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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs.
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Auch betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschall-Sensoranordnung mit wenigstens einem Ultraschallsensor und einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, eine Anpassung des wenigstens einen Ultraschallsensors mit dem obigen Verfahren durchzuführen.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrunterstützungssystem mit wenigstens einer Ultraschall-Sensoranordnung.
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Ultraschallsensoren werden heutzutage an vielen Fahrzeugen eingesetzt, um Objekte in einer Umgebung des jeweiligen Fahrzeugs zu erfassen. Dabei sind typischerweise eine Mehrzahl Ultraschallsensoren entlang der Seiten des Fahrzeugs angebracht. Neben Ultraschallsensoren an der Vorder- und Rückseite werden zunehmend auch Ultraschallsensoren an den Längsseiten des Fahrzeugs angebracht, beispielsweise um Querverkehr zu überwachen oder um freie Parklücken am Fahrbahnrand bei einer Vorbeifahrt erkennen zu können.
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Die Überwachung der Umgebung erfolgt basierend auf Ultraschallsignalen, die von einem der Ultraschallsensoren abgestrahlt werden. Die Ultraschallsignale werden an Objekten reflektiert, und die Echos werden von dem Ultraschallsensor, der das Ultraschallsignal ausgesendet hat, oder auch von anderen Ultraschallsensoren an dem Fahrzeug empfangen. Die ausgesendeten Ultraschallsignale können dabei einen einzelnen Ultraschallpuls enthalten, oder auch eine Pulsfolge. Die Pulsfolge kann dabei individuell für ein Fahrzeug oder sogar jeden Ultraschallsensor sein, um Echos einem Fahrzeug oder einem Ultraschallsensor zuordnen zu können.
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Aufgrund der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Luft von etwa 340 Meter pro Sekunde haben Ultraschallsensoren eine begrenzte Reichweite, um zeitnah die Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs erfassen zu können. Bei einem Abstand zu dem Objekt von zehn Metern ergibt sich bereits eine Laufzeit des Ultraschalsignals von dem Ultraschallsensor zu dem Objekt und wieder zurück zu dem Ultraschallsensor von fast 0,06 Sekunden.
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Bei heutigen Ultraschallsensoren wird die Erkennung von Objekten durch Vergleich der einer Echosignalspannung mit einer Referenzspannung, die auch als Empfangsschwelle bezeichnet wird, ermittelt. Die Echosignalspannung gibt dabei eine Signalstärke des empfangenen Echos des Ultraschallsignals an dem Objekt an. Nahe Objekte erzeugen dabei typischerweise stärkere Echos. Liegt die Echosignalspannung über der Referenzspannung, wird von dem Ultraschallsensor ein entsprechendes Signal, dass ein Objekt erkannt wurde, an ein Steuergerät (ECU) übertragen.
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Das von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragenen Signal ist typischerweise ein digitales Signal (0 oder 1). Ein radialer Abstand eines Objektes zum Sensor wird durch die Zeitdauer vom Start des Aussendens des Ultraschallsignals zum einem Zeitpunkt t=0 bis zu einer Änderung des übertragenen Signals beispielsweise von Null auf eins bestimmt.
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Die Referenzspannung ist üblicherweise individuell an das jeweilige Fahrzeug angepasst. Die Referenzspannung kann beispielsweise abhängig von einer Sensorhöhe an dem Fahrzeug und einem Erhöhungswinkel sein.
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Die Verwendung der Ultraschallsensoren im Stand oder bei niedrigen Geschwindigkeiten ist dabei meist unproblematisch. Allerdings hat sich gezeigt, dass bei höheren Geschwindigkeiten beispielsweise in einem Bereich von 30km/h bis 160km/h die Sensormembranen des Ultraschallsensors, auch Ultraschallmembran genannt, durch Fahrwind anregt werden kann. Durch die Bewegung des Fahrzeugs wird die umgebende Luft in verschiedene Richtungen weggedrückt. Dies kann zu Turbulenzen insbesondere im Bereich der Stoßfänger und damit der dort positionierten Ultraschallsensoren führen. Es bilden sich Bereiche hohen und niedrigen Luftdrucks. Dieser turbulente Luftstrom im Bereich der Ultraschallsensoren kann zu Störungen an der Sensormembran des Ultraschallsensors führen, die als „Klopfeffekt“ bekannt sind. Es können Störungen verursacht werden, die oberhalb der Referenzspannung liegen und somit eine Erkennung eines nicht vorhandenen Objekts bewirken können.
