DE102018104959B4 - Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei in einem korrelierten Signal eines Ultraschallsensors Rauschmaxima unterdrückt werden, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung (5) für ein Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einem Ultraschallsensor (5a), wobei mittels einer Sendeeinrichtung (6) des Ultraschallsensors (5a) ein Ultraschallsignal (8) in eine Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1) ausgesendet wird und ein Echosignal (9) des Ultraschallsignals (8) von einem Objekt (3) in der Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1) durch eine Empfangseinrichtung (7) des Ultraschallsensors (5a) empfangen wird, wobei für eine Bestimmung einer Entfernung des Objekts (3) zum Ultraschallsensor (5a) ein Empfangssignal, welches dem elektrischen Echosignal (9) entspricht, mit einem Korrelationssignal zu einem korrelierten Signal (19) korreliert wird, wobei das Korrelationssignal derart erzeugt wird, dass zumindest ein ein Objekt charakterisierendes Maximum (11) im korrelierten Signal (19), welches durch eine Reflexion am Objekt (3) auftritt, erkannt wird und eine Vielzahl von bei einem Korrelieren verursachten Rauschmaxima (12) im korrelierten Signal (19) durch das Korrelieren mit dem Korrelationssignal unterdrückt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Ultraschallsensor. Mittels einer Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors wird ein Ultraschallsignal auf Basis eines elektrischen Anregungssignals einer Steuerungseinrichtung des Ultraschallsensors in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Ein Echosignal des Ultraschallsignals wird von einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch eine Empfangseinrichtung des Ultraschallsensors empfangen. Für eine Bestimmung einer Entfernung des Objekts zum Ultraschallsensor wird ein Empfangssignal, welches dem elektrischen Echosignal entspricht, mit einem Korrelationssignal zu einem korrelierten Signal korreliert. Ferner betrifft die Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung mit zumindest einem Ultraschallsensor, ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Ultraschallsensor, ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und/oder mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung.
• Bei Kraftfahrzeugumfeld-Erfassungssystemen, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug-Einparksystem, ist die Anwendung von Ultraschallsensoren zur Distanzmessung von Objekten bereits bekannt. Diese beruhen auf Laufzeitmessungen von Schallwellen in der Luft die vom Ultraschallsensor ausgesendet werden, von Objekten in der Umgebung des Kraftfahrzeugs zurückgeworfen werden und vom Ultraschallsensor wieder empfangen werden. Um ein empfangenes Signal als Echosignal zu identifizieren, werden diverse Filter eingesetzt, beispielsweise Korrelatoren, die das ausgesendete Signal mit dem empfangenen Signal vergleichen. Da die Übertragung des Ultraschallsignals über einen elektro-akustischen Ultraschallsensor, dann über die Luft und durch eine Reflexion, wieder durch die Luft und anschließend erneut über den akustisch-elektrischen Ultraschallsensor erfolgt, wird das Signal in seiner Charakteristik verändert und die Korrelation liefert ein entsprechend verändertes Ergebnis. Dies kann dazu führen, dass Echosignale, bzw. Objekte, übersehen werden und/oder die Laufzeiten von Echosignalen nicht hinreichend genau bestimmt werden, was zu einer Verringerung der Leistungsfähigkeit des Systems führt. Insbesondere haben auch veränderliche Umweltbedingungen einen negativen Einfluss auf diese Leistungsfähigkeit. Insbesondere ist dieser Effekt bei elektro-akustischen Ultraschallsensoren im Resonanzbetrieb, wie sie heutzutage im Kraftfahrzeugumfeld-Erfassungssystem üblich sind, um hohe elektro-akustische Koppelgrade zu erreichen, zu verzeichnen.
• Des Weiteren können durch das Korrelieren im korrelierten Signal Rauschmaxima, sogenannte sidelobes auftreten, welche dazu führen können, dass Scheinobjekte innerhalb des korrelierten Signals erfasst werden.
