem Objekt reflektierte erste Ultraschallsignal beschreibt und falls dies erfüllt ist, wird die Höhe des Objekts höher als ein indirekter Reflexionspunkt des Objekts, dessen Höhe zwischen der ersten und der zweiten Einbauhöhe liegt, angenommen. Es kann auch vorgesehen sein, dass überprüft wird, ob das erste Empfangssignal das von dem Objekt reflektierte zweite Ultraschallsignals beschreibt und falls dies erfüllt ist, die Höhe des Objekts höher als der indirekte Reflexionspunkt des Objekts, dessen Höhe zwischen der ersten und der zweiten Einbauhöhe liegt, angenommen wird. Um die Detailtiefe der Höhenschätzung zu verbessern, wird zudem die indirekte Ausbreitung der Ultraschallsignale zwischen dem ersten und dem zweiten Ultraschallsensor genutzt. Bei der indirekten Reflexion wird beispielsweise das erste Ultraschallsignal mit dem ersten Ultraschallsensor ausgesendet, an dem Objekt reflektiert und von dem zweiten Ultraschallsensor empfangen. Wenn nun anhand des zweiten Empfangssignals eine solche indirekte Reflexion des ersten Ultraschallsignals erkannt wird, kann davon ausgegangen werden, dass ein Anteil des ersten Ultraschallsignals an dem indirekten Reflexionspunkt reflektiert wird. Die Höhe des indirekten Reflexionspunkts liegt dabei mittig zwischen der ersten Einbauhöhe und der zweiten Einbauhöhe. Mit anderen Worten wird das indirekte Signal also in einer Höhe an dem Objekt reflektiert, welche zwischen den beiden Einbaupositionen der Ultraschallsensoren liegt. Wenn nun die indirekte Reflexion in dem zweiten Ultraschallsignal erkannt wird, kann davon ausgegangen werden, dass die Höhe des Objekts zumindest der Höhe des indirekten Reflexionspunkts entspricht. Auf diese Weise kann die Höhenschätzung auf einfache Weise verfeinert werden.
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Damit mit dem zweiten Ultraschallsensor in dem zweiten Empfangssignal das erste Ultraschallsignal erkannt werden kann, können das erste Ultraschallsignal und/oder das zweite Ultraschallsignal entsprechend codiert beziehungsweise moduliert werden. Damit können die beiden Ultraschallsignale voneinander unterschieden werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren zeitlich nacheinander angesteuert werden und im Anschluss daran das jeweilige Empfangssignal bestimmt wird. Beispielsweise kann zunächst überprüft werden, ob das erste Empfangssignal die direkte Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt beschreibt und/oder ob das zweite Empfangssignal die direkte Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an dem zweiten Reflexionspunkt beschreibt. Im Anschluss daran kann mit dem ersten Ultraschallsensor das erste Ultraschallsignal ausgesendet werden und mit dem zweiten Ultraschallsensor überprüft werden, ob das zweite Empfangssignal die indirekte Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem indirekten Reflexionspunkt beschreibt.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass, falls das zweite Empfangssignal nicht das von dem Objekt reflektierte erste Ultraschallsignal beschreibt, die Höhe des Objekts niedriger als der indirekte Reflexionspunkt des Objekts angenommen wird. Somit kann auch anhand der indirekten Signalübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Ultraschallsensor eine Hoch-Tief-Erkennung durchgeführt werden, wobei hierbei prinzipiell das Vorhandensein des Echos überprüft wird. Es können aber auch andere Auswerteverfahren angewendet werden. Damit können auch zwischen der ersten Einbauhöhe und der zweiten Einbauhöhe der Ultraschallsensoren Höhenbereiche definiert werden. Bei geeigneter Anordnung der Ultraschallsensoren können auf diese Weise mit den zwei Ultraschallsensoren bereits vier Höhenbereiche unterschieden werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn überprüft wird, ob das erste Empfangssignal eine Mehrwegreflexion des ersten Ultraschallsignals beschreibt, bei welcher das erste Ultraschallsignal zunächst an einem Boden und anschließend an dem Objekt reflektiert wird und falls dies der Fall ist, die Höhe des Objekts höher als ein Mehrwegreflexionspunkt, welcher niedriger als der erste Reflexionspunkt ist, angenommen wird. Eine solche Mehrwegereflexion beziehungsweise Mehrfachreflexion tritt auf, wenn das ausgesendete erste Ultraschallsignal zunächst an dem Boden reflektiert wird. Der Boden kann dabei der Fahrbahnoberfläche entsprechen, auf welcher sich das Kraftfahrzeug aktuell befindet. Im Anschluss daran wird das erste Ultraschallsignal von dem Boden zu dem Objekt reflektiert und gelangt anschließend wieder zu dem ersten Ultraschallsensor zurück. Es kann auch überprüft werden, ob bei dem zweiten Ultraschallsensor eine Mehrwegreflexion des zweiten Ultraschallsignals auftritt. Dies ist abhängig von der Einbauhöhe des zweiten Ultraschallsensors. Somit kann zusätzlich überprüft werden, ob die Höhe des Objekts zumindest dem Mehrwegreflexionspunkt entspricht.
