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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstands eines Objekts in einem Ausschwingbereich eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug zum Ultraschallsensor mittels des Ultraschallsensors. Bei dem Verfahren wird mittels des Ultraschallsensors auf Basis eines Anregungssignals einer elektronischen Recheneinrichtung des Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal in eine Umgebung des Ultraschallsensors mittels einer schwingfähigen Membran des Ultraschallsensors ausgesendet. Das an dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wird mittels der schwingfähigen Membran empfangen. Es wird ein Vorhandensein des Objekts in dem Ausschwingbereich, in welchem die schwingfähige Membran in Abhängigkeit des Anregungssignals aufgrund der Trägheit der Membran nachschwingt, mittels der elektronischen Recheneinrichtung durch Auswertung des empfangenen Ultraschallsignals bestimmt. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, eine elektronische Recheneinrichtung sowie einen Ultraschallsensor.
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Es ist bekannt, dass durch das Nachschwingen der Sensormembran beim Aussenden eines Ultraschallsignals und Empfangen des Signals mit demselben Sensor ein Bereich, in dem die Empfangssensibilität des Sensors drastisch eingeschränkt ist, entsteht. Dieser Bereich, welcher auch als Ausschwingbereich bezeichnet wird, erstreckt sich bei den meisten heutigen Ultraschallsensoren bis zu 30 cm, das heißt, ein heutiger Ultraschallsensor ist ohne spezielle Gegenmaßnahmen für Objekte mit einem Abstand kleiner als 30 cm blind.
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Während mit puls-basierten Ultraschallsensoren diesem Effekt nur schwer beizukommen ist, müssen in korrelationsbasierten Ultraschallsensoren, wie zum Beispiel BPSK-Codes, spezielle Modi mit angepasster Signalform beziehungsweise Code-Länge und entsprechenden verkürzten Korrelatoren eingesetzt werden. Dadurch entstehen mehrere Nachteile. Zum einen muss ein dedizierter Modus für eine Nahbereichserkennung implementiert werden. Des Weiteren muss bereits bekannt sein oder detektiert werden können, ob sich ein Objekt im Nahbereich befindet, um den Modus entsprechend umzuschalten und im Nahbereich die Distanz zum Objekt bestimmen zu können. Objekte, die sich weit entfernt befinden, können in einem solchen Modus aufgrund eines stark eingeschränkten „Signal-zu-Rausch“-Verhältnisses nur unzureichend detektiert werden, was insbesondere für deren Verfolgung nachteilig ist.
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Ferner offenbart die
EP 3 093 689 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrerassistenzsystems eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels eines Ultraschallsensors ein Vorhandensein eines Objekts in einem Bereich, welcher sich in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor und/oder hinter dem Kraftfahrzeug befindet, erfasst wird und falls das Vorhandensein des Objekts in dem Bereich erfasst wird, ein Warnsignal ausgegeben wird. Es wird das Vorhandensein des Objekts mittels des Ultraschallsensors in einem vorbestimmten Nahbereich, welcher sich in dem Bereich an den Ultraschallsensor anschließt, anhand eines von dem Ultraschallsensor ausgesendeten und von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals erfasst.
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Des Weiteren offenbart die
US 2013/0235700 A1 einen elektronischen Schaltkreis zur Detektion von Objekten in einem Nahbereich in einem akustischen Distanzmesssystem.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, eine elektronische Recheneinrichtung sowie einen Ultraschallsensor zu schaffen, mittels welchen ein Abstand eines Objekts im Ausschwingbereich bestimmt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, eine elektronische Recheneinrichtung sowie einen Ultraschallsensor gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Abstands eines Objekts in einem Ausschwingbereich eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug zum Ultraschallsensor mittels des Ultraschallsensors. Bei dem Verfahren wird mittels des Ultraschallsensors auf Basis eines Anregungssignals einer elektronischen Recheneinrichtung des Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal in einer Umgebung des Ultraschallsensors mittels einer schwingfähigen Membran des Ultraschallsensors ausgesendet. Es wird das an dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal mittels der schwingfähigen Membran empfangen, und es wird ein Vorhandensein des Objekts in dem Ausschwingbereich, in welchem die schwingfähige Membran in Abhängigkeit des Anregungssignals aufgrund der Trägheit der Membran nachschwingt, mittels der elektronischen Recheneinrichtung durch Auswertung des empfangenen Ultraschallsignals bestimmt.
