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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Objekten in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Rohsignal von einem Ultraschallsensor empfangen wird, welches ein in dem Umgebungsbereich reflektiertes und mit dem Ultraschallsensor empfangenes Ultraschallsignal beschreibt, in dem Rohsignal ein Vorhandensein eines nachzuverfolgenden Signalanteils überprüft wird und falls der nachzuverfolgende Signalanteil vorhanden ist, dieser einem Objekt zugeordnet wird. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Recheneinrichtung sowie eine Ultraschallsensorvorrichtung. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Medium.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensoren können beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs sein. Mithilfe der Ultraschallsensoren können Objekte in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Hierzu kann mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Zudem kann das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder mit dem Ultraschallsensor empfangen werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals kann dann der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden. Mit dem Ultraschallsensor wird zudem ein Rohsignal ausgegeben, welches das in dem Umgebungsbereich reflektierte Ultraschallsignal beschreibt.
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Falls Messungen mit dem Ultraschallsensor durchgeführt werden, werden neben den Reflexionen des Ultraschallsignals an dem Objekt auch Bodenreflexionen beziehungsweise Reflexionen des Ultraschallsignals an dem Boden empfangen. Diese Bodenreflexionen können in Abhängigkeit von dem Typ des Bodens beziehungsweise des Untergrunds unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Üblicherweise ergeben sich bei einem Schotterweg stärkere Bodenreflexionen als bei einer asphaltierten Fahrbahn. Um diese Bodenreflexionen herauszufiltern, ist es bei der Auswertung des Rohsignals vorgesehen, dass das Rohsignal mit einer vorbestimmten Bodenschwellwertkurve verglichen wird. Dabei werden nur die Signalanteile des Rohsignals berücksichtigt, welche diese Bodenschwellwertkurve überschreiten. Dabei kann es der Fall sein, dass auch Signalanteile, die von der Reflexion des Ultraschallsignals an dem Objekt stammen, durch den Vergleich mit der Bodenschwellwertkurve aus dem Rohsignal herausgefiltert werden. Dies kann dadurch begründet sein, dass das Objekt das Ultraschallsignal schwach reflektiert. Ferner kann das empfangene Ultraschallsignal Schwankungen und somit zeitweise unterhalb der Bodenschwellwertkurve liegen.
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Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, sogenannte adaptive Schwellwertkurven zu verwenden. Hier wird versucht, die Bodenschwellwertkurve in Abhängigkeit von dem Boden beziehungsweise Untergrund in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs anzupassen. Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2010 034 263 A1 ein Verfahren zur Erzeugung einer Schwellwertkurve für die Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors. Dabei können Stützstellen der Schwellwertkurve in Abhängigkeit vom Verlauf eines Störsignalmusters variabel vorgegeben werden.
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Ferner beschreibt die
DE 10 2015 209 878 B3 ein Verfahren zur Erfassung von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs mit mindestens einem Ultraschallsensor. Dabei wird ein Schwellenwert zur Ausblendung von Bodenechos verwendet, wobei Ultraschallechos mit einer Amplitude oberhalb des Schwellenwerts als Echo eines Objekts eingestuft werden. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass ein Trackingfilter verwendet wird, um stochastisch auftretende Bodenechos herauszufiltern. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass der Trackingfilter verwendet wird, um Bodenechos aufgrund der Distanz und/oder Position relativ zu der Bewegung des Kraftfahrzeugs herauszufiltern. Zudem kann es vorgesehen sein, dass ein Optimalfilter eingesetzt wird, um dopplerverschobene Bodenechos herauszufiltern.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie Objekte in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mithilfe eines Ultraschallsensors zuverlässiger erfasst werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Recheneinrichtung, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Computerprogrammprodukt sowie durch ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erfassen von Objekten in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird ein Rohsignal von einem Ultraschallsensor empfangen, welches ein in dem Umgebungsbereich reflektiertes und mit dem Ultraschallsensor empfangenes Ultraschallsignal beschreibt. Zudem wird in dem Rohsignal ein Vorhandensein eines nachzuverfolgenden Signalanteils überprüft. Falls der nachzuverfolgende Signalanteil vorhanden ist, wird dieser einem Objekt zugeordnet. Darüber hinaus wird zum Überprüfen des Vorhandenseins des nachzuverfolgenden Signalanteils für jeweilige Signalspitzen des Rohsignals eine Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass diese von einem Objekt stammen. Zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit wird eine endliche Menge von Zufallswerten für eine Anzahl der Objekte vorgegeben.