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Durch solche falschen Erkennungen von nicht vorhandenen Objekten können wiederum Assistenz- oder Unterstützungsfunktionen nicht zuverlässig durch das Fahrzeug bereitgestellt werden. Dies Assistenz- oder Unterstützungsfunktionen werden auch als ADAS bezeichnet.
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Aktuelle Ansätze zur Lösung dieses Problems gehen dahin, die Referenzspannung bzw. die Referenzspannungskurve anzupassen, um ungewünschte Echos zu filtern. Dies wird jedoch mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs schwieriger.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
DE 196 45 339 A1 ein Ultraschall-Parkhilfesystem bekannt. Derartige Systeme geben Warnsignale ab, wenn ein innerhalb eines Hörfensters liegendes Echosignal einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Bisher wurden ein Hörfenster oder die Empfindlichkeit des Systems an feststehende Daten des Fahrzeugs und/oder der Fahrbahn einmalig angepasst. Außerdem ist vorgeschlagen, die Empfindlichkeit, das Hörfenster, oder auch den Sendeverlauf in Abhängigkeit von sich ändernden dynamischen Daten des Fahrzeugs bzw. der Fahrbahn anzupassen.
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Weiter ist aus der
DE 10 2008 041 752 A1 eine Vorrichtung zum Festlegen einer Empfangsschwelle bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet einen ersten Komparator und einen ersten Zähler zum Erfassen einer ersten Häufigkeit eines Durchschreitens eines ersten Schwellwertes durch ein Hintergrundsignal und einen zweiten Komparator und einen zweiten Zähler zum Erfassen einer zweiten Häufigkeit eines Durchschreitens eines zweiten Schwellenwertes durch das Hintergrundsignal, wobei der zweite Schwellwert größer als der erste Schwellwert ist. Eine Datenverarbeitungseinrichtung dient zum Festlegen der Empfangsschwelle basierend auf der ersten und zweiten Häufigkeit.
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Die
DE 10 2012 200 230 A1 betrifft eine Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs mittels akustischer Signale. Veränderungen, die ein insbesondere moduliertes, akustisches Signal infolge von Klimaeinflüssen, erfährt, zu detektieren und aus den Veränderungen des Signals ein Modell der momentanen Klimasituation im Umfeld des Fahrzeugs zu erstellen. Dem Modell können Größen wie beispielsweise die Windstärke und/oder Komponenten der Windrichtung und/oder das Auftreten von Änderungen der Ausbreitungseigenschaften des akustischen Signals entnommen werden, wobei die Änderungen der Ausbreitungseigenschaften infolge von klimatischen Unterschieden, insbesondere von Temperaturunterschieden auftreten. Diese Größen werden bei der Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs berücksichtigt und/oder optional für weitere Fahrzeugfunktionen genutzt. Insbesondere wird das Modell der momentanen Klimasituation aus Laufzeitunterschieden von Signalen erstellt, die unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen auf ansonsten gleichen Ausbreitungswegen aufweisen.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, eine Ultraschall-Sensoranordnung mit wenigstens einem Ultraschallsensor und einer Steuereinheit und ein Fahrunterstützungssystem mit wenigstens einer solchen Ultraschall-Sensoranordnung jeweils der oben genannten Art anzugeben, die eine verbesserte Erkennung von Objekten in der Umgebung in verschiedenen Fahrsituationen und insbesondere bei verschiedenen Geschwindigkeiten ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs angegeben, umfassend die Schritte Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter eines Betriebs des Fahrzeugs, und Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors abhängig von dem wenigstens einen Anpassungsparameter.
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Erfindungsgemäß ist außerdem eine Ultraschall-Sensoranordnung mit wenigstens einem Ultraschallsensor und einer Steuereinheit angegeben, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, eine Anpassung des wenigstens einen Ultraschallsensors mit dem obigen Verfahren durchzuführen.
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Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrunterstützungssystem mit wenigstens einer Ultraschall-Sensoranordnung angegeben.