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Es ist vorgesehen, dass bei der Auswertung des empfangenen Ultraschallsignals eine Amplitudenverteilung der empfangenen Amplituden des empfangenen Ultraschallsignals des Ausschwingbereichs erzeugt wird und durch Auswertung der Amplitudenverteilung und Vergleich der ausgewählten Amplitudenverteilung mit einer ausgewerteten Referenzamplitudenverteilung der Abstand des Objekts zum Ausschwingbereich des Ultraschallsensors zum Ultraschallsensor zusätzlich zum Vorhandensein des Objekts bestimmt wird.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass auch im Ausschwingbereich, in welchem der Ultraschallsensor gemäß dem Stand der Technik keinen Abstand bestimmen kann, der Abstand zu einem Objekt zuverlässig bestimmt werden kann.
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Mit anderen Worten besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, dass durch Betrachtung der statistischen Verteilung der Amplitudenwerte in dem Ausschwingbereich, welcher auch als Blindbereich bezeichnet werden kann, nicht nur zu erkennen ist, ob ein Objekt in diesem Bereich vorhanden ist, sondern zusätzlich der Abstand möglichst genau bestimmt werden kann. Dadurch kann auf einen dezidierten Messmodus verzichtet werden, da die Daten beziehungsweise Informationen des Ausschwingbereichs bei jeder Messung im Sensor vorliegen. Dies erlaubt die simultane Detektion von nahen und fernen Zielen. Zusätzlich kann das Verfahren an verschiedene Signalformen angepasst werden, so dass es in beliebigen Sensorsystemen, insbesondere Ultraschallsensorsystemen, welche beispielsweise eine Vielzahl, insbesondere mehr als einen, Ultraschallsensor aufweisen kann, zum Einsatz kommen kann.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt des Verfahrens ein Ultraschallsignal ausgesendet wird, wobei hierbei insbesondere eine Ultraschall-Messung durchgeführt werden kann. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass das empfangene Ultraschallsignal aufgezeichnet wird. Insbesondere werden dann in dem Empfangssignal neben der Totzeit im Ausschwingbereich bei geringem Abstand mehrere Peaks beziehungsweise Ziele mit größerem Abstand zu erkennen sein.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass für das erfindungsgemäße Verfahren lediglich der Ausschwingbereich betrachtet wird. In diesem Bereich ist insbesondere zu erkennen, dass für das menschliche Auge keine eindeutigen Peaks beziehungsweise Ziele erkennbar sind, die eindeutig als Ziel identifiziert werden können. Aus diesem Grund wird insbesondere die Amplitudenverteilung dieses Zeit-Slots beziehungsweise dieses Distanz-Slots genutzt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Umgebung des Kraftfahrzeugs auch als Umgebung des Ultraschallsensors angesehen werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Verfahrens wird zum Auswerten der Amplitudenverteilung ein Histogramm der Amplitudenverteilung in zumindest einem vorgegebenen Abstand in dem Ausschwingbereich erzeugt. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass in diesem Bereich, in welchem sich das Objekt befindet, ein Histogramm der Amplitudenverteilung erzeugt wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass zuverlässig die Amplitudenverteilung ausgewertet werden kann. Dadurch kann zuverlässig der Abstand zum Objekt bestimmt werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Auswertung der Amplitudenverteilung reelle Messwerte des empfangenen Ultraschallsignals ausgewählt werden. Insbesondere ist es ermöglicht, dass durch die Nutzung der reellen Messdaten eine einfache Auswertung der Amplitudenverteilung durchgeführt werden kann. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass Rechenkapazität eingespart werden kann, da direkt mit den reellen Messwerten gearbeitet wird.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Auswertung der reellen Messwerte eine Gauß-ähnliche Verteilungsfunktion genutzt wird. Insbesondere, da sich die Amplitudenwerte durch die reellen Messwerte Gauß-ähnlich verteilen, wird zur Auswertung der reellen Messwerte eine Gauß-ähnliche Verteilung genutzt. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise die Amplitudenverteilung mittels der einfachen Gauß-ähnlichen Verteilungsfunktion ausgewertet werden kann. Dadurch kann insbesondere Rechenkapazität der elektronischen Recheneinrichtung eingespart werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform werden zur Auswertung der reellen Messwerte eine Mittelwertbildung und/oder eine Varianzbildung der reellen Messwerte und/oder eine Wölbung der reellen Messwerte und/oder eine Schiefe der reellen Messwerte genutzt. Bei diesen Werten handelt es sich insbesondere um Parameter der Verteilungsfunktion. Diese können insbesondere durch die Bildung der reellen Messdaten beziehungsweise Messwerte zuverlässig bestimmt werden. Insbesondere ist beispielsweise bei der Nutzung der Varianz bereits deutlich zu erkennen, ob sich Ziele beziehungsweise Objekte im Nahbereich oder in einem Fernbereich befinden. Insbesondere kann dadurch bereits frühzeitig entschieden werden, ob sich überhaupt ein Objekt innerhalb des Nahbereichs befindet und somit ein Vorhandensein des Objekts im Nahbereich bestimmt wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass zuverlässig und mit wenig Rechenaufwand der Abstand zum Objekt bestimmt werden kann.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn durch Vergleich der Mittelwerte der reellen Messwerte mit Referenzmittelwerten der Abstand des Objekts bestimmt wird und/oder durch Vergleich der Varianzen der reellen Messwerte mit Referenzvarianzen der Abstand des Objekts bestimmt wird und/oder durch Vergleich der Wölbung der reellen Messwerte mit einer Referenzwölbung der Abstand des Objekts bestimmt wird und/oder durch Vergleich der Schiefe der reellen Messwerte mit einer Referenzschiefe der Abstand des Objekts bestimmt wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass auf Basis von unterschiedlichen Informationen, welche durch die reellen Messdaten beziehungsweise Messwerte gegeben sind, der Vergleich durchgeführt werden kann. Insbesondere handelt es sich bei den jeweiligen Parametern um einfache und leicht berechenbare Parameter der reellen Messdaten. Diese können dann mit den jeweiligen Referenzmessdaten verglichen werden, wodurch mittels des Vergleichs der Referenzwerte dann wiederum zuverlässig auf den Abstand des Objekts zum Ultraschallsensor geschlossen werden kann. Dadurch ist es auf einfache Art und Weise ermöglicht, den Abstand des Objekts zum Ultraschallsensor zu bestimmen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wird zur Erzeugung der ausgewerteten Referenzvarianz eine Tendenzkurve der Referenzvarianz erzeugt und durch Vergleich der Varianz der reellen Messwerte mit der Tendenzkurve der Abstand des Objekts bestimmt. Insbesondere bei der Varianz hat es sich herausgestellt, dass sich diese mit dem Objektabstand deutlich ändert. Insbesondere ist im Nahbereich eine Parabeltendenz der Varianz zu erkennen. Insbesondere durch die Erzeugung der Tendenzkurve, welche insbesondere durch die Referenzvarianzen gebildet wird, kann die Zielentfernung direkt aus den berechneten Varianzen der Tendenzkurve ermittelt werden. Dadurch ist es ermöglicht, dass aus den bereits vorhandenen Daten des Ausschwingbereichs eine eindeutige Detektion und insbesondere Abstandsbestimmung von Objekten im Nahbereich durchgeführt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform werden zur Auswertung der Amplitudenverteilung Betragsdaten der Amplitudenverteilung genutzt. Mit anderen Worten werden nicht die reellen Messdaten genutzt, sondern die Betragsdaten der Amplitudenverteilung. Dadurch ist es ermöglicht, dass auch mit bereits ausgewerteten Daten das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Somit ist es auf unterschiedliche Arten und Weisen möglich, den Abstand im Ausschwingbereich zu bestimmen. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass das Verfahren hochflexibel bei unterschiedlichen Ultraschallsensorsystemen eingesetzt werden kann.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Auswertung der Betragsdaten eine Beta-Verteilungsfunktion oder eine Poisson-Verteilungsfunktion genutzt wird. Insbesondere durch die Beta-Verteilungsfunktion beziehungsweise durch die Poisson-Verteilungsfunktion ist es ermöglicht, dass auch bereits die bearbeiteten Daten, beispielsweise die Betragsdaten, entsprechend verarbeitet werden können und insbesondere die entsprechenden Parameter der Amplitudenverteilung erzeugt werden können. Insbesondere kann es dadurch ermöglicht werden, dass das Verfahren hochflexibel auch bei unterschiedlichen Ultraschallsensorsystemen eingesetzt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungform wird der Ausschwingbereich zwischen 2,5 ms und 5 ms nach dem Anregen mit dem Anregungssignal definiert. Insbesondere bei heutigen Ultraschallsystemen ist der Ausschwingbereich durch 2,5 ms und 5 ms Sekunden definiert, da dort die Membran nachschwingt und entsprechend aufgrund des Nachschwingens dort höhere Amplituden aufweist, als durch das empfange Echo eines Objekts. Dadurch ist es ermöglicht, dass sich lediglich auf diesen Bereich konzentriert werden kann und die Auswertung zeitsparend und rechenkapazitätssparend durchgeführt werden kann, da lediglich die ersten 2,5 ms nach dem Anregungssignals betrachtet werden. Somit kann schnell und einfach der Abstand zum Objekt bestimmt werden.