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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen eines in einem Empfangssignal eines Ultraschallsensors abgebildeten Geräuschs.
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Stand der Technik
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Ein Ultraschallsensor sendet Ultraschall. Nach dem Senden ist der Ultraschallsensor für ein Empfangsfenster empfangsbereit und zeichnet zurückgeworfene Echos und Fremdgeräusche in einem Empfangssignal auf. Am Ende des Empfangsfensters wird eine Intensität der Fremdgeräusche erfasst und in einem Rauschpegel abgebildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Erkennen eines in einem Empfangssignal eines Ultraschallsensors abgebildeten Geräuschs und eine Vorrichtung zum Erkennen eines in einem Empfangssignal eines Ultraschallsensors abgebildeten Geräuschs, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, unter Verwendung eines Ultraschallsensors Fremdgeräusche auszuwerten und verschiedene Geräuschquellen der Fremdgeräusche anhand einer Zusammensetzung des von ihnen erzeugten Rauschens zu unterscheiden.
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Es wird ein Verfahren zum Erkennen eines in einem Empfangssignal eines Ultraschallsensors abgebildeten Geräuschs vorgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein charakteristisches Spektrum des Geräuschs mit einem Rauschspektrum des Empfangssignals verglichen wird, wobei das Rauschspektrum zumindest zwei in unterschiedlichen Frequenzbändern des Empfangssignals bestimmte Rauschpegel umfasst.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Ein Ultraschallsensor kann Ultraschallwellen aussenden, indem eine Grenzfläche des Ultraschallsensors zur Umgebung durch ein elektrisches Sendesignal zum Schwingen angeregt wird. Die Grenzfläche kann durch auftreffende Schallwellen zu Schwingungen angeregt werden. Die auftreffenden Schallwellen können eine Überlagerung von Echos der ausgesandten Ultraschallwellen mit Geräuschen aus einer Umgebung sein. Die Schwingungen werden durch den Ultraschallsensor in ein elektrisches Empfangssignal umgewandelt. Das Empfangssignal kann als Zeitschrieb der Schwingungen erfasst werden. Das Empfangssignal wird für eine Zeitdauer eines vorbestimmten Empfangsfensters aufgezeichnet. Der Ultraschallsensor kann auch ein Empfangssignal bereitstellen, wenn keine Ultraschallwellen ausgesandt worden sind. Dann bildet das Empfangssignal nur die Geräusche aus der Umgebung ab. Der Ultraschallsensor kann insbesondere in ein Fahrzeug eingebaut sein. Der hier vorgestellte Ansatz kann im Stand und bei fahrendem Fahrzeug ausgeführt werden.
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Unter einem charakteristischen Spektrum kann ein Frequenzspektrum eines exemplarisch analysierten Geräuschs verstanden werden. Unterschiedliche Geräusche können unterschiedliche Frequenzspektren aufweisen. Ein erstes Geräusch kann eine andere Frequenzverteilung aufweisen, als ein zweites Geräusch. Das charakteristische Spektrum kann spezifisch für einen Fahrzeugtyp und einen Einbauort des Ultraschallsensors am Fahrzeug sein. Das charakteristische Spektrum kann auch sensorindividuell gelernt werden.
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Unter einem Rauschspektrum kann ein Frequenzspektrum eines Rauschens des Empfangssignals verstanden werden. Im Rauschen sind die aufgezeichneten Geräusche abgebildet. Ein Frequenzband des Rauschspektrums kann Frequenzen zwischen einer unteren Grenzfrequenz des Frequenzbands und einer oberen Grenzfrequenz des Frequenzbands umfassen. Die Frequenzbänder können teilweise überlappen, unmittelbar aneinander angrenzen oder durch eine Frequenzlücke voneinander beabstandet sein. Das Rauschspektrum kann mehr als zwei Frequenzbänder umfassen.
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Der zweite Rauschpegel kann zeitversetzt zu dem ersten Rauschpegel bestimmt werden. Dabei können die Frequenzbänder nacheinander ausgewertet werden. Der Ultraschallsensor kann nach dem Erfassen des ersten Rauschpegels auf das Frequenzband des zweiten Rauschpegels abgestimmt werden. So kann auch ein Ultraschallsensor mit einer geringen Empfangsbandbreite verwendet werden. Durch das zeitversetzte Bestimmen der Rauschpegel können Ressourcen eingespart werden.