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Bevorzugt ist es vorgesehen, dass mit einem dritten Ultraschallsensor ausgehend von einer im Vergleich zur zweiten Einbauhöhe höheren, dritten Einbauhöhe ein drittes Ultraschallsignal ausgesendet wird und anschließend ein drittes Empfangssignal bestimmt wird. Ferner wird bevorzugt überprüft, ob das dritte Empfangssignal der Reflexion des dritten Ultraschallsignals an einem der dritten Einbauhöhe entsprechenden dritten Reflexionspunkt des Objekts beschreibt und falls dies erfüllt ist, die Höhe des Objekts höher als die dritte Einbauhöhe angenommen wird. Es kann also eine Ultraschallsensorvorrichtung mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Ultraschallsensor verwendet werden, die unterschiedliche Einbauhöhen aufweisen. Dabei kann es ebenso vorgesehen sein, dass überprüft wird, ob das dritte Empfangssignal eine Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an einem zweiten indirekten Reflexionspunkt des Objekts beschreibt. Es kann also auch eine indirekte Reflexion zwischen dem zweiten und dem dritten Ultraschallsensor überprüft werden. Mit drei Ultraschallsensoren bietet dieses Verfahren anstatt der vier möglichen Bereiche mit zwei Ultraschallsensoren ohne eine Auswertung der Mehrfachreflexion, bereits sieben verschiedene Höhenbereiche und somit nahezu eine Verdoppelung der Detailtiefe. Auch hier kann es natürlich vorgesehen sein, dass zusätzlich die Mehrwegreflexion des Signals überprüft wird.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Steuergerät, einen ersten Ultraschallsensor und einen zweiten Ultraschallsensor. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung einen dritten Ultraschallsensor aufweist. Prinzipiell können auch mehr als drei Ultraschallsensoren verwendet werden. Die jeweiligen Ultraschallsensoren sind mit dem elektronischen Steuergerät zur Datenübertragung verbunden. Somit können die beiden Ultraschallsensoren zum Aussenden des Ultraschallsignals angesteuert werden. Somit kann das jeweilige Empfangssignal der Ultraschallsensoren an das Steuergerät übertragen werden. Damit wird ermöglicht, dass das Steuergerät die jeweiligen Empfangssignale auswertet.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Grundsätzlich kann das Fahrerassistenzsystem dazu dienen, dem Fahrer Informationen über die abgeschätzte Höhe des Objekts bereitzustellen. Zu diesem Zweck kann das Fahrerassistenzsystem beispielsweise eine entsprechende Ausgabeeinrichtung aufweisen, mittels welcher die Höhe des Objekts optisch oder akustisch angezeigt wird. Ferner kann mit dem Fahrerassistenzsystem eine Warnung ausgegeben werden, falls die abgeschätzte Höhe des Objekts eine vorbestimmte Mindesthöhe überschreitet. Das Fahrerassistenzsystem kann auch dazu dienen, eine relative Lage zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt anhand der Ultraschallsignale beziehungsweise der Empfangssignale zu bestimmen. Das Fahrerassistenzsystem kann ferner dazu dienen, das Kraftfahrzeug anhand des erfassten Objekts und/oder dessen abgeschätzter Höhe zumindest semi-autonom zu manövrieren.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet ist. Dabei sind der erste Ultraschallsensor und der zweite Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung beziehungsweise des Fahrerassistenzsystems an unterschiedlichen Einbauhöhen angeordnet. Die erste Einbauhöhe des ersten Ultraschallsensors ist bezogen auf die Fahrzeughochachse geringer als die zweite Einbauhöhe des zweiten Ultraschallsensors.
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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 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 geladen und auf einem Prozessor des elektronischen Steuergeräts 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 in einer Seitenansicht, wobei das Kraftfahrzeug ein Fahrerassistenzsystem mit einer Ultraschallsensorvorrichtung zur Abschätzung einer Höhe eines Objekts aufweist; und
- 2 eine schematische Darstellung zwischen den Signalpfaden der jeweiligen Ultraschallsensoren der Ultraschallsensorvorrichtung und einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs.