• Die DE 10 2014 110 187 A1 offenbart eine rauschrobuste Objektortung mit Ultraschall. Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallmessvorrichtung offenbart, wobei aus einer digitalen Sendesequenz durch einen Sendezweig ein Sendesignal und aus dem Sendesignal durch eine Sendeeinheit ein Ultraschallsignal erzeugt wird. In Abhängigkeit von einem Objekt-Echo des Ultraschallsignals wird durch eine Empfangseinheit ein Empfangssignal und aus dem Empfangssignal wird durch ein Korrelationsfilter ein Korrelationssignal durch Korrelieren des Empfangssignals mit einem Korrelationskern erzeugt. Das Korrelationssignal wird einer Detektoreinheit bereitgestellt. Durch eine Verzerrungseinrichtung wird hierzu das Sendesignal und/oder das Empfangssignal und/oder der Korrelationskern jeweils mit einer Signalcharakteristik bereitgestellt, die eine Übertragungscharakteristik der Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit im Korrelationssignal zumindest teilweise kompensiert. In dem Korrelationssignal können Rauschmaxima, sogenannte sidelobes, auftreten, welche zu einer Missinterpretation des Korrelationssignals führen können, und mittels dieses Verfahrens nicht unterdrückt werden können.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels welchem beziehungsweise mittels welcher eine verbesserte Laufzeitmessung durchgeführt werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
• Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Ultraschallsensor. Mittels einer Sendeeinrichtung des Ultraschallsensors wird ein Ultraschallsignal auf Basis eines elektrischen Anregungssignals einer Steuerungseinrichtung des Ultraschallsensors in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgesendet. Ein Echosignal des Ultraschallsignals wird von einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs durch eine Empfangseinrichtung des Ultraschallsignals empfangen. Für eine Bestimmung einer Entfernung des Objekts zum Ultraschallsensor wird ein Empfangssignal, welches dem elektrischen Echosignal entspricht, mit einem Korrelationssignal zu einem korrelierten Signal korreliert.
• Das Korrelationssignal wird derart erzeugt, dass zumindest ein ein Objekt charakterisierendes Maximum im korrelierten Signal, welches durch eine Reflexion am Objekt auftritt, erkannt wird. Eine Vielzahl von bei einem Korrelieren verursachten Rauschmaxima wird im korrelierten Signal durch das Korrelieren mit dem Korrelationssignal unterdrückt.
• Mit anderen Worten werden durch das Verfahren die Rauschmaxima, auch sidelobes genannt, im korrelierten Signal unterdrückt. Im korrelierten Signal treten diese sidelobes durch das Verwenden des dafür angepassten Korrelationssignals nicht auf. Das korrelierte Signal ist somit rauschmaximalos. Bei dem Korrelationssignal handelt es sich insbesondere um ein nicht korreliertes Signal, sondern für die Korrelation separat und für die Korrelation angepasstes Signal. Das Korrelationssignal ist somit nicht korreliert, sondern ist für die Korrelation ausgebildet. Das Korrelationssignal kann auch als Rauschmaximaunterdrückungssignal bezeichnet werden. Das das Objekt charakterisierende Maximum hingegen bleibt weiterhin im korrelierten Signal vorhanden. Dadurch kann verhindert werden, dass beispielsweise Scheinobjekte erkannt werden beziehungsweise ist es dadurch ermöglicht, dass kleine Objekte vor dem eigentlichen Objekt ebenfalls erkannt werden. Die Objekterfassung ist dadurch auch robuster gegenüber den eingangs genannten Einflüssen.
• Unter der Vielzahl von Rauschmaxima ist insbesondere ein oder mehr als eins, beispielsweise zwei, Rauschmaxima zu verstehen.
• Insbesondere wird das Korrelationssignal derart erzeugt, dass in einem Signalverlauf beziehungsweise einer Signalkurve des korrelierten Signals nur die jeweils ein Objekt charakterisierenden Maxima auftreten. Dies bedeutet, dass insbesondere das korrelierte Signal einen Signalverlauf aufweist, der nur die Anzahl an charakterisierenden Maxima aufweist, die der Anzahl der Objekte entspricht. Das Korrelationssignal ist daher auch so spezifisch erzeugt, dass bei der herkömmlichen Korrelation im korrelierten Signal auftretende Rauschmaxima, die keine Objekte charakterisieren, grundsätzlich im erfindungsgemäßen korrelierten Signal gar nicht mehr entstehen.