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Mithilfe des Verfahrens soll zumindest ein Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Das Verfahren kann mit einer Recheneinrichtung durchgeführt werden. Diese Recheneinrichtung kann durch ein Steuergerät oder durch eine integrierte Elektronik des Ultraschallsensors bereitgestellt werden. Mittels der Recheneinrichtung kann das Rohsignal von dem Ultraschallsensor empfangen werden. Zum Bestimmen des Rohsignals kann mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet und das in dem Umgebungsbereich reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen. Insbesondere wird das von dem Objekt in dem Umgebungsbereich reflektierte Ultraschallsignal mittels des Ultraschallsensors empfangen. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Rohsignal ein Ultraschallsignal beschreibt, welches von einem anderen Ultraschallsensor ausgesendet wurde und mit dem Ultraschallsensor empfangen wird. Der Ultraschallsensor kann eine Membran aufweisen, die mit einem Wandlerelement, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, zu mechanischen Schwingungen angeregt werden kann. Auf diese Weise kann das Ultraschallsignal ausgesendet werden. Wenn das reflektierte Ultraschallsignal wieder auf die Membran des Ultraschallsensors trifft, wird diese zu mechanischen Schwingungen angeregt. Diese mechanischen Schwingungen können mit dem Wandlerelement erfasst werden und in Form des Rohsignals ausgegeben werden. Insbesondere kann das Rohsignal als eine zeitlich veränderliche elektrische Spannung ausgegeben werden. Das Rohsignal kann die elektrische Spannung sein, welche direkt von dem Wandlerelement beziehungsweise dem piezoelektrischen Element ausgeben wird. Zudem kann die elektrische Spannung des Wandlerelements verstärkt und/oder gefiltert werden, um das Rohsignal zu erzeugen. Ferner kann die elektrische Spannung des Wandlerelements, welche gegebenenfalls verstärkt und/oder gefiltert wird, mit dem ausgesendeten Ultraschallsignal oder dem Signal, mit welchem das Wandlerelement zum Aussenden des Ultraschallsignals angeregt wird, korreliert werden. Dieses Rohsignal kann dann entsprechend mit der Recheneinrichtung ausgewertet werden.
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Um ein Objekt in dem Umgebungsbereich erkennen und nachverfolgen zu können, können zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird das Rohsignal, welches mit dem Ultraschallsensor bereitgestellt wird, empfangen. Dabei wird der nachzuverfolgende Signalanteil des Rohsignals als von dem Objekt oder einem der Objekte stammend erkannt. Es kann also ein sogenannter Track erstellt werden. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass mehrere Objekte in dem Umgebungsbereich erfasst werden. In diesem Fall werden dann mehrere nachzuverfolgende Signalanteile über der Bodenschwellwertkurve erkannt.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird in dem Rohsignal nach nachzuverfolgenden Signalanteilen gesucht. Hierzu werden die Signalspitzen beziehungsweise Peaks in dem Rohsignal verwendet. Es wird überprüft, ob die Signalspitzen von einer Reflexion des Ultraschallsignals an einem Objekt in dem Umgebungsbereich stammten. Diese Überprüfung kann für vorbestimmte Signalspitzen durchgeführt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Überprüfung für alle Signalspitzen des Rohsignals durchgeführt wird. Zur Überprüfung wird bestimmt, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Signalspitze von dem Objekt stammt. Zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit für die jeweiligen Signalspitzen wird eine endliche Menge von Zufallswerten für eine Anzahl der Objekte vorgegeben. Die Anzahl der Objekte in dem Umgebungsbereich und/oder die Positionen der Objekte in dem Umgebungsbereich können also