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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 in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu unterstützen. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorvorrichtung 3, mittels welcher eine Höhe eines Objekts 4 abgeschätzt werden kann. Vorliegend ist beispielhaft ein Objekt 4 gezeigt, welches sich in einer Umgebung 5 des Kraftfahrzeugs 1 befindet. Dabei ist das Objekt 4 auf einem Boden 6 beziehungsweise einer Fahrbahnoberfläche, auf welcher sich auch das Kraftfahrzeug 1 befindet, angeordnet.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 umfasst zumindest zwei Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 einen ersten Ultraschallsensor 7a, einen zweite Ultraschallsensor 7b und einen dritten Ultraschallsensor 7c. Die Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c sind bezüglich einer Fahrzeughochrichtung z übereinander angeordnet. In der vorliegenden vereinfachten Darstellung befinden sich die Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c in einem Frontbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1. Beispielsweise können die Ultraschallsensor 7a, 7b, 7c an oder verdeckt hinter einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c in einem Heckbereich oder einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind.
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Mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c kann jeweils ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Mit dem ersten Ultraschallsensor 7a wird ein erstes Ultraschallsignal ausgesendet, mit dem zweiten Ultraschallsensor 7b wird ein zweites Ultraschallsignal ausgesendet und mit dem dritten Ultraschallsensor 7c wird ein drittes Ultraschallsignal ausgesendet. Die jeweiligen Ultraschallsignale werden dann an dem Objekt 4 reflektiert und gelangen wieder zu den jeweiligen Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c zurück. Nach dem Aussenden der Ultraschallsignale wird mit jedem der Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c ein Empfangssignal bestimmt. Die jeweiligen Empfangssignale beschreiben die Reflexionen der jeweiligen Ultraschallsignale an dem Objekt 4. Dabei wird mit dem ersten Ultraschallsensor 7a ein erstes Empfangssignal und mit dem zweiten Ultraschallsensor 7b ein zweites Empfangssignal und mit dem dritten Ultraschallsensor 7c ein drittes Empfangssignal bereitgestellt.
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Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 ein elektronisches Steuergerät 8, welches mit dem jeweiligen Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c zur Datenübertragung verbunden ist. Entsprechende Datenleitungen sind vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Somit können die jeweiligen Empfangssignale von den Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c zu dem elektronischen Steuergerät 8 übertragen werden und mit diesem ausgewertet werden. Auf diese Weise kann, wie nachfolgend näher erläutert, die Höhe des Objekts 4 abgeschätzt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c und des Objekts 4. Hierbei ist zu erkennen, dass der erste Ultraschallsensor 7a in einer ersten Einbauhöhe h1 angeordnet ist. Der zweite Ultraschallsensor 7b ist in einer zweiten Einbauhöhe h2 angeordnet, welche bezogen auf die Fahrzeughochrichtung z des Kraftfahrzeugs 1 größer ist als die erste Einbauhöhe h1. Der dritte Ultraschallsensor 7c ist in einer dritten Einbauhöhe h3 angeordnet, welche größer als die zweite Einbauhöhe h2 ist. Die Einbauhöhen h1, h2, h3 sind vorliegend auf dem Boden 6 beziehungsweise die Fahrbahnoberfläche bezogen.
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Um die Höhe des Objekts 4 abzuschätzen, wird mittels des ersten Ultraschallsensors 7a das erste Ultraschallsignal ausgesendet. Im Anschluss daran wird überprüft, ob das erste Empfangssignal, welches mit dem Ultraschallsensor 7a bereitgestellt wird, eine Reflexion des ersten Ultraschallsignals an einem ersten Reflexionspunkt 10a beschreibt. Dabei entspricht die Höhe des ersten Reflexionspunkts 10a der ersten Einbauhöhe. Vorliegend beschreibt die Linie 11a die direkte Reflexion des ersten Ultraschallsignals zwischen dem ersten Ultraschallsensor 7a und dem ersten Reflexionspunkt 10a. Wie nun anhand des ersten Empfangssignals erkannt wurde, dass dies die Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt 10a beschreibt, kann davon ausgegangen werden, dass die Höhe des Objekts 4 zumindest der ersten Einbauhöhe h1 entspricht. Wenn erkannt wird, dass das erste Empfangssignal nicht die Reflexion des ersten Ultraschallsignals an dem ersten Reflexionspunkt 10a beschreibt, wird davon ausgegangen, dass die Höhe des Objekts 4 niedriger als die erste Einbauhöhe h1 ist. In gleicher Weise wird mit dem zweiten Ultraschallsensor 7b überprüft, ob das zweite Empfangssignal eine Reflexion des zweiten Ultraschallsignals an einem zweiten Reflexionspunkt 10b beschreibt. Vorliegend veranschaulicht die Linie 11b die direkte Ausbreitung des Ultraschallsignals zwischen dem zweiten Ultraschallsensor 7b und dem zweiten Reflexionspunkt 10b. Schließlich wird mit dem dritten Ultraschallsensor 7c überprüft, ob das dritte Empfangssignal die Reflexion des dritten Ultraschallsignals an einem dritten Reflexionspunkt beschreibt. Vorliegend beschreibt die Linie 11c die Hauptsenderichtung des dritten Ultraschallsignals. Da das Objekt 4 niedriger als die dritte Einbauhöhe h3 ist, wird das dritte Ultraschallsignal nicht an dem Objekt 4 reflektiert und somit kann die direkte Reflexion des dritten Ultraschallsignals an dem Objekt 4 nicht in dem dritten Empfangssignal nachgewiesen werden. Somit wird davon ausgegangen, dass das Objekt 4 niedriger als die dritte Einbauhöhe h3 ist.
