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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem in einem ersten Betriebsmodus mit zumindest einem Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung fortlaufend Messungen durchgeführt werden, wobei bei einer Messung mit dem zumindest einen Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet wird und das in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird. In dem ersten Betriebsmodus werden sowohl codierte Messungen, bei welchen das Ultraschallsignal codiert ausgesendet wird, als auch uncodierte Messungen, bei welchen das Ultraschallsignal uncodiert ausgesendet wird, durchgeführt. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie ein Fahrerassistenzsystem. Des Weiteren 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. Mit der Ultraschallsensorvorrichtung können Objekte beziehungsweise Hindernisse in der Umgebung des Kraftfahrzeugs erkannt werden. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann mehrere Ultraschallsensoren aufweisen, mit denen jeweils der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck wird mit dem jeweiligen Ultraschallsensor 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 unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit der Abstand ermittelt werden.
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Um bei modernen Ultraschallsensorvorrichtungen im Kraftfahrzeugbereich, die häufig über zwölf oder mehr Ultraschallsignalen verfügen, das gleichzeitige Senden und Empfangen von mehreren Ultraschallsensoren zu ermöglichen, ist es bekannt, das ausgesendete Ultraschallsignal entsprechend zu codieren. Zum Codieren des Ultraschallsignals kann dieses entsprechend moduliert werden. Beispielsweise kann eine Phasenmodulation oder eine Amplitudenmodulation genutzt werden. In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2011 102 557 A1 eine Fahrerassistenzeinrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren, wobei zumindest ein erster Ultraschallsensor als Betriebsmodus einen Normalmodus aufweist, in dem ausgesendete Ultraschallsignale uncodiert sind, und/oder in dem der erste Ultraschallsensor zum Empfangen von uncodierten Ultraschallsignalen ausgebildet ist. Zudem ist zumindest ein zweiter Ultraschallsensor vorgesehen, der in zumindest zwei verschiedenen Betriebsmodi betreibbar ist und als ersten Betriebsmodus den Normalmodus aufweist und als zweiten Betriebsmodus einen Spezialmodus aufweist. In dem Spezialmodus werden die ausgesendeten Ultraschallsignale codiert und/oder der zweite Ultraschallsensor ist zum Empfangen von codierten Ultraschallsignalen ausgebildet. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass zwischen dem Normalmodus und dem Spezialmodus alternierend umgeschaltet wird.
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Darüber hinaus beschreibt die
DE 10 2010 033 210 A1 ein Verfahren zum Betreiben zumindest eines Ultraschallsensors eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug. Dabei wird ein Ausgangsschallsignal des Ultraschallsensors gemäß einer Modulationsart moduliert und durch diese Modulation wird dem Ausgangsschallsignal ein spezifisches Codewort aufgeprägt. Dabei werden für zumindest zwei voneinander verschiedene Funktionalitäten des Fahrerassistenzsystems jeweils unterschiedliche Modulationsarten für die Modulation des Ausgangsschallsignals und/oder jeweils unterschiedliche Längen des Codeworts verwendet.
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Da das Codieren beziehungsweise Modulieren des Ultraschallsignals mit dem Code über einen definierten Zeitraum des Signals erfolgt, ist der Ultraschallsensor beziehungsweise die Ultraschallsensorvorrichtung in diesem Zeitbereich und somit auch einem zugehörigen Abstandsbereich „blind“. Dies bedeutet, dass in einem Betriebsmodus, in dem Ultraschallsignale codiert ausgesendet werden, Objekte in einem vorbestimmten Nahbereich nicht oder nicht zuverlässig erkannt werden können. Somit ergibt sich also ein Nachteil gegenüber einem Betriebsmodus, in dem ausschließlich uncodierte Ultraschallsignale ausgesendet werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Ultraschallsensorvorrichtung der eingangs genannten Art, welche ein Aussenden von codierten Ultraschallsignalen vorsieht, zuverlässiger betrieben 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 unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. In einem ersten Betriebsmodus der Ultraschallsensorvorrichtung werden mit zumindest einem Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung fortlaufend Messungen durchgeführt. Bei einer Messung wird mit dem zumindest einen Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet und das in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierte Ultraschallsignal empfangen. In dem ersten Betriebsmodus werden sowohl codierte Messungen, bei welchen das Ultraschallsignal codiert ausgesendet wird, als auch uncodierte Messungen, bei welchen das Ultraschallsignal uncodiert ausgesendet wird, durchgeführt. Dabei ist vorgesehen, dass von dem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus gewechselt wird, falls erkannt wird, dass sich ein Objekt in einem vorbestimmten Nahbereich in der Umgebung befindet, wobei in dem zweiten Betriebsmodus mit dem zumindest einen Ultraschallsensor ausschließlich uncodierte Messungen durchgeführt werden.