als sogenanntes Random-Finite-Sets (RFS) modelliert werden. Die Random-Finite-Sets sind Zufallsvariablen, die endliche Mengen variabler Länge darstellen. Es wird also die Beschreibung einer unbekannten und zeitlich veränderlichen Anzahl von Objekten mithilfe sogenannter Random-Finite-Sets durchgeführt. Mithilfe der Random-Finite-Sets kann die Veränderung der Objektzustände über die Zeit definiert werden. Hieraus kann abgeleitet werden, wie wahrscheinlich es ist, dass eine Signalspitze beziehungsweise ein Peak des Rohsignals von einem Objekt stammt. Wenn davon ausgegangen wird, dass die Signalspitze mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit von einem Objekt stammt, wird diese als nachzuverfolgender Signalanteil betrachtet und entsprechend nachverfolgt. Dabei erfolgt die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit insbesondere unabhängig von einer Bodenschwellwertkurve. Hierbei wird berücksichtigt, dass die Reflexionen des Ultraschallsignals von dem Objekt Schwankungen unterliegen können und es somit der Fall sein kann, dass die Signalspitzen in dem Rohsignal unterhalb der Bodenschwellwertkurve liegen. Ferner kann sich die Amplitude der Signalspitzen in Abhängigkeit von dem Abstand des Objekts verändern. Durch die Modellierung der Objekte als Random-Finite-Sets können weitere Objekte in dem Umgebungsbereich nachverfolgt werden, welche durch den Vergleich des Rohsignals mit der Bodenschwellwertkurve nicht erkannt wurden. Insgesamt können damit Objekte in dem Umgebungsbereich anhand des Rohsignals des Ultraschallsensors zuverlässiger erkannt werden.
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Zudem kann es vorgesehen sein, dass das Rohsignal mit einer vorbestimmten Bodenschwellwertkurve verglichen wird. Durch den Vergleich des Rohsignals mit der Bodenschwellwertkurve sollen Bodenreflexionen beziehungsweise Reflexionen des Ultraschallsignals an dem Boden herausgefiltert werden. Hierzu werden nur die Signalanteile des Rohsignals berücksichtigt, welche oberhalb dieser Bodenschwellwertkurve liegen. Diese Signalanteile über der Bodenschwellwertkurve können nachverfolgt werden. Bei dem nachzuverfolgenden Signalanteil handelt es sich insbesondere um eine Signalspitze beziehungsweise einen Peak. Die Amplitude dieser Signalspitze ist aber so hoch, dass diese die Bodenschwellenwertkurve überschreitet.
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Bevorzugt beschreibt die Wahrscheinlichkeit eine Geburtswahrscheinlichkeit, welche angibt, ob die Signalspitze von einem Objekt stammt, welches in dem Umgebungsbereich erstmals erfasst wird. Mit anderen Worten kann die Wahrscheinlichkeit eine sogenannte Geburtswahrscheinlichkeit beschreiben. Diese kann angeben, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Signalspitze von einem zuvor noch nicht erkannten beziehungsweise erfassten Objekt stammt. Damit können beispielsweise Objekte, welche in den Umgebungsbereich und/oder einen Erfassungsbereich des Ultraschallsensors eintreten, erfasst werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Wahrscheinlichkeit angibt, wie wahrscheinlich es ist, dass ein Objekt welches sich zu einem vorhergehenden Zeitpunkt im Überwachungsbereich aufgehalten hat, auch zu einem aktuellen Zeitpunkt noch in dem Umgebungsbereich vorhanden ist. Zudem kann die Wahrscheinlichkeit angeben, wie wahrscheinlich es ist, dass das Objekt den Umgebungsbereich verlassen hat.
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In einer weiteren Ausführungsform wird den jeweiligen Signalspitzen ein Abstand zu dem Ultraschallsensor zugeordnet und die Geburtswahrscheinlichkeit wird in Abhängigkeit von dem Abstand bestimmt. Das Rohsignal beschreibt das von dem Ultraschallsensor ausgesendete und von Objekten in dem Umgebungsbereich reflektierte Ultraschallsignal.