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Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, die Erkennung von Objekten mit Ultraschallsensoren dadurch zuverlässiger zu gestalten, dass eine Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors erfolgt, um bereits vor einer Verarbeitung von mit dem Ultraschallsensor empfangenen Echos die Anpassung vornehmen zu können. Dabei geht es also ausdrücklich nicht um eine Anpassung einer Empfangsschwelle, beispielsweise in der Form einer Referenzspannung, deren Überschreiten eine Erkennung eines Objekts anzeigt. Die Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik betrifft eine Anpassung dieser Charakteristik selber, bevor beispielsweise die Empfangsschwelle auf dieses Signal angewendet wird. Der Anpassungsparameter dient dabei dazu, die Art der erforderlichen Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik zu ermitteln. Der Anpassungsparameter kann ein Parameter sein, der das Fahrzeug selber betrifft, oder ein Parameter, der eine Umgebung des Fahrzeugs definiert. Die Umgebung des Fahrzeugs bedingt beispielsweise durch ihre Beschaffenheit den ungewollten Empfang von Reflektionen des ausgesendeten Ultraschallsignals.
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Bei der Ultraschall-Sensoranordnung führt die Steuereinheit die Anpassung des Ultraschallsensors durch. Dies betrifft eine Einstellung der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors. Die Steuereinheit kann außerdem ein Signal von dem Ultraschallsensor empfangen, welches Reflektionen des Ultraschallsignals an Objekten anzeigt, beispielsweise wenn eine Echosignalspannung über einer Referenzspannung liegt. Das von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragene Signal ist typischerweise digital (0 oder 1). Ein radialer Abstand eines Objektes zu dem Ultraschallsensor wird durch die Zeitdauer vom Start des Aussendens des Ultraschallsignals zum Zeitpunkt t=0 bis zu einer Änderung des übertragenen Signals beispielsweise von Null auf eins bestimmt.
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Die Ultraschall-Sensoranordnung kann eine Mehrzahl Ultraschallsensoren aufweisen. Die Steuereinheit kann ausgeführt sein, eine Anpassung der Mehrzahl Ultraschallsensoren jeweils individuell durchzuführen. Eine Steuerungseinheit führt also die Anpassung für mehrere Ultraschallsensoren durch. Durch die individuelle Anpassung kann eine optimale Funktion aller Ultraschallsensoren erreicht werden, um unterschiedlichen Anpassungsparametern an den verschiedenen Ultraschallsensoren Rechnung zu tragen. So können beispielsweise die Ultraschallsensoren an Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs sehr unterschiedlichen Arten von Störungen ausgesetzt sein, beispielsweise abhängig von einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs.
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Das Fahrunterstützungssystem umfasst typischerweise eine Mehrzahl Ultraschallsensoren, die gemeinsam ausgewertet werden. Dabei kann die Steuereinheit der Ultraschallsensoren integral mit einer Steuereinheit des Fahrunterstützungssystems ausgeführt sein.
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Vorzugsweise ist das Fahrunterstützungssystem als System zur Überwachung eines toten Winkels des Fahrzeugs während der Fahrt oder als Parklenkassistent ausgeführt. Prinzipiell sind aber auch andere Ausführungen des Fahrunterstützungssystems möglich. Auch kann das Fahrunterstützungssystem kombiniert verschiedene Einzelfunktionen durchführen, beispielsweise eine Einzelfunktion für jeweils unterschiedliche Fahrsituationen. Alternativ können auch Einzelfunktionen parallel ausgeführt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors ein Anpassen einer Empfangsempfindlichkeit des Ultraschallsensors. Die Empfangsempfindlichkeit des Ultraschallsensors kann beispielsweise durch eine Verstärkungsschaltung eingestellt werden, die ein elektrisches Empfangssignal einer Bewegung einer Ultraschallmembran des Ultraschallsensors verstärkt. Besonders bevorzugt ist die Verstärkungsschaltung in ihrer Verstärkung einstellbar. Beispielsweise kann die Verstärkung niedrig gewählt sein, um starke Reflektionen des ausgesendeten Ultraschallsignals zuverlässig und ohne Übersteuerung empfangen zu können. Störungen können unterdrückt werden. Bei einer großen Verstärkung können auch leichte Echos von Objekten erfasst werden, wie sie beispielsweise an weiter entfernten Objekten erzeugt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors ein Anpassen einer Sendeleistung des Ultraschallsensors. Die Sendeleistung kann beispielsweise durch eine entsprechende Verstärkerschaltung zur Ansteuerung des Ultraschallsensors zur Auslenkung der Ultraschallmembran angepasst werden. Je