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Mithilfe des Verfahrens soll die Ultraschallsensorvorrichtung betrieben werden. Diese Ultraschallsensorvorrichtung kann beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs sein. Die Ultraschallsensorvorrichtung umfasst den zumindest einen Ultraschallsensor. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensorvorrichtung mehrere Ultraschallsensoren umfasst. Darüber hinaus kann die Ultraschallsensorvorrichtung ein elektronisches Steuergerät aufweisen, welches zur Datenübertragung mit dem zumindest einen Ultraschallsensor verbunden ist. Mit dem zumindest einen Ultraschallsensor werden fortlaufend Messungen durchgeführt. Die Messungen werden also bevorzugt zeitlich aufeinanderfolgend durchgeführt. Bei einer Messung wird mit dem Ultraschallsensor das Ultraschallsignal ausgesendet. Hierzu kann ein entsprechendes Anregungssignal von dem Steuergerät an den Ultraschallsensor übertragen werden. Dieses Anregungssignal kann beispielsweise in Form einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung bereitgestellt werden. Durch das Anregungssignal kann ein Wandlerelement, ein beispielsweise ein piezoelektrisches Element, des Ultraschallsensors zum Schwingen angeregt werden. Hierdurch wird ebenfalls eine Membran des Ultraschallsensors, die mit dem Wandlerelement gekoppelt ist, zum Schwingen angeregt, wodurch das Ultraschallsignal ausgesendet wird. Anschließend daran kann dann das in der Umgebung, beispielsweise an dem Objekt, reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Beim Empfangen des Ultraschallsignals werden die Membran und das Wandlerelement zum Schwingen angeregt. Dadurch wird mit dem Wandlerelement ein Empfangssignal in Form einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung bereitgestellt, welches dann zur weiteren Auswertung an das Steuergerät übertragen werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Empfangssignal zunächst mit einer Elektronik beziehungsweise Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors ausgewertet wird und anschließend an das Steuergerät übertragen wird.
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Im ersten Betriebsmodus der Ultraschallsensorvorrichtung werden sowohl uncodierte Messungen als auch codierte Messungen durchgeführt. Beispielsweise können abwechselnd codierte und uncodierte Messungen durchgeführt werden. Bei den uncodierten Messungen wird das Ultraschallsignal uncodiert ausgesendet. Dies bedeutet insbesondere, dass das Anregungssignal, mit dem der Ultraschallsensor angeregt wird, eine konstante Frequenz und/oder Amplitude aufweist. Hier wird das Ultraschallsignal nicht codiert oder moduliert. Im Gegensatz dazu wird bei den uncodierten Messungen das ausgesendete Ultraschallsignal codiert beziehungsweise entsprechend moduliert. Durch die Modulation kann dem ausgesendeten Ultraschallsignal ein Code oder Codewort aufgeprägt werden, der beim Empfangen des reflektierten Ultraschallsignals wieder erkannt werden kann. Anhand der Codierung beziehungsweise Modulation kann das Ultraschallsignal insbesondere eindeutig identifiziert werde. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass bei einer Ultraschallsensorvorrichtung mit mehreren Ultraschallsensoren ein gleichzeitiges Senden und/oder Empfangen ermöglicht werden kann, da beispielsweise jedem der Ultraschallsensoren ein Ultraschallsignal mit einer eigenen Codierung zugeordnet werden kann.