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Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen der Signalspitzen kann den jeweiligen Signalspitzen ein Abstand zugeordnet werden. Dieser Abstand wird dann berücksichtigt, um die Geburtswahrscheinlichkeit zu bestimmten. Hierbei wird berücksichtigt, dass sich für bestimmten Abstände beziehungsweise Bereiche in der Umgebung des Kraftfahrzeugs eine höhere Geburtswahrscheinlichkeit ergibt, dass ein Objekt vorhanden ist. Ferner gibt es Abstände beziehungsweise Bereichen, für die Geburtswahrscheinlichkeit, dass ein Objekt vorhanden ist, geringer ist. Hierzu kann folgender Vergleich herangezogen werden: In der Nähe eines Flughafens ist die Wahrscheinlichkeit höher, dass ein Flugzeug vorhanden ist, als in einem von dem Flughafen entfernten Bereich. Durch die Berücksichtigung des Abstands kann die Wahrscheinlichkeit für die jeweiligen Signalspitzen zuverlässiger bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Geburtswahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von einem bekannten Erfassungsbereich oder sogenannten Field of View des Ultraschallsensors bestimmt wird.
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Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass für die Bestimmung der Geburtswahrscheinlichkeit für vorbestimmte Abstandsbereiche, welche den Abstand beschreiben, eine vorbestimmte Anzahl von Objekten angenommen wird. Einer Signalspitze, die von einem Objekt in einem bestimmten Abstandsbereich zu dem Ultraschallsensor beziehungsweise dem Kraftfahrzeug stammen könnte, kann eine hohe Geburtswahrscheinlichkeit zugeordnet werden. Ferner kann einer Signalspitze, die von einem Objekt in einem anderen Abstandsbereich zu dem Objekt stammen könnte, kann eine geringe Wahrscheinlichkeit zugeordnet werden. Hierbei wird berücksichtigt, dass Objekte mit einem bestimmten Abstandsbereich zu dem Kraftfahrzeug mit dem Ultraschallsensor zuverlässiger erfasst werden können. Zudem kann sichergestellt werden, dass Objekte in einem bestimmten Abstandsbereich zum Kraftfahrzeug sicherer erkannt werden. Ferner kann angenommen werden, dass für bestimmte Abstandsbereich die Wahrscheinlichkeit höher ist, dass in diesem Bereich der Umgebung Objekt erstmals erkannt werden und/oder dass Objekte in diesem Bereich eintreten. Ein solcher Abstandsbereich kann beispielsweise einen Abstand zwischen 2°m und 3°m zu dem Kraftfahrzeug beschreiben. Auf Grundlage des Random-Finite-Sets kann für die jeweiligen Abstandsbereiche eine Anzahl von Objekten beziehungsweise erstmals erfassten Objekten vergebenen werden. Die jeweiligen Signalspitzen können dann dieser vorbestimmten Anzahl von Objekten zugeordnet werden und nachverfolgt werden.