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Das Rauschspektrum kann mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Spektren von unterschiedlichen Geräuschen verglichen werden, um das Geräusch zu erkennen. Die unterschiedlichen Spektren können in einer Datenbasis gespeichert sein, auf die zum Vergleichen zugegriffen wird. Durch die unterschiedlichen Spektren können unterschiedliche Geräusche unterschieden werden. Der Vergleich kann unter Verwendung einer Mustererkennung ausgeführt werden.
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Eine Relativgeschwindigkeit zwischen einer Geräuschquelle des Geräuschs und dem Ultraschallsensor kann unter Verwendung einer Dopplerverschiebung des Rauschspektrums gegenüber dem charakteristischen Spektrum bestimmt werden. Das Fahrzeug kann sich relativ zu seiner Umgebung mit einer Relativgeschwindigkeit bewegen und andere Fahrzeuge können sich relativ zu dem Fahrzeug mit einer anderen Relativgeschwindigkeit bewegen. Durch die Relativgeschwindigkeit verschieben sich alle Frequenzen des Geräuschs in eine Richtung und um den gleichen Betrag. Dadurch verschieben sich auch Frequenzbänder des erfassten Rauschspektrums. Durch die Berücksichtigung der Dopplerverschiebung können beispielsweise stationäre geräuschquellen von beweglichen Geräuschquellen unterschieden werden.
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Eine Überlagerung des Geräuschs durch zumindest ein weiteres Geräusch kann durch den Vergleich des Rauschspektrums mit zumindest einem weiteren charakteristischen Spektrum erkannt werden. Durch die Überlagerung resultieren Verstärkungen und Abschwächungen bestimmter Frequenzen. Die charakteristischen Spektren können kombiniert werden, um die überlagerten Geräusche zu erkennen. Die einzelnen Geräusche können getrennt erfasst werden, wenn sich eines der Geräusche gegenüber dem anderen Geräusch verändert, da dann eine Veränderung des Rauschspektrums auftritt.
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Weiterhin kann ein zeitversetzt bestimmtes weiteres Rauschspektrum mit dem charakteristischen Spektrum verglichen werden, um das Geräusch zu erkennen. Der Vergleich kann mehrmals durchgeführt werden, um eine erhöhte Sicherheit zu erhalten. Wenn das Rauschspektrum durch mehrere Geräusche erzeugt wird, kann zwischen den Erfassungszeitpunkten eine Veränderung des Rauschspektrums eintreten. So können die unterschiedlichen Geräusche aufgelöst werden.
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Als charakteristisches Spektrum kann ein Fahrtwindspektrum eines Fahrtwindgeräuschs mit dem Rauschspektrum verglichen werden, um das Geräusch zu erkennen. Ein Fahrtwindgeräusch entsteht am Fahrzeug durch Luftverwirbelungen am Fahrzeug. Die Geräuschquelle kann dabei sehr nah am Ultraschallsensor angeordnet sein. Das Fahrtwindgeräusch weist einen großen Anteil hoher Frequenzen auf. Wenn das Fahrtwindgeräusch sehr nah am Sensor entsteht, werden die hohen Frequenzen des Fahrtwindgeräuschs auf einer Strecke zwischen der Geräuschquelle und dem Ultraschallsensor nicht oder nur sehr wenig gedämpft.
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Als charakteristische Spektren können verschiedene Straßenzustandsspektren von verschiedenen Straßenzustandsgeräuschen mit dem Rauschspektrum verglichen werden, um das Geräusch zu erkennen. Straßenzustandsgeräusche werden durch das Abrollen der Räder des Fahrzeugs auf der Straße erzeugt. In Abhängigkeit davon, ob die Straße nass oder trocken, glatt oder rau oder eine Kombination davon ist, verändert sich das Straßenzustandsgeräusch. Das Straßenzustandsgeräusch weist hohe Frequenzen und niedrige Frequenzen auf.