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus gewechselt wird, falls erkannt wird, dass sich das Objekt in dem vorbestimmten Nahbereich befindet. Dieser Nahbereich schließt sich insbesondere an die Außenfläche des Kraftfahrzeugs an. Ausgehend von der Außenfläche des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des jeweiligen Ultraschallsensors kann sich der Nahbereich bis zu einem vorbestimmten Abstand, beispielsweise einige Dezimeter, erstrecken. Der Nahbereich ergibt sich insbesondere durch die Codierung des Ultraschallsignals bei der codierten Messung. Durch das Modulieren des Ultraschallsignals verstreicht eine entsprechende Zeitdauer, in welcher der Ultraschallsensor quasi „blind“ ist. Diese Zeitdauer korrespondiert mit einem entsprechenden Abstandswert, auf Grundlage dessen wiederum der Nahbereich definiert werden kann. Bei den jeweiligen Messungen mit dem Ultraschallsensor kann anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden. Wenn aufgrund dieser Laufzeitmessung erkannt wird, dass sich das Objekt in dem Nahbereich befindet, kann von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet werden. In dem zweiten Betriebsmodus werden ausschließlich uncodierte Messungen mit dem Ultraschallsensor durchgeführt. Dies bedeutet also, dass ausschließlich uncodierte Ultraschallsignale ausgesendet werden. Bei den uncodierten Messungen ergibt sich im Vergleich zu den codierten Messungen kein „Blindbereich“, wodurch das Objekt zuverlässig erkannt werden kann. Dies ermöglicht einen zuverlässigeren Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung.
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Bevorzugt wird während der codierten Messungen und der uncodierten Messungen anhand einer Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des Ultraschallsignals ein Abstandswert bestimmt und die Erkennung, ob sich das Objekt in dem Nahbereich befindet, wird anhand der jeweils bestimmten Abstandswerte durchgeführt. Bei jeder Messung - unabhängig ob codiert oder uncodiert - kann also der Abstandswert bestimmt werden. Dieser Abstandswert kann auf Grundlage der Zeitdauer zwischen dem Aussenden des jeweiligen Ultraschallsignals und dem Empfangen des Ultraschallsignals sowie der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals beziehungsweise der Schallgeschwindigkeit ermittelt werden. Der Abstandswert beschreibt einen Abstand zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor und dem Objekt. Somit kann auf einfache Weise bestimmt werden, ob sich das Objekt innerhalb des Nahbereichs befindet.
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In einer Ausführungsform wird zum Bestimmen des jeweiligen Abstandswerts das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung ausgesendet und das reflektierte Ultraschallsignal wird mit dem ersten Ultraschallsensor empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Ultraschallsignal mit dem ersten Ultraschallsensor ausgesendet wird und mit einem zweiten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung empfangen wird. Zum Bestimmen des jeweiligen Abstandswerts kann also mit dem Ultraschallsensor eine direkte Messung durchgeführt werden. Hierbei wird jeweils mit dem ersten Ultraschallsensor als dem zumindest einen Ultraschallsensor sowohl das Ultraschallsignal ausgesendet als auch wieder empfangen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine indirekte Messung durchgeführt werden. Hierbei wird das Ultraschallsignal mit dem ersten Ultraschallsensor ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wird mit dem zweiten Ultraschallsensor als dem zumindest einen Ultraschallsensor empfangen. Bei der indirekten Messung können zur Bestimmung des Abstandswerts zudem die Einbaupositionen des ersten Ultraschallsensors und des zweiten Ultraschallsensors und/oder der Abstand zwischen dem ersten Ultraschallsensor und dem zweiten Ultraschallsensor berücksichtigt werden. Damit kann der jeweilige Abstandswert auf einfache und präzise Weise ermittelt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird angenommen, dass sich das