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Zur Abschätzung der Höhe werden ferner die indirekten Signalwege zwischen den Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c genutzt. Die Linien 12a beschreiben vorliegend die indirekte Signalausbreitung des ersten Ultraschallsignals zwischen dem ersten Ultraschallsensor 7a und dem zweiten Ultraschallsensor 7c. Hierbei wird das erste Ultraschallsignal an einem ersten indirekten Reflexionspunkt 13a reflektiert, dessen Höhe zwischen der ersten Einbauhöhe h1 und der zweiten Einbauhöhe h2 liegt. Falls das an dem ersten indirekten Reflexionspunkt 13a reflektierte erste Ultraschallsignal in dem zweiten Empfangssignal, das mit dem zweiten Ultraschallsensor 7b bereitgestellt wird, empfangen wird, kann davon ausgegangen werden, dass die Höhe des Objekts 4 zumindest der Höhe des ersten direkten Reflexionspunkts 13a entspricht beziehungsweise zwischen der ersten Einbauhöhe h1 und der zweiten Einbauhöhe h2 liegt. Es kann auch überprüft werden, ob mit dem dritten Ultraschallsensor 7c das erste Ultraschallsignal empfangen wird. In diesem Fall wird das erste Ultraschallsignal an einem zweiten indirekten Reflexionspunkt 13b, der zwischen der ersten Einbauhöhe h1 und der dritten Einbauhöhe h3 liegt, reflektiert. Die Signalausbreitung ist hier durch die Linien 12b veranschaulicht. Ferner ist der indirekte Signalweg zwischen dem zweiten Ultraschallsensor 7b und dem dritten Ultraschallsensor 7c durch die Linien 12c veranschaulicht. Hierbei wird das zweite Ultraschallsignal in einem dritten indirekten Reflexionspunkt 13c reflektiert.
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Der dritte indirekte Reflexionspunkt 13c liegt dabei zwischen der zweiten Einbauhöhe h2 und der dritten Einbauhöhe h3. Da in dem vorliegenden Fall mittels des dritten Ultraschallsensors 7c das zweite Ultraschallsignal empfangen wurde, kann davon ausgegangen werden, dass das Objekt 4 höher als der dritte indirekte Reflexionspunkt 13c ist. Zudem ist bekannt, dass das Objekt 4 niedriger als der dritte Reflexionspunkt beziehungsweise niedriger als die dritte Einbauhöhe h3 ist.
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Darüber hinaus können Mehrfachreflexionen beziehungsweise Mehrwegreflexionen der Ultraschallsignale bei der Abschätzung der Höhe des Objekts 4 berücksichtigt werden. Eine solche Mehrwegreflexion ist vorliegend durch die Linien 14a veranschaulicht. Dabei wird das erste Ultraschallsignal, welches mit dem ersten Ultraschallsensor 7a ausgesendet wird, zunächst an dem Boden 6 und anschließend an einem Mehrwegreflexionspunkt 15a des Objekts 4 reflektiert und gelangt dann wieder zu dem ersten Ultraschallsensor 7a zurück. Dabei ist die Höhe des ersten Mehrfachreflexionspunkts 15a niedriger als die erste Einbauhöhe h1.
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Insgesamt kann somit auf einfache und zuverlässige Weise eine Abschätzung der Höhe des Objekts 4 mittels der Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c ermöglicht werden, wobei die Ultraschallsensoren 7a, 7b, 7c an unterschiedlichen Einbauhöhen h1, h2, h3 angeordnet sind. Somit kann insbesondere die Höhe von niedrigen Objekten 4 genauer und zuverlässiger abgeschätzt werden. Auf diese Weise kann beispielsweise entschieden werden, ob ein Objekt von dem Kraftfahrzeug 1 überfahren werden kann, oder ob eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs 1 droht.
