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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberwachung von Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs, wobei ein Ultraschallsensor des Fahrzeugs Ultraschallsignale aussendet und reflektierte Ultraschallechos wieder empfängt und wobei eine Amplitude eines empfangenen Bodenechos bestimmt wird und mit einem Schwellenwert verglichen wird. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine zentrale Einrichtung, eine Vorrichtung sowie Computerprogramme, welche zur Verwendung mit dem beschriebenen Verfahren eingerichtet sind.
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Stand der Technik
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Moderne Fahrzeuge sind zunehmend mit Fahrassistenzsystemen ausgestattet, die einen Fahrer bei der Ausführung verschiedener Fahrmanöver unterstützen sollten. Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Entwicklungen bekannt, mit denen Fahrzeuge teilweise oder vollständig autonom betrieben werden, wobei keine Eingriffe eines Fahrers in die Steuerung des Fahrzeugs erforderlich sind. Solche Fahrassistenzsysteme umfassen beispielsweise Einparksysteme, welche selbstständig Parklücken erkennen und das Fahrzeug in die Parklücke führen können. Zur Erfüllung ihrer Aufgaben benötigen die Fahrassistenzsysteme zuverlässige Sensoren, um ein möglichst genaues Abbild der Umgebung des Fahrzeugs zu erhalten. Häufig kommen dafür Ultraschallsensoren zum Einsatz. Dabei wird von einem Sender ein Ultraschallsignal ausgesendet, dessen Echo bei Reflexion an einem Hindernis von einem Empfänger am Fahrzeug registriert wird. Aus der Zeit, die zwischen Aussenden und Empfangen des Signals vergangen ist, und der bekannten Schallgeschwindigkeit kann der Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem reflektierenden Hindernis berechnet werden.
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Die Funktion derartiger Ultraschallsensoren kann jedoch beispielsweise durch Alterung oder durch Verschmutzung beeinträchtigt werden. So können beispielsweise Verschmutzungen oder auch Eis oder Schnee Ultraschall stark dämpfen, so dass die Funktion des Ultraschallsensors nicht mehr oder nur sehr eingeschränkt gegeben ist.
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Es ist daher notwendig, die Funktionsfähigkeit eines Ultraschallsensors im Betrieb überprüfen zu können, wobei insbesondere eine Blockade eines Ultraschallsensors erkannt werden muss.
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Aus
DE 10 2012 216 290 A1 ist ein Verfahren zur Funktionsüberwachung von Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs bekannt. Das Fahrzeug weist mindestens einen Ultraschallsensor auf, der parallel zur Bewegungsrichtung ausgerichtet ist und weist mindestens einen Ultraschallsensor auf, der senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. Über die Ultraschallsensoren werden Ultraschallsignale ausgesendet und es werden während der Fahrt vom Boden reflektierte Bodenechos empfangen. Dabei wird das Bodenecho, welches mit dem mindestens einen senkrecht zur Bewegungsrichtung ausgerichteten Sensor empfangen wird, als Referenzsignal aufgezeichnet und mit dem empfangenen Bodenecho mindestens eines parallel ausgerichteten Sensors verglichen. Werden bei dem Vergleich Abweichungen erkannt, wird auf eine Fehlfunktion des Sensors geschlossen. Bei dem Vergleich wird die Dopplerverschiebung berücksichtigt.
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DE 10 2014 106 011 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors. Hierzu wird ein Istwert zumindest eines Schwingungsparameters erfasst und zum Erkennen eines blockierten Zustands mit einem Grenzwert verglichen. Dabei wird abhängig von einer Messgröße eines von dem Ultraschallsensor verschiedenen Sensors ein Wahrscheinlichkeitswert bestimmt, welcher die aktuelle Wahrscheinlichkeit für den blockierten Zustand des Ultraschallsensors angibt.
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DE 10 2013 015 410 A1 beschreibt ein Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands einer Ultraschallsensorvorrichtung, bei dem ein Schwingungsparameter eines Sensors ausgewertet wird. Bei dem Schwingungsparameter kann es sich insbesondere um eine Resonanzfrequenz handeln, welche von einer Masse der Membran abhängig ist. Da die Resonanzfrequenz auch temperaturabhängig ist, wird eine momentane Temperatur erfasst und ein Referenzwert abhängig von der Temperatur eingestellt.