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn der Ausschwingbereich durch einen Abstand zum Ultraschallsensor von 30 cm definiert wird. Insbesondere bei heutigen Ultraschallsystemen wird der Ausschwingbereich durch 30 cm vor dem Ultraschallsensor definiert. Insbesondere in diesem Bereich ist es somit ermöglicht, dass der Abstand zum Objekt bestimmt wird. Insbesondere durch die Konzentrierung auf lediglich 30 cm vor dem Ultraschallsensor ist es dadurch ermöglicht, dass zeitsparend und rechenkapazitätssparend das Verfahren durchgeführt wird.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche in einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor einer elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet wird.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Recheneinrichtung mit einem Computerprogrammprodukt nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die elektronische Recheneinrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren auf der elektronischen Recheneinrichtung durchgeführt.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor mit einer schwingfähigen Membran und mit einer elektronischen Recheneinrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Computerprogrammprodukts, der elektronischen Recheneinrichtung sowie des Ultraschallsensors anzusehen. Die elektronische Recheneinrichtung sowie der Ultraschallsensor weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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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 oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch 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.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors;
- 2 ein schematisches Abstands-Amplitudendiagramm einer Ausführungsform eines Empfangssignals des Ultraschallsensors;
- 3 ein schematisches Amplituden-Frequenzdiagramm einer Ausführungsform eines Empfangssignals einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors;
- 4 ein schematisches Mittelwert-Varianz-Diagramm einer ausgewerteten Amplitudenverteilung einer Ausführungsform eines Empfangssignals einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors; und
- 5 ein schematisches Abstands-Varianz-Diagramm einer Ausführungsform eines Empfangssignals einer Ausführungsform eines Ultraschallsensors.
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In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu unterstützen. Mit dem Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein Objekt 3, welches sich in einer Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 befindet, erfasst werden. Falls das Objekt 3 erfasst wird, kann mit dem Fahrerassistenzsystem 2 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Ferner kann mit dem Fahrerassistenzsystem 2 in die Lenkung, die Bremsanlage und/oder den Antriebsmotor eingegriffen werden, um eine Kollision mit dem Objekt 3 zu vermeiden.
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Zum Erfassen des Objekts 3 umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 einen Ultraschallsensor 5. Der Ultraschallsensor 5 umfasst eine Sendeeinrichtung 6, mittels welcher Ultraschallsignale 8 als Sendesignal ausgesendet werden können. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 8 veranschaulicht. Mit der Sendeeinrichtung 6 können die Ultraschallsignale 8 in einem vorbestimmten Erfassungsbereich ausgesendet werden. Beispielsweise können die Ultraschallsignale 8 in einem vorbestimmten horizontalen Winkelbereich ausgesendet werden. Der Ultraschallsensor 5 umfasst ferner eine Empfangseinrichtung 7, mittels welcher die von dem Objekt 3 reflektierten Ultraschallsignale 9 wieder empfangen werden können. Dies ist vorliegend durch den Pfeil 9 veranschaulicht.