Objekt in dem Nahbereich befindet, falls die für eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden codierten und uncodierten Messungen jeweils bestimmten Abstandswerte einen vorbestimmten ersten Schwellwert unterschreiten. Bei dem ersten Schwellwert handelt es sich um einen parametrierbaren Wert, der auf Grundlage der Codierung der Ultraschallsignale bei den codierten Messungen bestimmt werden kann. Insbesondere kann der erste Schwellwert so bestimmt werden, dass dieser dem Blindbereich, der in Folge der Codierung auftritt, entspricht oder diesen um einen vorbestimmten Wert überschreitet. Dabei wird angenommen, dass für einen beliebigen Ultraschallsensor eine parametrierbare Anzahl von aufeinanderfolgenden direkten oder indirekten Messungen durchgeführt wird, bei denen die jeweils bestimmten Abstandswerte den ersten Schwellwert unterschreiten. Auf Grundlage dieses Kriteriums kann auf einfache Weise überprüft werden, ob sich das Objekt in dem Nahbereich befindet beziehungsweise in diesen eintritt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird angenommen, dass sich das Objekt in dem Nahbereich befindet, falls die für eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden uncodierten Messungen jeweils bestimmten Abstandswerte einen vorbestimmten zweiten Schwellwert unterschreiten. Zur Überprüfung, ob sich das Objekt in dem vorbestimmten Nahbereich befindet beziehungsweise in diesen eintritt, können zunächst ausschließlich die uncodierten Messungen herangezogen werden. Die jeweiligen Abstandswerte, die während der uncodierten Messungen bestimmt werden, können dann mit dem zweiten Schwellwert verglichen werden. Auch dieser zweite Schwellwert stellt eine parametrierbare Größe dar. Insbesondere beschreibt der zweite Schwellwert einen geringeren Abstand als der zuvor erwähnte erste Schwellwert. Da vorliegend zunächst nur die uncodierten Messungen berücksichtigt werden, bei welchen kein Blindbereich auftritt, kann der Abstand zu dem Objekt auf präzise Weise ermittelt werden.
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Hierbei ist bevorzugt vorgesehen, dass angenommen wird, dass sich das Objekt in dem Nahbereich befindet, falls zusätzlich ein in einer codierten Messung bestimmter Abstandswert einen vorbestimmten ersten Schwellwert überschreitet. Dieser erste Schwellwert ist bezogen auf den Abstand größer als der zweite Schwellwert. Wenn wie zuvor erwähnt auf Grundlage der uncodierten Messungen erkannt wird, dass der Abstandswert den zweiten Schwellwert unterschreitet, befindet sich das Objekt in dem Blindbereich für die codierte Messung. Vorliegend wird nun überprüft, ob zwischen den uncodierten Messungen eine codierte Messung liegt, bei der Abstandswert den ersten Schwellwert überschreitet. Dieser Fall ergibt sich beispielsweise wenn das ausgesendete codierte Ultraschallsignal mehrfach reflektiert wird. Beispielsweise kann das ausgesendete codierte Ultraschallsignal zunächst an dem Objekt und anschließend wieder an dem Ultraschallsensor beziehungsweise dem Kraftfahrzeug und anschließend nochmal an dem Objekt reflektiert werden. Diese Mehrfachreflexion des codierten Ultraschallsignals kann bei der codierten Messung erkannt werden, da diese beispielsweise das Doppelte des realen Abstands zu dem Objekt beschreibt. Eine solche Mehrfachreflexion tritt insbesondere bei einem hohen Objekt, beispielsweise einer Wand, auf. Es kann auch der Fall sein, dass das ausgesendete codierte Ultraschallsignal zusätzlich zu dem Objekt auch an einer Fahrbahnoberfläche beziehungsweise dem Boden reflektiert wird. Wenn nun diese Mehrfachreflexion des codierten Ultraschallsignals erfasst wird, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass sich das Objekt tatsächlich in dem Nahbereich befindet.