• Insbesondere handelt es sich bei der Korrelation um eine Autokorrelation. Insbesondere handelt es sich bei der Korrelation um eine Faltung. Mit anderen Worten werden zwei bestehende Funktionen, vorliegend das Empfangssignal und das Korrelationssignal, miteinander zu einer dritten Funktion, dem korrelierten Signal, gefaltet.
• Insbesondere kann das Korrelationssignal derart erzeugt werden, dass: $$\text{y}={\mathrm{\Lambda }}_{\text{K}}\left(\text{s}\right)*\text{q}$$

  

  , wobei s mit der Länge N das zu korrelierende Empfangssignal und q das Korrelationssignal mit der Länge K=N+2p ist, mit welchem s korreliert wird, wobei p eine integer Zahl ≥ 0 ist. Das resultierende Ergebnis ist dann das Ausgangssignal y, mit anderen Worten das korrelierte Signal. Mittels dieser Korrelationsmethode können insbesondere die Rauschmaxima, also die sidelobes, unterdrückt werden, während tatsächliche Objektmaxima weiter im korrelierten Signal auftreten.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann bei der Erzeugung des Korrelationssignals eine elektro-akustische Signalcharakteristikveränderung des elektrischen Anregungssignals zum Ultraschallsignal und/oder eine Signalcharakteristikveränderung des Ultraschallsignals aufgrund einer Luftschalldämpfung in der Umgebung und/oder eine Signalcharakteristikveränderung des Ultraschallsignals aufgrund einer Reflexionseigenschaft des Objekts und/oder eine Signalcharakteristikveränderung aufgrund einer akustisch-elektrischen Umwandlung des Echosignals zum elektrischen Empfangssignal durch den Ultraschallsensor berücksichtigt wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass bereits bekannt Störgrößen bei der schallbasierten Entfernungsmessung berücksichtigt werden. Durch die Berücksichtigung im Korrelationssignal können dann diese Einflüsse bei der Korrelation „herausgefiltert“ werden. Das korrelierte Signal ist dadurch noch vorteilhafter erzeugt, wodurch eine verbesserte Entfernungsbestimmung des Objekts durchgeführt werden kann.
• Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Ähnlichkeitsschwellwerts im korrelierten Signal auf Basis eines Laufzeitunterschieds des Echosignals und des Ultraschallsignals die Entfernung des Objekts zum Ultraschallsensor bestimmt wird. Mit anderen Worten wird es bei dem Überschreiten des Ähnlichkeitsschwellwerts ein Objektmaximum erkannt und eine Laufzeitmessung durchgeführt. Dadurch kann zuverlässig die Entfernung zum Objekt bestimmt werden und eine Entfernungsmessung zu Scheinobjekten zuverlässig verhindert werden. Der vorbestimmte Schwellwert kann dabei individuell und insbesondere situationsabhängig bestimmt werden, sodass situationsabhängig das korrelierte Signal angepasst werden kann. Mittels des Schwellwerts ist dadurch insbesondere verhindert, dass Störgrößen im korrelierten Signal zu einer Missinterpretation des Echosignals führen, wodurch insgesamt die Zuverlässigkeit des Ultraschallsensors erhöht ist.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird eine Vielzahl von Maxima, welche durch eine Reflexion einer Vielzahl von Objekten auftreten im korrelierten Signal erkannt. Insbesondere kann dadurch realisiert werden, dass, sollten im Ultraschallsignal-Strahlengang mehrere Objekte auftreten, diese auch zuverlässig erkannt werden können, sodass insgesamt die Ultraschallsensorvorrichtung zuverlässiger betrieben werden kann.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann mittels eines Nicht-Optimalfilters als Korrelationssignal das korrelierte Signal erzeugt werden. Insbesondere kann dann der Nicht-Optimalfilter folgende Eigenschaften aufweisen: $${\text{q}}^{\text{H}}*{\mathrm{\lambda }}^{\text{H}}{}_{\text{N}+\text{p}+\text{i}}\left(\text{s}\right)*\text{q}<\text{t for }\left|\text{i}\right|\ge 1$$

  