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Die Geräuschquelle des Straßenzustandsgeräuschs liegt in einer abweichenden Entfernung von dem Ultraschallsensor, als die Geräuschquelle des Fahrtwindgeräuschs. Dadurch werden die Frequenzen abweichend stark gedämpft.
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Als charakteristische Spektren können verschiedene Fremdfahrzeugspektren von verschiedenen Fremdfahrzeugen mit dem Rauschspektrum verglichen werden, um das Geräusch zu erkennen. An Fremdfahrzeugen entstehen Fahrtwindgeräusche und Straßenzustandsgeräusche, die sich überlagern. Fremdfahrzeuge sind weiter entfernt von dem Ultraschallsensor, als die Geräuschquelle des Straßenzustandsgeräuschs des eigenen Fahrzeugs. Dadurch werden die hohen Frequenzen stärker gedämpft, als die niedrigen Frequenzen.
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Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
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Die Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei weder die Zeichnung noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 102 ist dazu ausgebildet, ein Verfahren gemäß dem hier vorgestellten Ansatz zum Erkennen eines in einem Empfangssignal 104 eines Ultraschallsensors 106 abgebildeten Geräuschs 108 auszuführen. Das Fahrzeug 100 weist mehrere Ultraschallsensoren 106 auf. Ein Ultraschallsensor 106 ist dazu ausgebildet, ein elektrisches Signal in ein Ultraschallsignal 110 zu wandeln und abzustrahlen. Weiterhin ist der Ultraschallsensor 106 dazu ausgebildet, ankommende Schallwellen in dem elektrischen Empfangssignal 104 abzubilden.
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Das Empfangssignal 104 bildet dabei Intensitätswerte der ankommenden Schallwellen über die Zeit ab. Die Schallwellen setzen sich aus an Objekten 112 reflektierten Echos 114 des zuvor ausgesendeten Ultraschallsignals 110 und Umgebungsgeräuschen zusammen. Die Echos 114 werden aufgezeichnet, wenn sie innerhalb eines Erfassungszeitraums nach dem Aussenden des Ultraschallsignals 110 am Ultraschallsensor 106 ankommen. Die Echos 114 weisen dabei im Wesentlichen eine Frequenz des ausgesendeten Ultraschallsignals 110 auf. Bei einem bewegten Objekt 112 kann die Frequenz des Echos 114 durch den Dopplereffekt um eine Dopplerverschiebung gegenüber der ausgesandten Frequenz verschoben sein.
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Zusätzlich zu den Echos 114, beziehungsweise auch wenn keine Echos 114 empfangen werden, sind in dem Empfangssignal 104 Geräusche 108 abgebildet. Die Geräusche 108 können schwache Echos 114 überdecken. Die Geräusche 108 weisen eine Vielzahl von Frequenzen beziehungsweise ein Frequenzspektrum auf. Das Frequenzspektrum der Geräusche 108 wird zumindest teilweise in dem Empfangssignal 104 abgebildet. Das Frequenzspektrum kann beispielsweise nur teilweise in dem Empfangssignal 104 abgebildet werden, wenn zumindest ein Teilbereich des Frequenzspektrums außerhalb eines Empfangsfrequenzbereichs des Ultraschallsensors 106 liegt.
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In einer Filtereinrichtung 116 der Vorrichtung 102 wird ein Rauschspektrum 118 des Empfangssignals 104 aus dem Empfangssignal 104 gefiltert. Dazu wird in einer Extraktionseinrichtung 119 der Filtereinrichtung 116 ein einen ersten Frequenzbereich umfassendes erstes Frequenzband 120 aus dem Empfangssignal 104 extrahiert und ein erster Rauschpegel 122 des ersten Frequenzbands 120 bestimmt. Weiterhin wird in der Extraktionseinrichtung 119 zumindest ein einen zweiten Frequenzbereich umfassendes zweites Frequenzband 124 extrahiert und ein zweiter Rauschpegel 126 des zweiten Frequenzbands 124 bestimmt. Die Rauschpegel 122, 126 repräsentieren beispielsweise je einen Mittelwert der Intensitätswerte der Frequenzen des jeweiligen Frequenzbands 120, 124.