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In einer weiteren Ausführungsform wird anhand der Messungen fortlaufend eine Position und/oder eine Bewegung des Objekts bestimmt, wobei von dem ersten Betriebsmodus in dem zweiten Betriebsmodus gewechselt wird, falls erkannt wird, dass sich das Objekt dem Nachbereich annähert. Auf Grundlage der Messungen, die mit dem zumindest einen Ultraschallsensor durchgeführt werden, kann fortlaufend der Abstand zu dem Objekt beziehungsweise die relative Lage zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt bestimmt werden. Zu diesem Zweck kann insbesondere eine so genannte digitale Umgebungskarte genutzt werden, welche die Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreibt. In diese digitale Umgebungskarte kann das Objekt eingetragen werden und die Position des Objekts fortlaufend aktualisiert werden. Hierbei kann ferner die Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs ermittelt und berücksichtigt werden. Somit kann das Objekt nachverfolgt beziehungsweise getrackt werden. Durch Berechnungen in einer höheren Verarbeitungsschicht, beispielsweise der Umgebungskarte, kann anhand der Eigenbewegung des Kraftfahrzeugs und der Objektbewegung ein Umschalten von dem codierten Senden auf das uncodierte Senden ausgelöst werden, wenn oder bevor das Objekt den Nahbereich erreicht.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus gewechselt wird, falls die für eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden codierten und/oder uncodierten Messungen jeweils bestimmten Abstandwerte einen vorbestimmten dritten Schwellwert überschreiten. Falls erkannt wird, dass sich das Objekt nicht mehr in dem Nahbereich befindet, kann wieder ein Umschalten von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus erfolgen. Das Zurückschalten in den initialen gemischten Sendemodus, bei dem codierte und uncodierte Messungen durchgeführt werden, kann durchgeführt werden, falls die in den jeweiligen Messungen bestimmten Abstandswerte den dritten Schwellwert überschreiten. Dieser dritte Schwellwert kann bezogen auf den Abstand größer als der erste Schwellwert und der zweite Schwellwert sein. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Ultraschallsensorvorrichtung mehrere Ultraschallsensoren aufweist, wobei eine erste Gruppe einem vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und eine zweite Gruppe einem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Erst wenn die jeweiligen Abstandswerte, die bei den Messungen einer Gruppe ermittelt wurden, jeweils den dritten Schwellwert überschreiten, kann der Wechsel von dem zweiten Betriebsmodus zurück in den ersten Betriebsmodus erfolgen. Mit dem dritten Schwellwert kann eine räumliche Hysterese erzielt werden, um ein ständiges Umschalten zwischen den Betriebsmodi zu vermeiden.
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Vorzugsweise weist die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren auf, wobei eine erste Gruppe der Mehrzahl von Ultraschallsensoren einem vorderen Stoßfänger des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und eine zweite Gruppe der Mehrzahl von Ultraschallsensoren einem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Dabei wird das Wechseln von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus für die erste Gruppe und/oder für die zweite Gruppe durchgeführt. In gleicher Weise kann der Wechsel von dem zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus für die erste Gruppe und/oder für die zweite Gruppe durchgeführt werden. Der Wechsel zwischen den Betriebsmodi kann also bevorzugt für alle Ultraschallsensor des Stoßfängers durchgeführt werden. Das Umschalten zwischen den Betriebsmodi kann also Stoßfänger-abhängig erfolgen, da sich meistens nur vorne oder hinten ein Objekt im Nahbereich des Kraftfahrzeugs befindet. Sollen die Ultraschallsensoren des betroffenen Stoßfängers umgeschaltet werden, kann die Ultraschallsensorvorrichtung im Bereich des anderen Stoßfängers weiter die Vorteile der codierten Messung nutzen. Das Zurückschalten in den initialen ersten Betriebsmodus kann für den jeweils betroffenen Stoßfänger erfolgen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft wenn zusätzlich von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet wird, falls die Ultraschallsensorvorrichtung in einem Nahbereichsmodus zur Überwachung des Nahbereichs betrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung in den Nahbereichsmodus beziehungsweise einem Short-Range-Modus betrieben wird. Dieser Nahbereichsmodus dient dazu, Objekte in dem Nahbereich zu erfassen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Sendedauer, während der das Ultraschallsignal ausgesendet wird, im Vergleich zu einem Normalbetrieb verringert wird. In dem Normalbetrieb kann die Sendedauer so gewählt sein, dass Objekte bis zu einem Abstand von mehreren Metern erfasst werden können. In dem Nahbereichsmodus wird die Sendedauer so reduziert, dass auch Objekte in dem Nahbereich erfasst werden können. Falls die Ultraschallsensorvorrichtung in diesem Nahbereichsmodus betrieben wird, ist es ebenfalls bevorzugt vorgesehen, dass nur uncodierte Ultraschallsignale ausgesendet werden.