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Bei einer Überwachung der Funktion eines Ultraschallsensors durch das Empfangen von Bodenechos besteht das Problem, dass die Amplitude der empfangenen Bodenechos von der Beschaffenheit des Untergrunds abhängig ist. Neben großflächigen Eigenschaften wie die Rauigkeit des Untergrunds oder das Vorhandensein von Schotter wird die Amplitude auch von Wetterbedingungen wie Wasser, Eis oder Schnee auf dem Untergrund beeinflusst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zur Funktionsüberwachung von Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei ein Ultraschallsensor eines Fahrzeugs Ultraschallsignale aussendet und reflektierte Ultraschallechos wieder empfängt. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- a) Bestimmen einer aktuellen Amplitude eines von einem Ultraschallsensor empfangenen Bodenechos und Bestimmen einer aktuellen Fahrzeugposition,
- b) Abrufen eines Referenzschwellenwerts oder von Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeugposition aus einer digitalen Karte, wobei die digitale Karte von einer zentralen Einrichtung zur Verfügung gestellt wird, und
- c) Vergleichen der aktuellen Amplitude des empfangenen Bodenechos mit einem Schwellenwert, wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts auf eine Fehlfunktion des Ultraschallsensors geschlossen wird und wobei der Schwellenwert durch den Referenzschwellenwert vorgegeben wird oder der Schwellenwert aus den Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude bestimmt wird.
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Das vorgeschlagene Verfahren kann zur Überwachung eines oder mehrerer Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs verwendet werden. Im Fall der Überwachung mehrerer Ultraschallsensoren wird das Bestimmen der aktuellen Amplitude eines von dem entsprechenden Ultraschallsensor empfangenen Bodenechos sowie der Schritt des Vergleichens der aktuellen Amplitude des empfangenen Bodenechos mit einem Schwellenwert für jeden der zu überprüfenden Ultraschallsensoren durchgeführt.
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Für das Bestimmen einer aktuellen Amplitude eines empfangenen Bodenechos gemäß Schritt a) sendet der zu überprüfende Ultraschallsensor des Fahrzeugs ein Ultraschallsignal aus und reflektierte Ultraschallechos werden wieder empfangen. In den empfangenen Ultraschallechos können Bodenechos beispielsweise dadurch identifiziert werden, dass diese nach einer Signallaufzeit empfangen werden, welche unter Berücksichtigung des Einbauorts und der Ausrichtung des Ultraschallsensors der vom Schall zurückgelegten Wegstrecke vom Sensor zum Boden und zurück entspricht. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Amplitudenverlauf des Messsignals des Ultraschallsensors nach dem Aussenden des Ultraschallsignals über mehrere Messungen gemittelt werden. Im Anschluss können in dem erhaltenen gemittelten Amplitudenverlauf für Bodenechos charakteristische Amplitudenverläufe identifiziert werden.
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Der Referenzschwellenwert beziehungsweise die Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude werden für die bestimmte Fahrzeugposition aus einer digitalen Karte abgerufen. Die aktuelle Fahrzeugposition kann dabei beispielsweise unter Verwendung von Satellitennavigation wie beispielsweise GPS oder durch das Auswerten von anderen Sensoren wie Odometrie oder das Analysieren von Landmarken mit Umfeldsensoren erfolgen. Die digitale Karte wird dabei von einer zentralen Einrichtung zur Verfügung gestellt, wobei zur Beschleunigung des Prozesses des Abrufens eine Kopie zumindest eines Ausschnitts der digitalen Karte in einem dem Fahrzeug zugeordneten Speicher hinterlegt sein kann. Bevorzugt wird in diesem Fall die Kopie der digitalen Karte in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen mit der zentralen Einrichtung abgeglichen und somit aktualisiert.
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Bei der zentralen Einrichtung kann es sich um eine zentrale Computereinrichtung wie beispielsweise einen Server oder einen Cloudserver handeln. Die digitale Karte wird dabei in Zuordnung zu dieser zentralen Einrichtung gespeichert. Die zentrale Einrichtung steht mit dem Fahrzeug bevorzugt drahtlos in Verbindung, wobei hierzu beispielsweise eine drahtlose Internetverbindung eingesetzt werden kann. Für diese drahtlose Verbindung können beispielsweise Mobilfunknetze wie beispielsweise GSM-, UMTS- oder LTE-Netze eingesetzt werden, aber auch andere Kommunikationstechniken wie beispielsweise W-LAN oder Bluetooth. Über die drahtlose Verbindung kann die gesamte digitale Karte an das Fahrzeug übermittelt werden. Bei dem Schritt des Abrufens stellt die zentrale Einrichtung jedoch bevorzugt nicht die gesamte digitale Karte auf einmal zur Verfügung, sondern übermittelt bevorzugt abhängig von der aktuellen Fahrzeugposition den Referenzschwellenwert oder die Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude an das Fahrzeug. Des Weiteren ist es denkbar, abhängig von der aktuellen Fahrzeugposition einen Ausschnitt der digitalen Karte an das Fahrzeug zu übermitteln, wobei diese digitale Karte die vorgegebenen Schwellenwerte beziehungsweise die Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude enthält.