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Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 5 eine elektronische Recheneinrichtung 10, die beispielsweise durch einen Mikrocontroller, einen digitalen Signalprozessor oder einen FPGA (Field Programmable Gate Array - integrierter Schaltkreis) gebildet sein kann. Mit der elektronischen Recheneinrichtung 10 kann die Sendeeinrichtung 6 zum Aussenden der Ultraschallsignale 8 angesteuert werden. Darüber hinaus kann die elektronische Recheneinrichtung 10 Signale der Empfangseinrichtung 7 auswerten, die mit der Empfangseinrichtung 7 auf Grundlage der empfangenen Ultraschallsignale 9 erzeugt werden. Schließlich umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 ein elektronisches Steuergerät 11, mit dem entsprechende Steuersignale in Abhängigkeit von dem mit dem Ultraschallsensor 5 erfassten Objekt 3 ausgegeben werden können.
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Beim Verfahren zum Bestimmen eines Abstands A des Objekts 3 in einem Ausschwingbereich 12 (2) des Ultraschallsensors 5 des Kraftfahrzeugs 1 zum Ultraschallsensor 5 mittels des Ultraschallsensors 5 wird mittels des Ultraschallsensors 5 auf Basis eines Anregungssignals der elektronischen Recheneinrichtung 10 des Ultraschallsensors 5, das Ultraschallsignal 8 in die Umgebung 4 des Kraftfahrzeugs 1 mittels einer schwingfähigen Membran des Ultraschallsensors 5 ausgesendet. Es wird das an dem Objekt 3 reflektierte Ultraschallsignal 9 mittels der schwingfähigen Membran empfangen, und ein Vorhandensein des Objekts 3 in dem Ausschwingbereich 12, in welchem die schwingfähige Membran in Abhängigkeit des Anregungssignals aufgrund der Trägheit der Membran nachschwingt, wird mittels der elektronischen Recheneinrichtung 10 durch Auswertung des empfangenen Ultraschallsignals 9 bestimmt.
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Es ist vorgesehen, dass bei der Auswertung des empfangenen Ultraschallsignals 9 eine Amplitudenverteilung 13 (3) der empfangenen Amplituden 14 (3) des empfangenen Ultraschallsignals 9 des Ausschwingbereichs 12 erzeugt wird und durch Auswertung der Amplitudenverteilung 13 und durch Vergleich der ausgewerteten Amplitudenverteilung 13 mit einer ausgewerteten Referenzamplitudenverteilung 15 ( 5) der Abstand A des Objekts 3 im Ausschwingbereich 12 des Ultraschallsensors 5 zum Ultraschallsensor 5 zusätzlich zum Vorhandensein des Objekts 3 bestimmt wird.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass auch im Ausschwingbereich 12, in welchem der Ultraschallsensor gemäß dem Stand der Technik keinen Abstand A bestimmen kann, der Abstand A zu einem Objekt 3 zuverlässig bestimmt werden kann.
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Mit anderen Worten besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, dass durch Betrachtung der statistischen Verteilung der Amplitudenwerte in dem Ausschwingbereich 12, welcher auch als Blindbereich bezeichnet werden kann, nicht nur zu erkennen ist, ob ein Objekt 3 in diesem Bereich vorhanden ist, sondern zusätzlich der Abstand A möglichst genau bestimmt werden kann. Dadurch kann auf einen dezidierten Messmodus verzichtet werden, da die Daten beziehungsweise Informationen des Ausschwingbereichs 12 bei jeder Messung im Sensor vorliegen. Dies erlaubt die simultane Detektion von nahen und fernen Zielen. Zusätzlich kann das Verfahren an verschiedene Signalformen angepasst werden, so dass es in beliebigen Sensorsystemen, insbesondere Ultraschallsensorsystemen, welche beispielsweise eine Vielzahl, insbesondere mehr als einen, Ultraschallsensor 5 aufweisen kann, zum Einsatz kommen kann.