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Bevorzugt wird bei dem Aussenden des codierten Ultraschallsignals das Ultraschallsignal mit einem vorbestimmten Code moduliert und bei dem Aussenden des uncodierten Ultraschallsignals unterbleibt das Modulieren. Bei dem uncodierten Aussenden des Ultraschallsignals kann der Ultraschallsensor beispielsweise mit einer sinusförmigen elektrischen Spannung mit einer konstanten Frequenz und/oder Amplitude angeregt werden. Dabei kann die Frequenz einer Resonanzfrequenz der Membran des Ultraschallsensors entsprechen. Bei dem codierten Aussenden wird eine entsprechende Modulation durchgeführt, um dem ausgesendeten Ultraschallsignal einen Code aufzuprägen, der beim Empfangen wieder erkannt werden kann. Bei dem codierten Aussenden des Ultraschallsignals kann das zuvor beschriebene uncodierte Ultraschallsignal den Träger beschreiben, der entsprechend moduliert wird. Dabei kann beispielsweise die Amplitudenmodulation, die Frequenzmodulation und/oder die Phasenmodulation genutzt werden. Darüber hinaus kann die Phasenumtastung, die Quadraturphasenumtastung oder dergleichen genutzt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das codierte Ultraschallsignal ein Chirp ist.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein elektronisches Steuergerät und zumindest einen Ultraschallsensor. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Bevorzugt umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren. Mithilfe des elektronischen Steuergeräts kann der zumindest eine Ultraschallsensor zum Aussenden des Ultraschallsignals angeregt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Bei dem Fahrerassistenzsystem kann es sich beispielsweise um ein System handeln, welches einen Fahrer beim Einparken und/oder Ausparken unterstützt. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann auch Teil von unterschiedlichen Fahrerassistenzsystem beziehungsweise Fahrerassistenzfunktionen sein. Dabei erfolgt das Umschalten zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus insbesondere unabhängig von der Fahrerassistenzfunktionen.
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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 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 vorteilhaften 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. Dabei zeigen:
- 1 ein Kraftfahrzeug welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Ultraschallsensorvorrichtung aufweist; und
- 2 eine beispielhafte Darstellung eines Ultraschallsensors der Ultraschallsensorvorrichtung, eines Nahbereichs in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs sowie von mehreren Schwellwerten.
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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 vorliegend 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. Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem 2 als Parkhilfesystem ausgebildet sein, mittels welchem der Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs 1 in eine Parklücke und/oder beim Ausparken aus der Parklücke unterstützt werden kann.
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Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorvorrichtung 3. Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 weist zumindest einen Ultraschallsensor 4 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 zwölf Ultraschallsensoren 4. Von den zwölf Ultraschallsensoren 4 sind sechs Ultraschallsensoren 4 an einem vorderen Stoßfänger 6 des Kraftfahrzeugs 1 und sechs Ultraschallsensoren 4 an einem hinteren Stoßfänger 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Dabei können die Ultraschallsensoren 4 zumindest bereichsweise in entsprechenden Ausnehmungen beziehungsweise Durchgangsöffnungen der Stoßfänger 6, 7 angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 4 verdeckt hinter den Stoßfängern 6, 7 angeordnet sind. Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren 4 auch an anderen Verkleidungsteilen beziehungsweise Bauteilen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren 4 an oder verdeckt hinter den Türen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.