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Der für das Vergleichen der aktuellen Amplitude des empfangenen Bodenechos verwendete Schwellenwert wird entweder durch den abgerufenen Referenzschwellenwert vorgegeben oder aus Angaben zu der erwarteten Bodenechoamplitude bestimmt. Dazu umfassen die Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude bevorzugt eine Referenzamplitude und einen Konfidenzwert, wobei der Schwellenwert abhängig von dieser Referenzamplitude und dem Konfidenzwert bestimmt wird. Beispielsweise wird dazu anhand des Konfidenzwerts eine zulässige Abweichung von der Referenzamplitude ermittelt und der Schwellenwert dementsprechend als Differenz zwischen der Referenzamplitude und der zulässigen Abweichung bestimmt.
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Der Referenzschwellenwert kann dabei insbesondere als ein erwarteter Messwert eines Bodenechos für einen Referenzsensor, welcher gemäß einer Referenzinstallation angeordnet ist, übermittelt werden. Über eine Rechenvorschrift kann dann der Referenzschwellenwert auf einen für den spezifischen Ultraschallsensor des Fahrzeugs und den tatsächlichen Einbauort am Fahrzeug in den Schwellenwert umgerechnet werden. Hierdurch werden Änderungen an der gemessenen Amplitude durch einen anderen Einbauort oder durch einen anderen Sensortyp berücksichtigt. Die Rechenvorschrift kann in einem dem Fahrzeug zugeordneten Steuergerät abgelegt sein oder zusammen mit dem Referenzschwellenwert aus der digitalen Karte abgerufen werden.
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Bei dem Verfahren werden die Schritte des Bestimmens, des Abrufens und des Vergleichens durch das Fahrzeug beziehungsweise durch ein dem Fahrzeug zugeordnetes Steuergerät durchgeführt. Die zentrale Einrichtung stellt bei dem Verfahren die digitale Karte zur Verfügung.
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Das vorgeschlagene Verfahren zur Funktionsüberwachung von Ultraschallsensoren wird bevorzugt wiederholt durchlaufen, um die Funktion des entsprechenden Ultraschallsensors fortlaufend überwachen zu können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Verfahren jedes Mal durchlaufen wird, wenn durch einen zu überprüfenden Ultraschallsensor ein Bodenecho empfangen wird. Da üblicherweise die Ultraschallsensoren im Betrieb des Fahrzeugs periodisch Ultraschallsignale aussenden und entsprechend reflektierte Ultraschallechos wieder empfangen, wird das Verfahren entsprechend ebenfalls bevorzugt periodisch wiederholt.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, das Verfahren in größerem Zeitabstand zu vorgegebenen Zeitpunkten und/oder an bestimmten bevorzugten Positionen beziehungsweise Orten durchzuführen.
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Bevorzugt übermittelt das Fahrzeug die Amplitude der mit dem Ultraschallsensor gemessenen Bodenechos zusammen mit der aktuellen Fahrzeugposition an die zentrale Einrichtung, wobei die zentrale Einrichtung auf Basis der übermittelten Amplitude die in der digitalen Karte für diese Position hinterlegten Angaben und/oder den hinterlegten Referenzschwellenwert aktualisiert. Des Weiteren können auch abgeleitete Daten wie ein Konfidenzwert aktualisiert werden. Hierbei kann beispielsweise bei einer geringen Streuung der übermittelten Amplituden ein hoher Konfidenzwert und entsprechend bei einer hohen Streuung ein niedriger Konfidenzwert zugeordnet werden.
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Auf diese Weise wird die in der zentralen Einrichtung hinterlegte digitale Karte fortlaufend an die aktuellen Straßenbedingungen angepasst, so dass die in der digitalen Karte hinterlegten Angaben beziehungsweise Referenzschwellenwert immer auf dem aktuellen Stand sind.