  $${\text{s}}^{\text{H}}*\text{q}={\text{s}}^{\text{H}}*\text{s}$$

  

  , wobei λ_N(S) die n-te Reihe einer Korrelationsmatrix von s ist, der Index ^H entspricht dem Komplex-Konjugierten und t ist eine Konstante, welche sehr klein ist. Der linke Teil der ersten Gleichung (1) korrespondiert mit dem i-ten Punkt des Ausgangssignals y, mit anderen Worten dem korrelierten Signal, der Korrelation. Alle Punkte sollten so klein, wie möglich, insbesondere null und insbesondere kleiner als t, sein. Nur der Index i=0, welches dem das Objekt charakterisierenden Maximum entspricht, ist nicht klein gehalten. Die zweite Gleichung (2) ist notwendig, um die triviale Lösung q=[0, 0, ..., 0] zu vermeiden. Es bedeutet also, dass das Maximum des Ausgangssignals y gleich dem Maximum des Eingangssignals entspricht. Bei dem Nicht-Optimalfilter handelt es sich insbesondere um einen sogenannten Missmatchedfilter.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann das Korrelieren der Signale mittels eines Filters mit endlicher Impulsantwort durchgeführt werden. Bei einem Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR-Filter) handelt sich insbesondere um einen einfachen Filter, mittels welchen eine Korrelation der Signale durchgeführt werden kann. Somit kann auf einfache Art und Weise das Korrelieren der Signale im Ultraschallsensor durchgeführt werden.
• Erfindungsgemäß werden Parameter für das Korrelationssignal auf einem Speichermedium des Ultraschallsensors abgespeichert. Insbesondere können dadurch situationsabhängige, beispielsweise an vorherrschende Umweltbedingungen angepasste, Korrelationssignale in dem Speichermedium abgespeichert werden, sodass dann situationsabhängig entsprechende Korrelationssignale erzeugt werden können. Dadurch ist ein erweiterter Einsatzbereich, insbesondere bei unterschiedlichen Umwelteinflüssen, des Verfahrens realisiert, sodass insbesondere situationsabhängig das Verfahren durchgeführt werden kann, sodass ein verbesserter Betrieb des Ultraschallsensors beziehungsweise der Ultraschallsensorvorrichtung realisiert werden kann, da auch dadurch eine genauere Objekterfassung beziehungsweise Entfernungsbestimmung ermöglicht ist.
• Erfindungsgemäß wird als Parameter für das Korrelationssignal zumindest ein Verstärkungsfaktor einer Korrelationseinrichtung des Ultraschallsensors abgespeichert. Insbesondere wird zum Korrelieren ein Filter mit Verstärkung verwendet, insbesondere ein FIR-Filter. Der entsprechende Verstärkungsfaktor kann dann als Parameter abgespeichert sein. Beispielsweise kann ein Eingangssignal x, welches vorliegend dem Empfangssignal, also dem elektrischen Echosignal, entspricht, zum korrelierten Signal mittels des Filters mit endlicher Impulsantwort korreliert werden. Für die Berechnung des korrelierten Signals sind insbesondere drei Rechenoperationen erforderlich. Das Eingangssignal x wird mit den Filterkoeffizienten, mit anderen Worten dem Verstärkungsfaktor, multipliziert. Somit können die Parameter für einen einfachen Korrelator durch Bereitstellung des Parameters des Verstärkungsfaktors für ein Korrelieren bereitgestellt werden.
• Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn die Ultraschallsensorvorrichtung zumindest zwei Ultraschallsensoren aufweist, wobei zumindest ein Echosignal eines Ultraschallsignals eines ersten Ultraschallsensors vom ersten Ultraschallsensor erkannt wird und zumindest ein Echosignal eines Ultraschallsignals eines zweiten Ultraschallsensors vom ersten Ultraschallsensor unterdrückt wird. Insbesondere kann dies mittels folgender Korrelation durchgeführt werden: $${\text{q}}^{\text{H}}*{\mathrm{\lambda }}^{\text{H}}{}_{\text{N}+\text{p}+\text{i}}\left(\text{sn}\right)*{\mathrm{\lambda }}_{\text{N}+\text{p}+\text{i}}\left(\text{sn}\right)*\text{q}<\text{t}$$

  

  for i integer , wobei sn das Signal ist, welches minimiert wird. Insbesondere können somit Echosignale, welche von dem zweiten Ultraschallsensor stammen nicht mit in die Laufzeitmessung einbezogen werden. Dies verhindert falsche Messungen der Laufzeitunterschiede, sodass mittels dieser Ausgestaltungsform insbesondere die Ultraschallsensorvorrichtung zuverlässiger bezüglich der Objekterfassung und der Abstandsmessung betrieben werden kann.
• Bevorzugt ist vorgesehen, wenn das Verfahren bei einer Vielzahl von Betriebsarten des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Somit kann realisiert werden, dass die verbesserte Laufzeitmessung bei mehreren Betriebsarten des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden kann. Somit kann insbesondere der Ultraschallsensor zuverlässig und funktionssicher im Fahrbetrieb und weiteren Betriebsarten betrieben werden.
• Die Erfindung betrifft ferner eine Ultraschallsensorvorrichtung mit zumindest einem Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug mit einer Sendeeinrichtung zum Senden von Ultraschallsignalen. Der Ultraschallsensor weist eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Echosignals der Ultraschallsignale und eine Steuerungseinrichtung auf. Die Steuerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine vorteilhafte Ausführungsform davon durchzuführen.
• Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung.
• Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem und/oder mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung. Das Kraftahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
• Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung, des erfindungsgemäßen Fahrassistenzsystems sowie des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen, wobei die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, das erfindungsgemäße Fahrassistenzsystem sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug dazu gegenständliche Merkmale aufweisen, die eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch aus den separierten Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungsformen als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ultraschallsensorvorrichtung;
• 2 ein Zeit-Signalstärke-Diagramm eines Entfernungsbestimmungssignals eines Ultraschallsensors gemäß dem Stand der Technik;
• 3 ein Zeit-Signalstärke-Diagramm eines korrelierten Signals einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensors; und
• 4 ein schematisches Ersatzschaltbild einer Ausführungsform eines Filters mit endlicher Impulsantwort.
• In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in der Umgebung 4 des Kraftahrzeugs 1 befindet erfasst werden. Insbesondere kann mittels des Fahrerassistenzsystems 2 ein Abstand zwischen dem Kraftahrzeug 1 und dem Objekt 3 bestimmt werden.
• Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst zumindest eine Ultraschallsensorvorrichtung 5. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 wiederum weist zumindest einen Ultraschallsensor 5a auf. Der Ultraschallsensor 5a umfasst eine Sendeeinrichtung 6, mittels welcher zumindest ein Ultraschallsignal 8, insbesondere mehrere Ultraschallsignale 8, ausgesendet werden kann/können. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 ist vorliegend an einem Frontbereich des Kraftahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensorvorrichtung 5 kann auch an anderen Bereichen, beispielsweise an einem Heckbereich oder einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet werden. Das folgende Beispiel ist also nicht abschließend zu betrachten, sondern dient lediglich zur Veranschaulichung.
• Mit der Sendeeinrichtung 6 können die Ultraschallsignale 8 innerhalb eines vorbestimmten Erfassungsbereichs E beziehungsweise eines vorbestimmten Winkelbereichs, mittels einer Membran, ausgesendet werden.
• Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 5 eine Empfangseinrichtung 7, mittels welcher reflektierte Ultraschallsignale als Echosignale 9, welche vom Objekt 3 reflektiert wurden, insbesondere über die Membran empfangen werden können. Mit der Empfangseinrichtung 7 können also von dem Objekt 3 reflektierte Ultraschallsignale 9 als Empfangssignal empfangen werden. Ferner kann die Ultraschallsensorvorrichtung 5 eine Steuerungseinrichtung C aufweisen, die beispielsweise durch ein Mikrocontroller und/oder ein digitalen Signalprozessor gebildet sein kann. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 10, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU-electronic control Unit) des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Die Steuerungseinrichtung 10 ist zur Datenübertragung mit der Ultraschallsensorvorrichtung 5 verbunden. Die Datenübertragung kann beispielsweise über den Datenbus des Kraftfahrzeugs 1 erfolgen.
• 2 zeigt ein Zeit-Signalstärke-Diagramm eines Entfernungsbestimmungssignals 18 gemäß dem Stand der Technik. Auf einer Abszisse A des Diagramms ist die Zeit aufgetragen und auf einer Ordinate O ist die Signalstärke aufgetragen. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist das empfangene Empfangssignal, mit anderen Worten das elektrische Echosignal 9, mit dem gesendeten Signal, mit anderen Worten dem elektrischen Anregungssignal, zum Entfernungsbestimmungssignal 18 korreliert worden. 2 zeigt ein ein Objekt charakterisierendes Maximum 11. Des Weiteren zeigt 2 eine Vielzahl von bei demKorrelieren verursachte Rauschmaxima 12 im Entfernungsbestimmungssignal 18. Ein durch ein weiteres Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erzeugtes Maximum 13 befindet sich zeitlich vor dem Maximum 11, was bedeutet, dass es in der Umgebung sich relativ zum Ultraschallsensor gemäß dem Stand der Technik vor dem Objekt befindet. Aufgrund der Rauschmaxima 12 ist es erschwert das Maximum 13 als weiteres Objekt zu erkennen. Insbesondere wird in diesem Fall das Maximum 13 nicht erkannt und somit das weitere Objekt vor dem Objekt wird als separates Objekt nicht erkannt.
• 3 zeigt ein weiteres Zeit-Signalstärke-Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines korrelierten Signals 19 des Ultraschallsensors 5a. In dem 3 gezeigten Beispiel ist das das Objekt 3 charakterisierende Maximum 11 und das Maximum 13 zu sehen. Mittels der Korrelation des Empfangssignals mit einem Korrelationssignal zum korrelierten Signal 19 wurden insbesondere die Rauschmaxima 12 in 3 unterdrückt. Mit anderen Worten treten die Rauschmaxima 12 aufgrund des Korrelierens mit dem Korrelationssignal im korrelierten Signal 19 nicht auf. Insbesondere ist das korrelierte Signal 19 rauschmaximalos. Das Korrelationssignal ist derart erzeugt, das das Objekt 3 charakterisierende Maximum 11 und/oder das Maximum 13 erkannt wird und die Vielzahl von bei dem Korrelieren verursachten Rauschmaxima 12 unterdrückt werden, insbesondere nicht auftreten, so dass die Rauschmaxima 12 durch die Verwendung des Korrelationssignals nicht entstehen. Das Korrelationssignal kann auch als Rauschmaximaunterdrückungssignal bezeichnet werden. Durch die Unterdrückung der Rauschmaxima 12 mit dem Korrelationssignal kann somit eine verbesserte Laufzeitmessung sowie eine erhöhte Auflösung des Ultraschallsensors 5a realisiert werden, da eine Laufzeitmessung mit den Rauschmaxima 12, aufgrund deren Nichtanwesenheit, nicht durchgeführt wird. Somit ist es verbessert möglich, dass auch weitere Objekte vor dem Objekt 3 erkannt werden können und eine verbesserte Entfernungsbestimmung durchgeführt werden kann.