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Vorzugsweise wird die Wahrscheinlichkeit für die jeweiligen Signalspitzen in zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen, in denen das Rohsignal bestimmt wird, aktualisiert. Es können also fortlaufend Messzyklen durchgeführt werden, in denen jeweils mit dem Ultraschallsensor das Rohsignal bereitgestellt wird. In jedem Messzyklus wird das jeweilige Rohsignal dahingehend untersucht, ob es nachzuverfolgende Signalanteile aufweist. Falls ein Signalanteil einem Objekt zugeordnet wird, kann überprüft werden, ob dieser Signalanteil in dem nachfolgenden Messzyklus beziehungsweise dem nachfolgend bestimmten Rohsignal erkannt werden kann. Dieser Signalanteil wird also nachverfolgt beziehungsweise getrackt. Zudem wird ein Signalanteil in dem Rohsignal nachverfolgt, wenn dieser beziehungsweise eine dem Signalanteil zugehörige Signalspitze dem Objekt zugeordnet wird. Somit können auf Grundlage der Random-Finite-Sets Tracks erstellt werden und damit Objekte erkannt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform werden in den aufeinanderfolgenden Messzyklen weitere nachzuverfolgende Signalanteile erkannt und/oder erkannte nachzuverfolgende Signalanteile werden gelöscht. Wie bereits erläutert, kann auf Grundalge der Random-Finite-Sets für die jeweiligen Signalspitzen als die Wahrscheinlichkeit eine sogenannte Geburtswahrscheinlichkeit bestimmt werden. Somit können neue nachzuverfolgende Signalanteile bestimmt werden beziehungsweise neue Tracks erstellt werden. Ferner kann bei einen Signalanteil, welcher in einem Rohsignal aus einem vorhergehenden Messzyklus nachverfolgt wurde, überprüft werden, ob dieser einer Signalspitze in dem Rohsignal aus dem aktuellen Messzyklus zugeordnet werden kann. Wenn dies nicht der Falls ist kann der nachzuverfolgende Signalanteil gelöscht werden beziehungsweise der Track entfernt werden. Dies ermöglicht insgesamt eine zuverlässige Objekterkennung. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Objekt nicht mehr nachverfolgt wird, da dieses nicht mehr in dem Umgebungsbereich vorhanden ist. Dies kann beispielsweise daran erkannt werden, dass dem Objekt kein Signalanteil zugeordnet werden kann. Es kann auch der Fall sein, dass ein neues Objekt erkannt und nachverfolgt wird. Grundsätzlich können auch mehrere Objekte gleichzeitig nachverfolgt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird die Bestimmung der jeweiligen Wahrscheinlichkeiten unabhängig von dem Rohsignal durchgeführt. Zudem kann die Bestimmung der Wahrscheinlichkeit unabhängig von der Bodenschwellwertkurve erfolgen. Zum Erkennen der Signalspitzen beziehungsweise Peaks kann das Rohsignal zunächst mit der vorbestimmten Rauschschwellwertkurve verglichen werden. Hierdurch können die Rauschanteile des Rohsignals herausgefiltert werden. Diese Rauschanteile sind beispielsweise durch das Rauschen der Elektronik des Ultraschallsensors begründet. Die Anteile des Rohsignals, welche diese Rauschschwellwertkurve überschreiten, werden dann auf Signalspitzen beziehungsweise Peaks hin überprüft. Diese Signalspitzen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass diese einen vorbestimmten Anstieg aufweisen beziehungsweise einen Anstieg, welcher innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer erfolgt. Im Bereich der Signalspitzen ist die Amplitude des Rohsignals größer als in den übrigen Bereichen. Diese Signalspitzen können grundsätzlich von Reflexionen des Ultraschallsignals an dem Objekt oder an dem Boden stammen. Wie bereits erläutert, werden die Signalspitzen unabhängig von der Bodenschwellwertkurve berücksichtigt, da die Reflexion des Ultraschallsignals, welche in dem Rohsignal enthalten sind, unter der Bodenschwellwertkurve sein können. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erkennung des Objekts.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Bewegungsmodell, welches eine Bewegung des erkannten Objekts relativ zu dem Kraftfahrzeug beschreibt, bestimmt und die Wahrscheinlichkeit wird in Abhängigkeit von dem Bewegungsmodell bestimmt. Mithilfe des Bewegungsmodells kann die Relativbewegung des erkannten Objekts zu dem Kraftfahrzeug bestimmt beziehungsweise vorhergesagt werden. Anhand des Bewegungsmodells kann nun bestimmt werden, wie das erkannte Objekt während der Messzyklen seine Position relativ zu dem Kraftfahrzeug verändert. Insbesondere kann bestimmt werden, wie sich der Abstand des erkannten Objekts zu dem Kraftfahrzeug verändert. Anhand der Abstandsänderung kann zudem die Wahrscheinlichkeit bestimmt werden, welche beschreibt, ob eine Signalspitze von einem Objekt stammt. Hierbei kann berücksichtigt werden, ob die Abstandsänderung in einem vorbestimmten beziehungsweise realen Bereich liegt.