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Bevorzugt wird die durch das Fahrzeug übermittelte Amplitude der Bodenechos normiert. Auf diese Weise können Abweichungen bei der gemessenen Amplitude aufgrund unterschiedlicher Sensortypen und/oder unterschiedlicher Einbaupositionen ausgeglichen werden. Dazu werden bevorzugt die ermittelten Amplituden auf einen Normsensortyp mit Normeinbauposition umgerechnet. Diese Normierung kann beispielsweise durch ein dem Fahrzeug zugeordnetes Steuergerät vorgenommen werden oder alternativ auch durch die zentrale Einrichtung erfolgen. Soll die Normierung durch die zentrale Einrichtung durchgeführt werden, so werden bevorzugt zusätzlich Angaben zum Fahrzeugtyp, Sensortyp und/oder Einbauposition des Sensors übertragen.
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Bevorzugt werden durch die zentrale Einrichtung unter Verwendung der übermittelten Amplitude der Bodenechos Angaben zu Straßenverhältnissen bestimmt und diese Angaben werden bevorzugt an das Fahrzeug und/oder an andere Dienste übermittelt.
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Die an einem bestimmten Ort herrschenden Straßenverhältnisse können sich durch eine Veränderung der Temperatur oder durch Niederschläge verändern. Eine solche Veränderung der Straßenverhältnisse kann durch die zentrale Einrichtung erkannt werden, indem die zeitliche Entwicklung der von Fahrzeugen an die zentrale Einrichtung übermittelten Amplituden von Bodenechos an einem bestimmten Ort anvisiert wird. Im Allgemeinen weisen hohe Amplituden eines Bodenechos auf raue Oberflächen und geringe Amplituden von Bodenechos auf glatte, ebene Oberflächen hin. Verändern sich für eine bestimmte Position auf der digitalen Karte die durch die Fahrzeuge übermittelten Amplituden derart, dass die Amplituden abnehmen, so kann gefolgert werden, dass aufgrund von Nässe, Eis oder Schnee sich die Oberflächenbeschaffenheit der Straße verändert hat und gegebenenfalls Gefahr durch Glätte besteht. Werden weitere Daten wie das lokal vorliegende Wetter oder wie die lokal herrschende Temperatur hinzugenommen, so kann die zentrale Einrichtung beispielsweise auch unterscheiden, ob die Oberflächen der Straßen lediglich nass sind oder ob diese von Eis oder Schnee bedeckt sind. Ein Abnehmen der übermittelten Amplituden der Bodenechos in Kombination mit einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts weist auf eine Bedeckung der Straße mit Eis oder Schnee hin.
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Die so bestimmten Angaben zu Straßenverhältnissen werden bevorzugt an die mit der zentralen Einrichtung in Verbindung stehenden Fahrzeuge übermittelt. Des Weiteren kann die zentrale Einrichtung diese Angaben auch an andere Dienstleister wie beispielsweise Wetterdatenanbieter übermitteln. Diese Übermittlung kann wie auch die Kommunikation mit dem Fahrzeug drahtlos erfolgen, beispielsweise über eine drahtlose Internetverbindung.
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Bevorzugt enthält die digitale Karte Angaben zu Orten, welche aufgrund offener Flächen gleichbleibende Bodenechoamplituden gewährleisten und/oder für die eine Varianz der an die zentrale Einrichtung übermittelten Amplituden von Bodenechos einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
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Diese in der digitalen Karte markierten Orte stellen bevorzugte Positionen dar, an denen eine Funktionsüberprüfung des Ultraschallsensors mit besonders hoher Zuverlässigkeit erfolgen kann. Daher wird bevorzugt eine an einem derartigen Ort durchgeführte Funktionsüberprüfung eines Ultraschallsensors mit einem höheren Konfidenzniveau gekennzeichnet als eine an einem anderen Ort durchgeführt Funktionsüberwachung.
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Die besonderen Orte können in der digitalen Karte bereits vorausgewählt werden, beispielsweise eignen sich Orte mit besonders gleichbleibenden und konstanten Verhältnissen der Straßenoberfläche und großen offenen Flächen, die wenige Hindernisse wie beispielsweise Bordsteinkanten aufweisen. Derartige geeignete Flächen sind zum Beispiel große, offene Parkflächen oder große Kreuzungen. Diese Orte können aber auch durch die zentrale Einrichtung selbst ermittelt werden, indem die Varianz der von Fahrzeugen ermittelten Amplituden analysiert wird. Ein Ort, bei dem eine geringe Varianz der übermittelten Amplituden vorliegt, ist für das Durchführen einer Funktionsüberwachung besser geeignet als ein Ort, an dem eine große Varianz bei den Werten für die übermittelten Amplituden vorliegt. Durch das Vorsehen eines Grenzwerts kann die zentrale Einrichtung automatisiert diese geeigneten Orte ermitteln.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das Bereitstellen einer zentralen Einrichtung umfassend Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit einem Fahrzeug und eine Recheneinrichtung. Die zentrale Einrichtung ist zur Durchführung der hierin beschriebenen Verfahren ausgebildet und/oder eingerichtet. Im Rahmen eines der im Verfahren beschriebenen Merkmale gelten dementsprechend für die zentrale Einrichtung und umgekehrt gelten im Rahmen der zentralen Einrichtung beschriebenen Merkmale für die Verfahren.