größer die Sendeleistung ist, desto größer eine potentielle Reichweite des Ultraschallsensors, und desto größer ein Abstand der Pegel von Echos des ausgesendeten Ultraschallsignals verglichen mit Störsignalen und Rauschen. Um eine Belastung des Ultraschallsensors und Energieverbrauch zu reduzieren sowie um Übersteuerungen zu vermeiden, kann eine geringere Sendeleistung bevorzugt sein. Bei einer großen Sendeleistung können auch Echos von Objekten erfasst werden, wie sie beispielsweise an weiter entfernten Objekten erzeugt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors ein Anpassen eines Empfangsfensters des Ultraschallsensors. Das Empfangsfenster betrifft einen Bereich, in dem Echos von ausgestrahlten Ultraschallsignalen empfangen werden können. Das Empfangsfenster dient also über eine reine Anpassung des Ultraschallsensors zum prinzipiellen Empfang von Echos ausgesendeter Ultraschallsignale hinaus dazu, den Ultraschallsensor für das Empfangsfenster abzustimmen. Das Anpassen des Empfangsfensters kann durch eine Anpassung der Sendeleistung und/oder der Empfangsempfindlichkeit erfolgen. Vorzugsweise erfolgt das Anpassen des Empfangsfensters durch eine kombinierte und abgestimmte Anpassung sowohl der Sendeleistung wie auch der Empfangsempfindlichkeit.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist relevant beispielsweise in Bezug auf Turbulenzen, die an den Ultraschallsensoren entstehen können und die Membran der Ultraschallsensoren anregen. Dies kann dazu führen, dass der Ultraschallsensor ein nicht vorhandene Objekte detektiert. Außerdem kann ein hohes Niveau an Grundrauschen erzeugt werden, in dem Echos von ausgesendeten Ultraschallsignalen von realen Objekten nicht erkannt werden können. Durch die Anpassung des Ultraschallsensors unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit kann dieses Problem reduziert oder vermieden werden. Die Geschwindigkeit kann von dem Fahrzeug basierend auf Odometrieinformationen ermittelt werden, d.h. Radbewegungen oder ähnlichen, oder basierend auf Satellitennavigationssignalen (GPS, Galileo, oder anderen). Die Geschwindigkeit ist vorzugsweise eine Relativgeschwindigkeit bezogen auf die Umgebungsluft, beispielsweise unter Berücksichtigung von Wind. Untersuchungen insbesondere mit analogen Signalen, die eine Anregung der Ultraschallmembran anzeigen, haben dabei gezeigt, dass eine Amplitude von erkannten Echos, die durch solche Turbulenzen entstehen, proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Dies würde im Stand der Technik bedeuten, dass ein sehr großer Satz an Referenzspannungen bzw. Referenzspannungskurven bereitgestellt und angewendet werden müsste, um Echos von realen Objekten erkennen zu können. Dies ist jedoch mit einem großen Aufwand verbunden, der durch die Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors vermieden werden kann. Außerdem kann die Anpassung der Referenzspannungen bzw. Referenzspannungskurven beispielsweise abhängig von der Geschwindigkeit an ihre Grenzen stoßen, bei denen keine zuverlässige Erkennung von Echos ausgesendeter Ultraschallsignale an realen Objekten mehr erfolgt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von wenigstens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs, insbesondere von Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, und/oder einer Umgebungstemperatur. Niederschlag und Luftfeuchte können selber zur Erzeugung von ungewollten Reflektionen des ausgesendeten Ultraschallsignals führen. Diese Echos haben typischerweise eine geringe Intensität und können beispielsweise durch eine Anpassung der Empfangsempfindlichkeit unterdrückt werden. Die Temperatur hat Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall, was entsprechend kompensiert werden kann. Ausgehend von Normalbedingungen kann eine Änderung der Temperatur von etwa 5°C bereits eine Änderung der Schallgeschwindigkeit von etwa einem Prozent bewirken. Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, und/oder einer Umgebungstemperatur werden vorzugsweise mit an dem Fahrzeug angebrachten entsprechenden Sensoren ermittelt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von wenigstens einer Fahrbahnbedingung in einer Umgebung des Fahrzeugs. Die Fahrbahnbedingungen können beispielsweise Autobahn, Stadtverkehr, oder Überland sein. Durch unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten der Fahrbahn können beispielsweise bei einer geschotterten Fahrbahn oder ähnlichem Echos der ausgesendeten Ultraschallsignale generiert werden, die als Störungen anzusehen sind, da sie keinen Objekten, die eine Bewegung des Fahrzeugs einschränken, zuzuordnen sind. Diese Echos haben typischerweise eine geringe Intensität und können beispielsweise durch eine Anpassung der Empfangsempfindlichkeit