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Bevorzugt wird eine Amplitude der jeweiligen Signalspitzen bestimmt und die Wahrscheinlichkeit wird anhand der Amplitude bestimmt. Da sich die Wahrscheinlichkeit, dass ein Peak tatsächlich von einem erkannten Objekt stammt, mit der Amplitude des Peaks erhöht, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Informationen bezüglich der Amplitude der jeweiligen Signalspitzen bei der Bestimmung der Wahrscheinlichkeit berücksichtigt wird.
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Eine erfindungsgemäße Recheneinrichtung für eine Ultraschallsensorvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgelegt. Die Recheneinrichtung kann ein elektronisches Steuergerät (ECU - Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs sein. Die Recheneinrichtung kann durch einen Mikroprozessor, einen digitalen Signalprozessor oder dergleichen bereitgestellt werden. Die Recheneinrichtung kann separat zu dem Ultraschallsensor ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung Teil des Ultraschallsensors ist. In diesem Fall kann die Recheneinrichtung insbesondere als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ausgebildet sein.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Recheneinrichtung. Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung zumindest einen Ultraschallsensor. Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist. Diese können beispielsweise verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden. Die Ultraschallsensoren können mit der Recheneinrichtung zur Datenübertragung über eine entsprechende Datenleitung verbunden sein. Auf diese Weise können die Signale, die mit den Ultraschallsensoren bereitgestellt werden, an die Recheneinrichtung übertragen werden. Auf Grundlage der Rohsignale kann dann ein oder mehrere Objekte in Umgebungsbereich erkannt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels der Recheneinrichtung eine digitale Umgebungskarte bereitgestellt wird, welche die Umgebung des Kraftfahrzeugs beschreibt.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs sein. Ein solches Fahrerassistenzsystem ist insbesondere als Parkhilfesystem ausgebildet, welches dazu dient, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Einparken und/oder Ausparken des Kraftfahrzeugs zu unterstützen. Alternativ dazu kann das Fahrerassistenzsystem als Notbremsassistent, Spurwechselassistent und/oder Spurhalteassistent ausgebildet sein. Ferner kann das Fahrerassistenzsystem dazu dienen, Objekte in einem Schwenkbereich einer Tür des Kraftfahrzeugs zu erfassen. 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 einer elektronischen Recheneinrichtung 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 einer elektronischen Recheneinrichtung geladen und auf einem Prozessor der elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet werden.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Recheneinrichtung, für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, 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 eine Ultraschallsensorvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist; und
- 2 ein Rohsignal eines Ultraschallsensors in Abhängigkeit von der Zeit, wobei das Rohsignal Reflexionen des Ultraschallsignals an einem Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschreibt.
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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 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. 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. Dabei sind sechs Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 und sechs Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 4 können insbesondere an den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 montiert sein. Dabei können die Ultraschallsensoren 4 zumindest bereichsweise in entsprechenden Ausnehmungen beziehungsweise Durchgangsöffnungen der Stoßfänger angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 4 verdeckt hinter den Stoßfänger angeordnet sind. Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren 4 auch an weiteren Verkleidungsteilen 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 Rohsignale 10 bereitgestellt werden, welche zumindest ein Objekt 8 in einem Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 beschreiben. Vorliegend ist schematisch ein Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 gezeigt. Zum Bestimmen des Rohsignals 10 kann mit jedem der Ultraschallsensoren 4 ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. 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 ferner vorgesehen sein, dass das Ultraschallsignal, das von einem der Ultraschallsensoren 4 ausgesendet wurde, mit einem benachbarten Ultraschallsensor 4 empfangen wird. Dies wird auch als Kreuzmessung bezeichnet.
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Des Weiteren umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 eine elektronische Recheneinrichtung 5, welche mit den Ultraschallsensoren 4 zur Datenübertragung mit einer Datenleitung verbunden ist. Die Datenleitung ist vorliegend der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Über die Datenleitung können die mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 bestimmten Rohsignale 10 an die Recheneinrichtung 5 übertragen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Rohsignal 10 innerhalb des jeweiligen Ultraschallsensors 4 zunächst verarbeitet wird. Anhand der Rohsignale 10 kann die Recheneinrichtung 5 überprüfen, ob sich das Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet und an welcher Position sich das Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet. 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 zumindest einen erfassten Objekt 8 zumindest semi-autonom zu manövrieren.