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Die Recheneinrichtung der zentralen Einrichtung umfasst bevorzugt eine Speichereinrichtung, in der eine digitale Karte mit Referenzschwellenwerten und/oder Angaben zu erwarteten Bodenechoamplituden abhängig vom jeweiligen Ort abgelegt sind. Die zentrale Einrichtung ist eingerichtet, die digitale Karte Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen, wobei gegebenenfalls nur einzelne Angaben abhängig von einer Fahrzeugposition oder ein Ausschnitt der Karte abhängig von der Fahrzeugposition an das jeweilige Fahrzeug übermittelt werden.
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Bevorzugt ist die zentrale Einrichtung eingerichtet, Angaben zu Bodenechos von Fahrzeugen zu empfangen und unter Verwendung dieser Angaben die in der digitalen Karte hinterlegten Referenzschwellenwerte und/oder Angaben zu Bodenechoamplituden zu aktualisieren. Bevorzugt ist die Recheneinrichtung zudem eingerichtet, empfangene Angaben zu normieren.
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Bevorzugt ist die zentrale Einrichtung zudem eingerichtet, die in der digitalen Karte abgelegten von den Fahrzeugen empfangenen Angaben zu Bodenechos zu analysieren und aus einer zeitlichen Veränderung Angaben zu Straßenverhältnissen zu bestimmen. Für eine Übermittlung dieser Angaben zu Straßenverhältnissen kann die zentrale Einrichtung zudem eingerichtet sein, mit anderen Servern oder Dienstanbietern, wie insbesondere Wetterdatenanbieter, zu kommunizieren.
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Die Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit einem Fahrzeug können beispielsweise als eine Internetverbindung ausgestaltet sein, wobei dann dementsprechend das Fahrzeug über eine drahtlose Internetverbindung verfügt.
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Ein weiterer Aspekt der Verbindung ist es, eine Vorrichtung umfassend ein Steuergerät und Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit einer zentralen Einrichtung bereitzustellen. Die Vorrichtung ist zur Verwendung mit einem der beschriebenen Verfahren eingerichtet und/oder ausgestaltet. Dementsprechend gelten im Rahmen des Verfahrens beschriebene Merkmale für die Vorrichtung und umgekehrt gelten im Rahmen der Vorrichtung offenbarte Merkmale entsprechend als für die Verfahren offenbart.
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Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet und eingerichtet, in einem Fahrzeug mit mindestens einem Ultraschallsensor die Funktion des mindestens einen Ultraschallsensors zu überwachen.
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Die Vorrichtung ist insbesondere eingerichtet, eine aktuelle Amplitude eines von einem Ultraschallsensor empfangenen Bodenechos zu bestimmen sowie eine aktuelle Fahrzeugposition zu bestimmen. Ferner ist die Vorrichtung eingerichtet, einen Referenzschwellenwert oder Angaben zu einer erwarteten Bodenamplitude in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeugposition aus einer digitalen Karte abzurufen, wobei die digitale Karte von einer zentralen Einrichtung zur Verfügung gestellt wird. Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, die aktuelle Amplitude des empfangenen Bodenechos mit einem Schwellenwert zu vergleichen, wobei bei Unterschreiten des Schwellenwerts eine Fehlfunktion des Ultraschallsensors geschlossen wird und wobei der Schwellenwert durch den Referenzschwellenwert vorgegeben wird oder der Schwellenwert aus den Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude bestimmt wird.
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Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem die durch die zentrale Einrichtung auszuführenden Schritte eines der Verfahren ausgeführt werden, wenn das komplette Programm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Ebenso wird erfindungsgemäß ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem die durch die Vorrichtung auszuführenden Schritte eines der Verfahren ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird.
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Bei dem Computerprogramm, welches die durch die Vorrichtung auszuführenden Schritte des Verfahrens ausführt, kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Fahrassistenzsystems oder eines Subsystems hiervon in einem Fahrzeug beziehungsweise in einem Steuergerät eines Fahrzeugs handeln.