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt des Verfahrens ein Ultraschallsignal 8 ausgesendet wird, wobei hierbei insbesondere eine Ultraschall-Messung durchgeführt werden kann. Es ist dabei insbesondere vorgesehen, dass das empfangene Ultraschallsignal 9 aufgezeichnet wird. Insbesondere werden dann in dem Empfangssignal neben der Totzeit im Ausschwingbereich 12 bei geringem Abstand A mehrere Peaks beziehungsweise Ziele mit größerem Abstand A zu erkennen sein.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass für das erfindungsgemäße Verfahren lediglich der Ausschwingbereich 12 betrachtet wird. In diesem Bereich ist insbesondere zu erkennen, dass für das menschliche Auge keine eindeutigen Peaks beziehungsweise Ziele erkennbar sind, die eindeutig als Ziel identifiziert werden können. Aus diesem Grund wird insbesondere die Amplitudenverteilung 13 dieses Zeit-Slots beziehungsweise dieses Distanz-Slots genutzt.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines Distanz-Amplituden-Diagramms eines empfangenen Ultraschallsignals 9 einer Ausführungsform des Ultraschallsensors 5. In einem Figurenteil a) der 2 ist auf der Ordinate x die Distanz in Metern aufgetragen, beziehungsweise der Abstand A in Metern aufgetragen, und auf der Abszisse y ist die Amplitude 14 in Volt aufgetragen. Gleiches gilt für den Figurenteil b). Im Figurenteil a) ist beispielsweise ein Empfangssignal des Ausschwingbereichs 12 dargestellt. Ferner zeigt der Figurenteil a) eine Entfernung von 5 m bei der Distanz D1 an. Beispielsweise zeigt der Figurenteil a), dass in einem Abstand A von 60 cm, durch D2 dargestellt, sich ein Objekt 3 befindet und beispielsweise in einem Abstand A von 1,30 m, durch D3 dargestellt, sich ein Objekt 3 befindet.
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Insbesondere im Ausschwingbereich 12 ist es für den Ultraschallsensor 5 nur erschwert möglich, ein Objekt 3 im Ausschwingbereich 12 auf Basis des empfangenen Ultraschallsignals 9 erkennen zu können.
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Im Figurenteil b) ist insbesondere der Ausschwingbereich 12 aus dem Figurenteil a) höher aufgelöst zu sehen. Insbesondere ist bei einem Abstand A von 0 cm bis zu einem Abstand A, dargestellt durch D4, der Ausschwingbereich 12 aufgezeigt. Der Abstand D4 kann insbesondere 30 cm betragen. Insbesondere ist der Ausschwingbereich 12 durch 30 cm Entfernung zum Ultraschallsensor 5 definiert. Ferner kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Ausschwingbereich 12 nach dem Aussenden des Aussendesignals beziehungsweise des Anregungssignals von 2,5 ms bis 5 ms definiert ist. Insbesondere ist zu sehen, dass im Figurenteil b) der 2 für das menschliche Auge keine eindeutigen Peaks erkennbar sind, die eindeutig als Objekt 3 beziehungsweise als Ziel identifiziert werden können. Aus diesem Grund wird die Amplitudenverteilung 13 des jeweiligen Zeit-Slots bestimmt.
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3 zeigt in einem schematischen Amplitude-Frequenz-Diagramm die Amplitudenverteilung 13 gemäß einer Ausführungsform des Ultraschallsensors 5. Insbesondere zeigt der Figurenteil a) der 3 die Amplitudenverteilung 13 in einem Histogramm für einen Abstand A von 6 cm. Der Figurenteil b) der 3 zeigt in einem Histogramm die Amplitudenverteilung 13 für einen Abstand A von 21 cm, und der Figurenteil c) zeigt eine Amplitudenverteilung 13 für einen Abstand A von 1 m. Insbesondere ist in den jeweiligen Abständen A ein jeweiliges Objekt 3 detektiert, an welchem die Ultraschallsignale 8 entsprechend reflektiert werden. Die 3 zeigt rein beispielhaft entsprechende Amplitudenverteilungen 13. Diese sind keinesfalls als abschließend zu betrachten, sondern dienen lediglich der Veranschaulichung des Verfahrens.