• Insbesondere wird bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Ähnlichkeitsschwellwert S im korrelierten Signal 19, beispielsweise von einem Maximum 11, 13, auf Basis eines Laufzeitunterschieds des Echosignals 9 und des Ultraschallsignals 8 die Entfernung des Objekts 3 zum Ultraschallsensor 5a bestimmt.
• Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass bei der Erzeugung des Korrelationssignals eine elektro-akustische Signalcharakteristikveränderung des elektrischen Anregungssignals zum Ultraschallsignal 8 und/oder eine Signalcharakteristikveränderung des Ultraschallsignals 8 aufgrund einer Luftschalldämpfung in der Umgebung 4 und/oder eine Signalcharakteristikveränderung des Ultraschallsignals 8 aufgrund einer Reflexionseigenschaft des Objekts 3 und/oder eine Signalcharakteristikveränderung aufgrund einer akustisch-elektrischen Umwandlung des Echosignals 9 zum elektrischen Empfangssignal durch den Ultraschallsensor 5a berücksichtigt wird.
• Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels eines Nicht-Optimalfilters (Missmatchedfilter) als Korrelator für die Korrelation das korrelierte Signal 19 erzeugt wird.
• 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Korrelators. Der Korrelator ist insbesondere als Filter mit endlicher Impulsantwort 14 ausgebildet (FIR-Filter). In 4 ist insbesondere dargestellt, wie ein Eingangssignal x, welches vorliegend dem Empfangssignal, also dem elektrischen Echosignal 9, entspricht, zum korrelierten Signal y, welches vorliegend dem korrelierten Signal 19 entspricht, mittels des Filters mit endlicher Impulsantwort 14 korreliert wird. 4 zeigt, dass für die Berechnung des korrelierten Signals 19 drei Rechenoperationen erforderlich sind. Das Eingangssignal x wird mit den Filterkoeffizienten b₀ bis b_N multipliziert, in den Blöcken 15 findet eine Speicherung statt. In den Blöcken 16 findet dann eine Aufsummierung der modifizierten Eingangssignale statt. Mittels dieses Blockschaltbilds lässt sich der Filter mit endlicher Impulsantwort 14 als Ersatzschaltbild darstellen.
• Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Parameter für das Korrelationssignal auf einem Speichermedium des Ultraschallsensors 5a abgespeichert werden. Die Parameter können beispielsweise einen Verstärkungsfaktor des Korrelationssignals betreffen.
• Insgesamt wird also das Empfangssignal, anstatt mit dem elektrischen Anregungssignal, mit dem Korrelationssignal, welches separat erzeugt wird, korreliert, sodass das das Objekt 3 charakterisierende Maximum 11 und/oder das weitere Maximum 13 im korrelierten Signal 19 erkannt wird, während Rauschmaxima 12 im korrelierten Signal 19 unterdrückt, insbesondere bei Korrelation nicht erzeugt, werden. Insbesondere können dann eine Vielzahl von Maxima 11, 13, welche bei einer Vielzahl von Objekten auftreten, im korrelierten Signal 19 erkannt werden. Dadurch ist es möglich, dass insbesondere das Rauschen, die sogenannten sidelobes, aufgrund der Korrelation unterdrückt wird, sodass eine verbesserte Laufzeitmessung und eine verbesserte Objekterkennung und Entfernungsbestimmung durch den Ultraschallsensor 5a ermöglicht ist.