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Die vorgeschlagenen Computerprogramme können auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa auf einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, zum Beispiel über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.
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Vorteile der Erfindung
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Das vorgeschlagene Verfahren sowie die zur Verwendung mit dem Verfahren eingerichtete Vorrichtung und zentrale Einrichtung erlauben die Funktionsüberwachung eines Ultraschallsensors anhand der von dem jeweiligen Ultraschallsensor empfangenen Bodenechos. Vorteilhafterweise wird dabei ein Referenzschwellenwert oder Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude zur Verfügung gestellt, so dass die Funktion des entsprechenden Ultraschallsensors durch einen einfachen Vergleich ermittelt werden kann. Unterschreitet die von dem Ultraschallsensor übermittelte Bodenechoamplitude den Referenzschwellenwert beziehungsweise einen aus den Angaben zur erwarteten Bodenechoamplitude abgeleiteten Schwellenwert, wird auf eine Fehlfunktion des Sensors geschlossen. Eine derartige Fehlfunktion kann insbesondere durch eine vollständige oder teilweise Bedeckung des Sensors mit Schmutz, Schnee oder Eis hervorgerufen werden, welche den Sensor blockiert.
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Im Gegensatz zu bekannten Verfahren gemäß dem Stand der Technik ist als Referenz kein von einem weiteren Sensor ermittelter Vergleichswert erforderlich. Dies ermöglicht es zum einen, die Funktion jedes Ultraschallsensors unabhängig von anderen Sensoren überprüfen zu können. Des Weiteren kann eine Fehlfunktion eines Ultraschallsensors auch dann erkannt werden, wenn sämtliche Sensoren des Fahrzeugs gleichermaßen beeinträchtigt sind. So ist es beispielsweise denkbar, dass nicht nur ein einzelner Ultraschallsensor, sondern sämtliche Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs mit Schnee bedeckt sind und somit ein Vergleich der Sensorwerte untereinander die Fehlfunktion nicht aufdecken kann.
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Bei dem Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, dass durch das Verwenden einer zentralen Einrichtung aktuelle Angaben zu den an der aktuellen Fahrzeugposition erwarteten Bodenechos beziehungsweise entsprechende Referenzschwellenwerte übermittelt werden können. In vorteilhaften Ausführungsvarianten werden zudem von den mit der zentralen Einrichtung kommunizierenden Fahrzeugen auch die aktuell gemessenen Bodenechoamplituden übermittelt, so dass die zentrale Einrichtung eine entsprechende digitale Karte fortlaufend aktualisieren kann.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft möglich, eine zeitliche Änderung der an die zentrale Einrichtung für einen bestimmten Ort ermittelten Amplituden zu analysieren und daraus auf sich verändernde Straßenverhältnisse zu schließen. Es ermöglicht vorteilhaft das Aussenden entsprechender Warnungen vor schwierigen Straßenverhältnissen wie beispielsweise Glätte an mit der zentralen Einrichtung in Verbindung stehende Fahrzeuge. Da Nässe auch ein entscheidender Parameter für den Reibwert einer Straße darstellt, können die gesammelten Informationen auch für das Erstellen und Verteilen einer digitalen Karte mit Reibwerten der Straßen eingesetzt werden.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung von Ultraschallsensoren sowie eine schematische Darstellung einer zentralen Einrichtung,
- 2 eine graphische Darstellung der Bodenechoamplituden der in der Front des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensoren für eine erste Situation und
- 3 eine graphische Darstellung der Bodenechoamplituden der in der Fahrzeugfront angeordneten Ultraschallsensoren für eine zweite Situation.