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Insbesondere zeigt 3, dass zum Auswerten der Amplitudenverteilung 13 ein Histogramm der Amplitudenverteilung 13 in zumindest einem vorgegebenen Abstand A in dem Ausschwingbereich 12 erzeugt wird. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass in diesem Bereich, in welchem sich das Objekt 3 befindet, ein Histogramm der Amplitudenverteilung 13 erzeugt wird. Dadurch ist es ermöglicht, dass zuverlässig die Amplitudenverteilung 13 ausgewertet werden kann. Dadurch kann zuverlässig der Abstand A zum Objekt 3 bestimmt werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zur Auswertung der reellen Messwerte eine Gauß-ähnliche Verteilungsfunktion genutzt wird. Es kann dann ferner vorgesehen sein, dass zur Auswertung der reellen Messwerte eine Mittelwertbildung 16 (4) und/oder eine Varianzbildung 17 (4) der reellen Messwerte und/oder eine Wölbung der reellen Messwerte und/oder eine Schiefe der reellen Messwerte genutzt wird. Insbesondere zeigt 3, dass aufgrund von Messwerten sich eine Gauß-ähnliche Verteilungsfunktion ergibt. Bei der Verwendung von verarbeiteten Daten, zum Beispiel von Betragsdaten, können entsprechend andere Verteilungsfunktionsmodelle, wie Beta- oder Poisson-Verteilung, genutzt werden. Im Fall der reellen Messwerte können nun die Parameter der Verteilungsfunktion, wie Mittelwert 18 (4) und Varianz 17, aber falls notwendig auch Schiefe und Wölbung berechnet werden.
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4 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Mittelwert-Varianz-Diagramm, wobei auf der Ordinate x der Mittelwert 18 und auf der Abszisse y die Varianz 17 aufgetragen ist. Insbesondere handelt es sich dabei um die Mittelwerte 18 und die Varianzwerte 17 bei verschiedenen Referenzmessungen mit entsprechenden Objekten. Insbesondere sind im oberen Bereich, welcher den Ausschwingbereich 12 darstellt, Ziele zu sehen und in einem Fernbereich 20, wobei der Fernbereich 20 von dem Ausschwingbereich 12 durch eine Trennlinie 19 getrennt ist. Bereits bei der 4 ist ein deutlicher Unterschied in den Werten erkennbar, so dass eine Detektion, ob sich überhaupt ein Objekt 3 im Ausschwingbereich 12 oder im Fernbereich 20 befindet, möglich ist.
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5 zeigt ein schematisches Distanz-Varianz-Diagramm. Insbesondere zeigt 5, dass die Varianz 17 über den Abstand A abfällt. Insbesondere ist der Ausschwingbereich 12 in 5 dargestellt.
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5 zeigt insbesondere, dass durch Vergleich der Varianzen 17 der reellen Messwerte mit Referenzvarianzen 21 der Abstand A des Objekts 3 bestimmt werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass durch den Vergleich der Mittelwerte 18 der reellen Messwerte mit Referenzmittelwerten der Abstand A des Objekts 3 bestimmt wird. Ferner kann alternativ oder ergänzend auch durch Vergleich der Wölbung der reellen Messwerte mit einer Referenzwölbung der Abstand A des Objekts 3 bestimmt werden. Alternativ oder ergänzend ist auch durch Vergleich der Schiefe der reellen Messwerte mit einer Referenzschiefe der Abstand A des Objekts 3 bestimmbar.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zur Erzeugung der ausgewerteten Referenzvarianz 21 eine Tendenzkurve 22 der Referenzvarianz 21 erzeugt wird und durch Vergleich der Varianz 17 der reellen Messwerte mit der Tendenzkurve 22 der Abstand A des Objekts 3 bestimmt wird.
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Ferner zeigt die 5, dass die Werte bei verschiedenen Zielentfernungen dargestellt sind. Durch die eingezeichnete Tendenzkurve 22 ist bereits eindeutig erkennbar, wie sich die Varianz 17 mit dem Objektabstand A ändert. Durch die Ermittlung der geeigneten Tendenzkurve 22 zur Abbildung der Tendenz, welche hier insbesondere parabelförmig ist, kann die Zielentfernung direkt aus der berechneten Varianz 18 ermittelt werden.
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Das Verfahren zeigt somit, dass aus bereits vorhandenen Daten des Ausschwingbereichs 12 eine eindeutige Detektion und insbesondere Abstandsbestimmung von Objekten 3 im Nahbereich, beziehungsweise im Ausschwingbereich 12, durchgeführt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3093689 A1 [0004]
- US 2013/0235700 A1 [0005]