unterdrückt werden. Die Fahrbahnbedingung kann beispielsweise basierend auf Karteninformationen und einer aktuellen Position des Fahrzeugs ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrbahnbedingung mit Sensoren des Fahrzeugs, beispielsweise einer Kamera, bestimmt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Auswerten von mit dem Ultraschallsensor empfangenen Sensorsignalen, und das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors umfasst ein adaptives Anpassen der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors basierend auf den mit dem Ultraschallsensor empfangenen Sensorsignalen. Somit können auch die empfangenen Sensorsignale selber dazu beitragen, die Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors anzupassen. Beispielsweise kann ein hohes Rauschniveau in den empfangenen Sensorsignalen anzeigen, dass die Empfangsempfindlichkeit zu reduzieren und/oder die Sendeleistung des Ultraschallsensors zu erhöhen ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von dem wenigstens einem Anpassungsparameter in einer Mehrzahl Stufen. Die Stufen ermöglichen eine einfache Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik beispielsweise durch einen Zugriff auf eine sogenannte Look-up Tabelle. Über eine solche Tabelle können insbesondere bei einer Vielzahl verwendeter Anpassungsparameter auf einfache Weise Anpassungen der Sende-/Empfangscharakteristik durchgeführt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Anpassen einer Referenzspannung basierend auf dem wenigstens einen Anpassungsparameter. Die Referenzspannung kann dabei zeitlich variieren. Der Verlauf der Referenzspannung wird auch als Referenzspannungskurve oder Sensorschwellkurve bezeichnet und kann insgesamt oder abschnittsweise angepasst werden. Durch die zusätzliche Anpassung der Referenzspannung kann eine weitere Anpassung des Ultraschallsensors an die Anpassungsparameter erfolgen. Solche Anpassungen können beispielsweise unterstützend durchgeführt werden, wenn die Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik bereits bis zu ihren Grenzen durchgeführt wurde.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.
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Es zeigt
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- 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrunterstützungssystem und einer Mehrzahl Ultraschallsensoren gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Draufsicht,
- 2 einen Zeitverlauf einer Erfassung von Objekten für verschiedene Geschwindigkeiten mit einem kritischen Geschwindigkeitsbereich, der über etwa 130 km/h liegt, für zwei Ultraschallsensoren im direkten Vergleich,
- 3 eine quantitative Darstellung der Erfassung der Objekte in Übereinstimmung mit der Darstellung in 2 als Balkendiagramm,
- 4 eine schematische Darstellung von Stufen für die Umgebungstemperatur als Anpassungsparameter,
- 5 eine schematische Darstellung von Stufen für die Geschwindigkeit als Anpassungsparameter,
- 6 einen Zeitverlauf einer Erfassung von Objekten für verschiedene Geschwindigkeiten mit einem kritischen Geschwindigkeitsbereich, der über etwa 130 km/h liegt, für zwei Ultraschallsensoren im direkten Vergleich,
- 7 beispielhafte Signalverläufe über die Zeit umfassend eine Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, eine Referenzspannung und ein digitales Signal,
- 8 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem nicht angepassten Ultraschallsensor in einer ersten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit von 130 km/h,
- 9 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem angepassten Ultraschallsensor einer ersten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit von 130 km/h,
- 10 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem nicht angepassten Ultraschallsensor in einer zweiten Konfiguration im Stillstand,
- 11 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem nicht angepassten Ultraschallsensor in einer zweiten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit größer als 35 km/h, und
- 12 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem angepassten Ultraschallsensor in einer zweiten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit größer als 35 km/h.
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Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Fahrzeug 10 weist ein Fahrunterstützungssystem 12 auf, das hier zur Überwachung eines toten Winkels des Fahrzeugs 10 während der Fahrt und als Parklenkassistent ausgeführt ist. Das Fahrunterstützungssystem 12 kombiniert die beiden Einzelfunktionen für jeweils unterschiedliche Fahrsituationen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die beiden Einzelfunktionen parallel in dem Fahrunterstützungssystem 12 ausgeführt.