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Komponenten oder Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Komponenten oder Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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In 1 ist ein Fahrzeug 100 schematisch dargestellt, welches über insgesamt zwölf Ultraschallsensoren 1 bis 12 verfügt. Sechs Ultraschallsensoren 1 bis 6 sind in der Front des Fahrzeugs 100 angeordnet und sechs Ultraschallsensoren 7 bis 12 sind im Heck des Fahrzeugs 100 angeordnet. Für eine Funktionsüberwachung der Ultraschallsensoren 1 bis 12 ist ein Steuergerät 104 vorgesehen, welches mit den Ultraschallsensoren 1 bis 12 in Verbindung steht. Die Ultraschallsensoren 1 bis 12 arbeiten nach dem Puls-Echo-Prinzip, wobei Ultraschallsignale 120 durch die Ultraschallsensoren 1 bis 12 ausgesandt werden und Ultraschallechos 122 von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs 100 reflektiert und wieder durch die Ultraschallsensoren 1 bis 12 empfangen werden. Auch der Boden, wie beispielsweise die Straße, auf der sich das Fahrzeug 100 befindet, reflektiert zumindest einen Teil der ausgesandten Ultraschallsignale 120. Diese Bodenechos werden durch die Ultraschallsensoren 1 bis 12 empfangen. Im Rahmen des normalen Betriebs der Ultraschallsensoren 1 bis 12 zum Erkennen von Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs 100 senden diese regelmäßig Ultraschallsignale 120 aus und empfangen entsprechend regelmäßig Ultraschallechos 122. Für eine Funktionsüberwachung der Ultraschallsensoren 1 bis 12 werden in einem ersten Schritt jeweils für die einzelnen Sensoren die Amplituden der empfangenen Bodenechos bestimmt. Des Weiteren wird durch das Steuergerät 104 die aktuelle Fahrzeugposition ermittelt.
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In einem nächsten Schritt werden aus einer digitalen Karte in Abhängigkeit von der aktuellen Fahrzeugposition ein Referenzschwellenwert oder Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude abgerufen. Diese Angaben umfassen je nach Ausführungsvariante des Verfahrens beispielsweise eine Referenzamplitude 300, vergleiche 2 und 3, sowie einen Konfidenzwert.
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Die digitale Karte wird durch eine zentrale Einrichtung 200 bereitgestellt. Die zentrale Einrichtung 200 umfasst eine Recheneinrichtung 204 sowie Kommunikationsmittel 206 zur Kommunikation mit dem Fahrzeug 100. Das Fahrzeug 100 weist entsprechend ebenfalls Kommunikationsmittel 106 zur Kommunikation mit der zentralen Einrichtung 200 auf.
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Für das Abrufen eines Referenzschwellenwerts oder der Angaben zu einer erwarteten Bodenechoamplitude kann das Fahrzeug 100 beispielsweise die aktuelle Fahrzeugposition an die zentrale Einrichtung 200 übermitteln, welche daraufhin den für die aktuelle Fahrzeugposition geltenden Referenzschwellenwert oder für die aktuelle Fahrzeugposition geltende Angaben zu erwarteten Bodenechos an das Fahrzeug 100 übermittelt. Alternativ dazu kann im Steuergerät 104 eine Kopie zumindest eines Ausschnitts der digitalen Karte in einem dem Fahrzeug 100 zugeordneten Speicher abgelegt sein. Das Fahrzeug 100 kann dann von Zeit zu Zeit oder auch in regelmäßigen Zeitintervallen die lokale Kopie mit der in der zentralen Einrichtung 200 hinterlegten digitalen Karte abgleichen. Dazu kann beispielsweise das Fahrzeug 100 seine aktuelle Fahrzeugposition der zentralen Einrichtung 200 übermitteln, die dann einen Kartenausschnitt um die Fahrzeugposition herum an das Fahrzeug 100 übermittelt.
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Wird aus der digitalen Karte ein Referenzschwellenwert abgerufen, so kann dieser direkt als Schwellenwert 302, vergleiche 2 und 3, für einen Vergleich mit den ermittelten Bodenechoamplituden verwendet werden. Gegebenenfalls wird dazu der Referenzschwellenwert gemäß einer Umrechnungsvorschrift für den konkreten Ultraschallsensor 1 bis 12 des Fahrzeugs 100 und den Installationsort des Ultraschallsensors 1 bis 12 umgerechnet. Werden hingegen Angaben zu den erwarteten Bodenechos abgerufen, so wird aus diesen durch das Steuergerät 104 der Schwellenwert 302 berechnet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass eine Differenz zwischen einer Referenzamplitude 300, vergleiche 2 und 3, und einer von einem Konfidenzwert abhängigen Toleranz gebildet wird. Alternativ dazu kann beispielsweise auch von der Referenzamplitude 300 eine vorher festgelegte Toleranz abgezogen werden.
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Wird bei einem Vergleich zwischen einer durch einen der Ultraschallsensoren 1 bis 12 ermittelten Bodenechoamplitude mit dem Schwellenwert 302 eine Unterschreitung dieses Schwellenwerts 302 festgestellt, so wird auf einen Fehler des entsprechenden Ultraschallsensors 1 bis 12 geschlossen.