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Mithilfe der jeweiligen Ultraschallsensoren 4 können Objekte 8 in einer Umgebung 9 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden. Vorliegend ist schematisch ein Objekt 8 in der Umgebung 9 gezeigt. So können mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 Messungen durchgeführt werden. Bei einer Messung wird mit jedem der Ultraschallsensoren 4 ein Ultraschallsignal ausgesendet. Im Anschluss daran kann das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt 8 reflektierten Ultraschallsignals kann dann ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Abstände, die mit unterschiedlichen Ultraschallsensoren 4 bestimmt werden, berücksichtigt werden. Somit kann mittels Trilateration die relative Lage zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ultraschallsignal, das von einem ersten Ultraschallsensor 4 ausgesendet wird, von einem benachbarten, zweiten Ultraschallsensor 4 empfangen wird. Dies wird als indirekte Messung bezeichnet.
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Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 ein elektronisches Steuergerät 5, welches mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 zur Datenübertragung verbunden ist. Vorliegend ist eine entsprechende Datenleitung beziehungsweise ein Datenbus der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Mittels des Steuergeräts 5 kann ein Anregungssignal ausgegeben werden und an die jeweiligen Ultraschallsensoren 4 übertragen werden. In Folge des Anregungssignals kann ein Wandlerelement und somit eine Membran des jeweiligen Ultraschallsensors 4 zum Schwingen angeregt werden, wodurch das Ultraschallsignal ausgesendet wird. Beim Empfangen des von dem Objekt 8 reflektierten Ultraschallsignals wird mittels des Wandlerelements ein entsprechendes Empfangssignal bereitgestellt und an das Steuergerät 5 übertragen. Anhand der Empfangssignale kann dann das Steuergerät 5 überprüfen, ob sich das Objekt 8 in der Umgebung 9 befindet. Ferner kann anhand der Laufzeit der Abstand zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor 4 beziehungsweise dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Diese Information kann dann von dem Fahrerassistenzsystem 2 genutzt werden, um eine Ausgabe an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 auszugeben. Zudem kann es vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 2 in eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder einen Antriebsmotor eingreift, um das Kraftfahrzeug 1 in Abhängigkeit von dem erfassten Objekt 8 zumindest semi-autonom zu manövrieren.
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Vorliegend ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensorvorrichtung 3 in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird. In dem ersten Betriebsmodus werden mit den Ultraschallsensoren 4 sowohl codierte Messungen als auch uncodierte Messungen durchgeführt. Bei den codierten Messungen wird das Ultraschallsignal codiert ausgesendet. Zu diesem Zweck kann das Ultraschallsignal entsprechend moduliert werden. Dieses codierte Signal kann dann bei dem Empfangen des von dem Objekt 8 reflektierten Ultraschallsignals wieder erkannt werden und beispielsweise einem der Ultraschallsensoren 4 zugeordnet werden. Bei dem uncodierten Messen wird der Ultraschallsensor 4 beziehungsweise das Wandlerelement insbesondere mit einer sinusförmigen Spannung mit einer konstanten Frequenz und/oder Amplitude angeregt. Da das Modulieren des Ultraschallsignals bei dem codierten Messen über einen definierten Zeitraum des Signals erfolgt, ist die Ultraschallsensorvorrichtung 3 für diesen Zeitbereich und damit Abstandsbereich „blind“.
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2 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung einer der Ultraschallsensoren 4, welcher an dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist. In der Umgebung 9 des Kraftfahrzeugs 1 ist schematisch ein Nahbereich 10 dargestellt, in welchem bei einer codierten Messung bei dem Ultraschallsensor 4 während der zeitlichen Dauer des Modulierens alle Objekte 8 erfasst werden können. In dem ersten Betriebsmodus werden beispielsweise abwechselnd codierte und uncodierte Messungen durchgeführt. Hierbei liegt der Ultraschallsensorvorrichtung 3 auf Grundlage der uncodierten Messungen die Information vor, ob sich das Objekt 8 in dem Nahbereich 10 beziehungsweise Blindbereich für das codierte Ultraschallsignal befindet. Falls nun erkannt wird, dass sich das Objekt 8 in dem Nahbereich 10 befindet, kann von dem ersten Betriebsmodus in einen zweiten Betriebsmodus gewechselt werden. In dem zweiten Betriebsmodus werden ausschließlich uncodierte Messungen durchgeführt. Dadurch wird der Blindbereich des Ultraschallsensors 4 auf den Ausschwingbereich der Anregung im uncodierten Modus reduziert.