• Ferner kann vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung 5 zumindest zwei Ultraschallsensoren 5a aufweist, wobei zumindest ein Echosignal 9 des Ultraschallsignals 8 eines ersten Ultraschallsensors 5a vom ersten Ultraschallsensor 5a auch erkannt wird und zumindest ein Echosignal 9 eines Ultraschallsignals 8 eines zweiten Ultraschallsensors 5a vom ersten Ultraschallsensor 5a unterdrückt wird. Somit kann auch eine Missinterpretation durch Senden von Ultraschallsignalen 8 vom zweiten Ultraschallsensor 5a vermindert werden, sodass die Beeinflussung der beiden Ultraschallsensoren 5a untereinander insgesamt verringert ist. Dadurch kann die Ultraschallsensorvorrichtung 5 zuverlässiger betrieben werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung (5) für ein Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einem Ultraschallsensor (5a), wobei mittels einer Sendeeinrichtung (6) des Ultraschallsensors (5a) ein Ultraschallsignal (8) auf Basis eines elektrischen Anregungssignals einer Steuerungseinrichtung (C) des Ultraschallsensors (5a) in eine Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1) ausgesendet wird und ein Echosignal (9) des Ultraschallsignals (8) von einem Objekt (3) in der Umgebung (4) des Kraftfahrzeugs (1) durch eine Empfangseinrichtung (7) des Ultraschallsensors (5a) empfangen wird, wobei für eine Bestimmung einer Entfernung des Objekts (3) zum Ultraschallsensor (5a) ein Empfangssignal, welches dem elektrischen Echosignal (9) entspricht, mit einem Korrelationssignal zu einem korrelierten Signal (19) korreliert wird, und wobei das Korrelationssignal derart erzeugt wird, dass zumindest ein ein Objekt charakterisierendes Maximum (11) im korrelierten Signal (19), welches durch eine Reflexion am Objekt (3) auftritt, erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von bei einem Korrelieren verursachten Rauschmaxima (12) im korrelierten Signal (19) durch das Korrelieren mit dem Korrelationssignal unterdrückt wird, dass Parameter für das Korrelationssignal auf einem Speichermedium des Ultraschallsensors (5a) abgespeichert werden, und dass als Paramater für das Korrelationssignal zumindest ein Verstärkungsfaktor einer Korrelationseinrichtung des Ultraschallsensors (5a) abgespeichert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erzeugung des Korrelationssignals eine elektro-akustische Signalcharakteristikveränderung des elektrischen Anregungssignals zum Ultraschallsignal (8) und/oder eine Signalcharakteristikveränderung des Ultraschallsignals (8) aufgrund einer Luftschalldämpfung in der Umgebung (4) und/oder eine Signalcharakteristikveränderung des Ultraschallsignals (8) aufgrund einer Reflexionseigenschaft des Objekts (3) und/oder eine Signalcharakteristikveränderung aufgrund einer akustisch-elektrischen Umwandlung des Echosignals (9) zum elektrischen Empfangssignal durch den Ultraschallsensor (5a) berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Ähnlichkeitsschwellwerts (S) im korrelierten Signal (19) auf Basis eines Laufzeitunterschieds des Echosignals (9) und des Ultraschallsignals (8) die Entfernung des Objekts (3) zum Ultraschallsensor (5a) bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Maxima (11, 13), welche durch eine Reflexion an einer Vielzahl von Objekten (3) auftreten, im korrelierten Signal (19) erkannt werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Nicht-Optimalfilters als Korrelator das korrelierte Signal (19) erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrelieren der Signale mittels eines Filters mit endlicher Impulsantwort (14) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensorvorrichtung (5) zumindest zwei Ultraschallsensoren (5a) aufweist, wobei zumindest ein Echosignal (9) eines Ultraschallsignals (8) eines ersten Ultraschallsensors (5a) vom ersten Ultraschallsensor (5a) erkannt wird und zumindest ein Echosignal (9) eines Ultraschallsignals (8) eines zweiten Ultraschallsensors (5a) vom ersten Ultraschallsensor (5a) unterdrückt wird.
8. Ultraschallsensorvorrichtung (5) mit zumindest einem Ultraschallsensor (5a) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Sendeeinrichtung (6) zum Senden von Ultraschallsignalen (8), mit einer Empfangseinrichtung (7) zum Empfangen eines Echosignals (9) der Ultraschallsignale (8) und mit einer Steuerungseinrichtung (C) des Ultraschallsensors (5a), welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
9. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung (5) nach Anspruch 8.
10. Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 9 und/oder mit zumindest einer Ultraschallsensorvorrichtung (5) nach Anspruch 8.

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