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Diese Bewertung eines Ultraschallsensors 1 bis 12 kann mit einem Konfidenzniveau versehen werden, wobei die digitale Karte Angaben zu Orten enthalten kann, welche sich aufgrund besonders reproduzierbarer Bodenechoamplituden besonders für eine Funktionsüberprüfung der Ultraschallsensoren 1 bis 12 eignen. Wird eine Unterschreitung des Schwellenwerts 302 an einem solchen Ort festgestellt, kann diese Diagnose mit einem hohen Konfidenzniveau versehen werden, wohingegen eine an einem anderen Ort festgestellte Schwellenwertunterschreitung mit einem geringeren Konfidenzniveau versehen werden kann.
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2 stellt für eine erste Situation, bei der ein einziger Ultraschallsensor 1 bis 6 eine Fehlfunktion aufweist, die durch die jeweiligen Ultraschallsensoren 1 bis 6 ermittelten Bodenechoamplituden dar. Bei den Ultraschallsensoren 1 bis 6 handelt es sich beispielsweise um die in der Fahrzeugfront eingebauten sechs Ultraschallsensoren 1 bis 6. 2 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der Y-Achse die Amplituden für die in der Front des Fahrzeugs 100 angeordneten sechs Ultraschallsensoren 1 bis 6 aufgetragen wurde. Dabei repräsentiert der mit S1 bezeichnete Punkt die Amplitude des ersten Ultraschallsensors 1, der mit S2 bezeichnete Punkt die Amplitude des zweiten Ultraschallsensors 2, der mit S3 bezeichnete Punkt die Amplitude des dritten Ultraschallsensors 3 der mit S4 bezeichnete Punkt die Amplitude des vierten Ultraschallsensors 4 der mit S5 bezeichnete Punkt die Amplitude des fünften Ultraschallsensors 5 und der mit S6 bezeichnete Punkt die Amplitude des sechsten Ultraschallsensors 6. In dem Diagramm sind zudem eine Referenzamplitude 300 und ein anhand der Referenzamplitude 300 und einem ebenfalls übermittelten Konfidenzwert abgeleiteten Schwellenwert 302 eingetragen.
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Wie dem Diagramm der 2 entnommen werden kann, ist die Bodenechoamplitude des vierten Ultraschallsensors 4 unterhalb des Schwellenwerts 302, wohingegen die Bodenechoamplituden der Ultraschallsensoren 1 bis 3 sowie 5 und 6 oberhalb des Schwellenwerts 302 liegen. Dementsprechend wird auf eine Fehlfunktion des Ultraschallsensors 4 geschlossen.
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3 zeigt ein Diagramm mit darin aufgetragenen Bodenechoamplituden von sechs Ultraschallsensoren 1 bis 6, welche beispielsweise an der Fahrzeugfront des Fahrzeugs 100 eingebaut sind. Wie mit Bezug zu 2 bereits beschrieben ist in dem Diagramm auch die Referenzamplitude 300 sowie der Schwellenwert 302 eingetragen.
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In der in 3 dargestellten Situation sind die Bodenechoamplituden sämtlicher Ultraschallsensoren 1 bis 6 unterhalb des Schwellenwerts 302. Somit wird darauf geschlossen, dass alle sechs beteiligten Ultraschallsensoren 1 bis 6 eine Fehlfunktion aufweisen. Eine derartige Situation kann beispielsweise auftreten, wenn sämtliche Ultraschallsensoren 1 bis 12 beziehungsweise sämtliche in der Front angeordnete Ultraschallsensoren 1 bis 6 beziehungsweise im Heck angeordnete Ultraschallsensoren 7 bis 12 gleichermaßen von einer Störung betroffen sind, beispielsweise alle gleichermaßen von Schnee oder Schmutz bedeckt sind.
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Vorteilhafterweise ist bei der Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens kein Vergleich von Bodenechoamplituden von verschiedenen Ultraschallsensoren 1 bis 12 untereinander erforderlich, so dass eine Fehlfunktion auch dann erkannt werden kann, wenn diese sämtliche Ultraschallsensoren 1 bis 12 gleichermaßen betrifft und dementsprechend die Bodenechoamplituden aller Ultraschallsensoren 1 bis 12 gleichermaßen absinken. Durch die durch die digitale Karte bereitgestellte Amplitudenreferenz kann dabei zuverlässig zwischen einer Fehlfunktion sämtlicher Ultraschallsensoren 1 bis 12 und einer Veränderung der Straßenverhältnisse unterschieden werden, welche ebenfalls zu einer gleichförmigen Veränderung der Bodenechoamplituden führt.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012216290 A1 [0005]
- DE 102014106011 A1 [0006]
- DE 102013015410 A1 [0007]