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Bei den codierten Messungen und den uncodierten Messungen können anhand der Laufzeit jeweils Abstandswerte bestimmt werden, welche den Abstand zwischen dem Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8 beschreiben. Um eine möglichst schnelle Detektion des Objekts 8 in dem Nahbereich 10 zu garantieren, kann überprüft werden, ob für einen beliebigen Ultraschallsensor 4 die Abstandswerte für eine parametrierbare Anzahl von aufeinanderfolgenden Messungen einen ersten Schwellwert d1 überschreiten. Dieser erste Schwellwert d1 ist vorliegend so gewählt, dass er bezogen auf den Abstand größer ist als der Nahbereich 10. Falls also die codierten und/oder uncodierten Messungen ergeben, dass der Abstand zwischen dem Objekt 8 und dem Ultraschallsensor 4 kleiner ist als der Abstand, der dem ersten Schwellwert d1 zugeordnet ist, kann davon ausgegangen werden, dass sich das Objekt 8 in dem Nahbereich 10 befindet oder sich diesem annähert. In diesem Fall kann von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umgeschaltet werden.
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Alternativ dazu kann für einen beliebigen Ultraschallsensor 4 überprüft werden, ob für die parametrierbare Anzahl n von aufeinanderfolgenden uncodierten Messungen der jeweils bestimmte Abstandswert einen zweiten Schwellwert d2 unterschreitet. Dieser zweite Schwellwert d2 ist so bestimmt, dass der ihm zugeordnete Abstand innerhalb des Nahbereichs 10 liegt. Ferner wird hierbei überprüft, ob zwischen den uncodierten Messungen eine codierte Messung liegt, bei welcher der Abstandswert einen ersten Schwellwert d1 überschreitet. Somit können beispielsweise Echos des ausgesendeten codierten Ultraschallsignals erfasst werden, die mehrfach zwischen dem Objekt 8 und dem Kraftfahrzeug 1 hin und her reflektiert wurden.
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Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Umschaltung von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus jeweils für die Ultraschallsensoren 4 eines Stoßfängers 6, 7 durchgeführt wird. Meistens befindet sich ein Objekt 8 entweder in Fahrtrichtung vor dem Kraftfahrzeug 1 oder in Fahrtrichtung hinter dem Kraftfahrzeug 1. Wenn nur die Ultraschallsensoren 4 des betroffenen Stoßfängers 6, 7 umgeschaltet werden, können die Ultraschallsensoren 4 des anderen Stoßfängers 6, 7 weiter in dem ersten Betriebsmodus betrieben werden. Das Zurückschalten in den initialen gemischten Sendemodus beziehungsweise den ersten Betriebsmodus kann ebenfalls für den betroffenen Stoßfänger 6,7 erfolgen, wenn bei einer parametrierbaren Anzahl n von Messzyklen die jeweils bestimmten Abstandswerte unterhalb eines dritten Schwellwerts d3 liegen. Dieser dritte Schwellwert d3 ist bezogen auf den Abstand größer als der erste Schwellwert d1. Dabei beinhaltet ein Messzyklus die jeweiligen Messungen von allen Ultraschallsensoren 4 eines Stoßfängers 6, 7. Durch die Verwendung des dritten Schwellwerts d3 kann eine räumliche Hysterese erzielt werden, um ein ständiges Umschalten zwischen den Betriebsmodi zu verhindern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011102557 A1 [0003]
- DE 102010033210 A1 [0004]