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Das Fahrunterstützungssystem 12 umfasst eine Mehrzahl Ultraschallsensoren 14 und eine Steuereinheit 16. Die Steuereinheit 16 ist ausgeführt, die Ultraschallsensoren 14 gemeinsam anzupassen. Die Steuereinheit 16 bildet somit mit den Ultraschallsensoren 14 Ultraschall-Sensoranordnungen 18. Alternativ bildet die Steuereinheit 16 jeweils mit einem Ultraschallsensor 14 eine Ultraschall-Sensoranordnung 18.
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Das Fahrunterstützungssystem 12 ist ausgeführt, eine Überwachung einer Umgebung 20 des Fahrzeugs 10 durchzuführen. Dazu steuert es die Ultraschallsensoren 14 an, Ultraschallsignale auszusenden und Reflektionen davon zu empfangen, die in der Steuereinheit 16 ausgewertet werden. Dazu wird basierend auf den empfangenen Reflektionen wird von jedem der Ultraschallsensoren 14 ein digitales Signal 26 an die Steuerungseinheit 16 übertragen. Das digitale Signal 26 liegt hier auf einem Pegel, und eine Änderung des Pegels des digitalen Signals 26 zeigt an, dass der entsprechende Ultraschallsensor 14 eine Reflektion von einem Objekt in der Umgebung 20 des Fahrzeugs 10 empfangen hat. Ein radialer Abstand des Objektes zum Ultraschallsensor 14 wird durch eine Zeitdauer vom Start des Aussendens des Ultraschallsignals zum Zeitpunkt t=0 bis zu einer Änderung des übertragenen digitalen Signals beispielsweise von eins auf null bestimmt.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zum Anpassen der Ultraschallsensoren 14 in Übereinstimmung mit dem Fahrzeug 10 der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Das Verfahren beginnt mit einem Erfassen von Anpassungsparametern eines Betriebs des Fahrzeugs 10. Die Anpassungsparameter umfassen in diesem Ausführungsbeispiel eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs 10 und einer Fahrbahnbedingung in der Umgebung 20 des Fahrzeugs 10. Die Anpassungsparameter werden gemäß der ersten Ausführungsform in einer Mehrzahl Stufen erfasst. 4 und 5 zeigen entsprechende Stufen für die Umgebungstemperatur und die Geschwindigkeit, die entsprechend mit T1 ... T5 bzw. S1, S2 bezeichnet sind.
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Die Geschwindigkeit wird vorliegend von dem Fahrzeug 10 basierend auf Odometrieinformationen, d.h. Radbewegungen oder ähnlichen, ermittelt. Alternativ kann die Geschwindigkeit basierend auf Satellitennavigationssignalen (GPS, Galileo, oder anderen) ermittelt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird bei zusätzlicher Kenntnis von Windrichtung und Windgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 als Relativgeschwindigkeit bezogen auf die Umgebungsluft ermittelt.
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Die Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs 10 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, und eine Umgebungstemperatur. Die Umgebungsbedingungen werden in diesem Ausführungsbeispiel mit an dem Fahrzeug 10 angebrachten entsprechenden Sensoren ermittelt.
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Die Fahrbahnbedingung umfassen hier beispielhaft Autobahn, Stadtverkehr, oder Überland. Die Fahrbahnbedingung wird basierend auf einer aktuellen Position des Fahrzeugs 10 aus Karteninformationen entnommen. In einer alternativen Ausführungsform wird die Fahrbahnbedingung mit Sensoren des Fahrzeugs 10, beispielsweise einer Kamera, bestimmt.
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Die Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik erfolgt durch einen Zugriff auf eine sogenannte Look-up Tabelle.
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In einem nachfolgenden Schritt wird eine Sende-/Empfangscharakteristik jedes Ultraschallsensors 14 abhängig von den ermittelten Anpassungsparametern jeweils individuell angepasst. Die Steuereinheit 16 führt die Anpassung der Ultraschallsensoren 14 durch.
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Das Anpassen der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors 14 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Anpassen einer Empfangsempfindlichkeit des Ultraschallsensors 14 und ein Anpassen einer Sendeleistung des Ultraschallsensors 14.
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In 1 ist diesbezüglich für die Ultraschallsensoren 14 jeweils beispielhaft die Sendeleistung (LPS) und die Empfangsempfindlichkeit (AZW) angegeben. Darauf basierend enthalten die 2 und 3 vergleichende Darstellungen der Erfassung von Objekten mit den vorderen Ultraschallsensoren 14 rechts und links, wobei der Ultraschallsensor 14 vorne links derart angepasst ist, dass er eine höhere Sendeleistung und eine niedrigere Empfangsempfindlichkeit aufweist.