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2 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Rohsignals 10, welches mit einem der Ultraschallsensoren 4 bereitgestellt wird. Vorliegend ist auf der Abszisse die Laufzeit t in ms und auf der Ordinate die Amplitude A aufgetragen. Zur Auswertung des Rohsignals 10 mittels der Recheneinrichtung 5 wird das Rohsignal 10 mit einer Bodenschwellwertkurve 11 verglichen. Vorliegend beschreibt das Rohsignal 10 eine Reflexion des Ultraschallsignals an Objekten 8 in dem Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1. Die Bodenschwellwertkurve 11 ist so bestimmt, dass die Anteile des Rohsignals 10, welche von den Bodenreflexionen stammen, die Bodenschwellwertkurve 11 nicht überschreiten. Darüber hinaus ist eine Rauschschwellwertkurve 12 vorgesehen, welche dazu dient, Rauschanteile aus dem Rohsignal 10 herauszufiltern. Das Rohsignal 10 weist eine Signalspitze 13 beziehungsweise einen Peak auf, welche beziehungsweise welcher die Bodenschwellwertkurve 11 überschreitet. Zudem weist das Rohsignal 10 mehrere Signalspitzen 13 beziehungsweise Peaks auf, welche aber die Bodenschwellwertkurve 11 nicht überschreiten.
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Die Signalspitze 13, welche die Bodenschwellwertkurve 11 überschreitet, wird als nachzuverfolgender Signalanteil 14 betrachtet. Hierbei wird angenommen, dass dieser nachzuverfolgende Signalanteil 14 von einem Objekt 8 stammt. Es können mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Messzyklen durchgeführt werden, in denen jeweils von dem Ultraschallsensor 4 das Rohsignal 10 bereitgestellt wird. Der Signalanteil 14 kann in den jeweiligen Rohsignalen 10 nachverfolgt werden. Auf diese Weise kann das Objekt 8 getrackt werden.
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Zudem wird unabhängig von der Bodenschwellwertkurve 11 überprüft, ob die Signalspitzen 13 von einer Reflexion des Ultraschallsignals an einem Objekt 8 stammen oder ob die Signalspitzen 13 beispielsweise von Reflexionen des Ultraschallsignals an einem Boden beziehungsweise der Fahrbahnoberfläche stammen. Hierbei wird eine endliche Menge von Zufallswerten für eine Anzahl der Objekte 8 in dem Umgebungsbereich 9 vorgegeben. Mit anderen Worten werden sogenannte Random-Finite-Sets für die Anzahl und/oder Position der Objekt 8 vorgegeben. Auf Grundlage der Random-Finite-Sets kann dann für jede der Signalspitzen 13 eine Wahrscheinlichkeit bestimmt werden, ob diese von einem Objekt 8 stammt beziehungsweise von einer Reflexion des Ultraschallsignals an dem Objekt 8 stammt. Die Wahrscheinlichkeit kann beispielsweise eine sogenannte Geburtswahrscheinlichkeit beschreiben, also eine Wahrscheinlichkeit angeben, dass ein Objekt 8 erstmals in dem Umgebungsbereich 9 erkannt wird. Dabei kann in Wahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von dem Abstand des möglichen Objekts zu dem Ultraschallsensor 4 beziehungsweise dem Kraftfahrzeug 1 bestimmt werden. Der Abstand kann anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen der Signalspitze 13 bestimmt werden. Hierbei kann die Geburtswahrscheinlichkeit für bestimmte Abstandbereiche vorgegeben werden. Beispielsweise kann auf Grundlage der Ransom-Finite-Sets eine Anzahl für Objekte 8 in den jeweiligen Abstandsbereichen vorgegeben werden. In Abhängigkeit von dieser Anzahl können die Signalspitzen 13, die einem Abstandsbereich zugeordnet werden, dann einem Objekt 8 zugeordnet werden. Vorliegend wird eine Signalspitze 13 unterhalb der Bodenschwellwertkurve 11 als nachzuverfolgender Signalanteil 14 angesehen und einem Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 zugeordnet.