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2 zeigt die Erfassung von Objekten für verschiedene Geschwindigkeiten. In einem kritischen Geschwindigkeitsbereich, der hier über etwa 130 km/h liegt, werden von dem angepassten Ultraschallsensor 14 links vorne deutlich weniger Störsignale empfangen, als von dem nicht angepassten Ultraschallsensor 14 rechts vorne. Dies ist in 3 quantifiziert, in der die Anzahl der Störsignale gezählt ist. Diese ist für den Ultraschallsensor 14 vorne rechts etwa dreimal höher als bei dem angepassten Ultraschallsensor 14 vorne links. 6 zeigt analog zu 2 einen anderen zeitlichen Verlauf der Erfassung von Objekten bei verschiedenen Geschwindigkeiten. Der angepasste Ultraschallsensor 14 vorne links generiert dabei weniger Störsignale als der Ultraschallsensor 14 vorne rechts. Dies betrifft den Bereich oberhalb von etwa 130 km/h, wie bereits unter Bezug auf 2 erläutert wurde.
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8 bis 9 und 10 bis 12 betreffen jeweils Signalverläufe für einen Ultraschallsensor 14. 7 dient dabei lediglich beispielhaft als Legende für die verschiedenen Signalverläufe. Die Signalverläufe aus 7 sind also zur Erläuterung bereitgestellt. Die Signalverläufe umfassen jeweils eine Echosignalspannung 22 von an dem Ultraschallsensor 14 empfangen Schwingungen, einen Verlauf einer Referenzspannung 24 oder Empfangsschwelle und ein digitales Signal 26.
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Die Signalverläufe in den 8 bis 9 zeigen die Signalverläufe für eine Geschwindigkeit von 130 km/h. 8 zeigt im Detail die Signalverläufe des Ultraschallsensors 14 in Übereinstimmung mit dem Ultraschallsensor 14 vorne rechts in den 1 bis 3 oder 6, d.h. der Ultraschallsensor 14 ist nicht angepasst. Die Echosignalspannung 22 überschreitet die Referenzspannung 24 verschiedentlich, so dass das digitale Signal 26 ein Objekt anzeigt, dass jedoch nicht vorhanden ist. 9 zeigt entsprechende Signalverläufe für den angepassten Ultraschallsensor 14. Die Echosignalspannung 22 überschreitet die Referenzspannung 24 lediglich an einer Stelle, so dass nur eine falsche Objekterkennung erfolgt.
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Die 10 bis 12 betreffen eine abweichende Konfiguration der Ultraschallsensoren 14. 10 zeigt die Signalverläufe im Stillstand. Ohne ein vorhandenes Objekt überschreitet die Echosignalspannung 22 nicht die die Referenzspannung 24. Es werden keine nicht vorhandenen Objekte erkannt. 11 zeigt die Signalverläufe bei einer Geschwindigkeit größer als 35 Km/h. Die Konfiguration des Ultraschallsensors 14 entspricht der des Ultraschallsensors gemäß 10. Die Echosignalspannung 22 zeigt große Turbulenzen an den Ultraschallsensoren 14, so dass die Echosignalspannung 22 häufig über der Referenzspannung 24 liegt und nicht vorhandene Objekte erkannt werden. 12 zeigt die Signalverläufe ebenfalls bei einer Geschwindigkeit größer als 35 Km/h. Der Ultraschallsensor 14 wurde allerdings gegenüber der Konfiguration aus 11 angepasst. Die Echosignalspannung 22 liegt nur noch selten über der Referenzspannung 24, so dass weniger nicht vorhandene Objekte erkannt werden.
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In einem weiteren, optionalen Schritt wird zusätzlich zu der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors 14 der Verlauf der Referenzspannung 24 basierend auf den Anpassungsparametern angepasst. Die Anpassung der Referenzspannung 24 wird hier lediglich unterstützend durchgeführt, wenn die Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik bereits bis zu ihren Grenzen durchgeführt wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fahrzeug
- 12
- Fahrunterstützungssystem
- 14
- Ultraschallsensor
- 16
- Steuereinheit
- 18
- Sensoranordnung
- 20
- Umgebung
- 22
- Echosignalspannung
- 24
- Referenzspannung
- 26
- digitales Signal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19645339 A1 [0013]
- DE 102008041752 A1 [0014]
- DE 102012200230 A1 [0015]