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In einer Zusammenführungseinrichtung 128 der Filtereinrichtung 116 werden die Rauschpegel 122, 126 der Frequenzbänder 120, 124 zu dem Rauschspektrum 118 zusammengeführt.
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Dabei kann eine Auflösung des Rauschspektrums 118 durch eine größere Anzahl an Frequenzbändern 120, 124 und eine geringere Breite der Frequenzbänder 120, 124 erhöht werden.
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In einer Vergleichseinrichtung 130 der Vorrichtung 102 wird das Rauschspektrum 118 mit einem charakteristischen Spektrum 132 zumindest eines Geräuschs 108 verglichen, um das Geräusch 108 zu erkennen. Wenn das Geräusch 108 erkannt wird, wird eine Geräuschinformation 134 bereitgestellt.
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In einem Ausführungsbeispiel wird das Rauschspektrum 118 mit einer Vielzahl von unterschiedlichen charakteristischen Spektren 132 verglichen, die aus einer Datenbank 136 ausgelesen werden. Dabei wird das Rauschspektrum 118 über einen Mustervergleich der verschiedenen Rauschpegel 122, 126 der verschiedenen Frequenzbänder 120, 124 mit den charakteristischen Rauschpegeln der charakteristischen Frequenzbänder mit den charakteristischen Spektren 132 verglichen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird das Geräusch 108 beziehungsweise die im Empfangssignal 104 abgebildeten Anteile des Geräuschs 108 durch die Extraktionseinrichtung 119 der Filtereinrichtung 116 aus dem Empfangssignal 104 gefiltert und zur weiteren Verwendung für zumindest ein Fahrerassistenzsystem 138 bereitgestellt, wenn die Geräuschinformation 134 bereitgestellt wird.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Extraktionseinrichtung 119 auf je ein Frequenzband 120, 124 abstimmbar. Dann werden die Frequenzbänder 120, 124 mit den zugehörigen Rauschpegeln 122, 126 in kurzen Zeitschritten nacheinander extrahiert. In der Zusammenführungseinrichtung 128 wird das Rauschspektrum 118 über mehrere Zeitschritte zusammengeführt und bereitgestellt, wenn alle im Rauschspektrum enthaltenen Frequenzbänder 120, 124 extrahiert worden sind.
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In einem Ausführungsbeispiel wird das Geräusch 108 aufgrund einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug 100 und einer Geräuschquelle 140 des Geräuschs 108 durch die Dopplerverschiebung mit erhöhten oder abgesenkten Frequenzen an zumindest einem Ultraschallsensor 106 empfangen. Dadurch ist auch das Rauschspektrum 118 zumindest anteilig in Richtung höhere oder niedrigere Frequenzen verschoben. Eine Hüllkurve durch die einzelnen Rauschpegel 122, 126 des Rauschspektrums 118 ist um die Dopplerverschiebung gegenüber einer Hüllkurve durch die Pegel des charakteristischen Spektrums 132 verschoben. Die Hüllkurven weisen trotz der Dopplerverschiebung eine sehr ähnliche Form auf und der Vergleich kann in der Vergleichseinrichtung 130 ausgeführt werden. Während des Vergleichs wird die Dopplerverschiebung gemessen. Aus der Dopplerverschiebung kann die Relativgeschwindigkeit berechnet werden.
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In einem Ausführungsbeispiel werden für den Vergleich mit dem charakteristischen Spektrum 132 mehrere nacheinander aus Eingangssignalen 104 zu versetzten Zeitpunkten gefilterte Rauschspektren 118 verwendet. Falls in den Rausspektren 118 jeweils nur ein Teilbereich beziehungsweise ein Teil der Rauschlevel 122, 126 abgebildet ist, können die Rauschspektren 118 überlagert werden, um zusammen mit dem charakteristischen Spektrum 132 verglichen zu werden.
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Durch die nacheinander gefilterten Rauschspektren 118 kann auch eine Veränderung der Rauschspektren 118 über die Zeit beobachtet werden, beispielsweise wenn mehrere Geräusche 108 in dem Eingangssignal 104 überlagert abgebildet sind. Mit einer hohen Wahrscheinlichkeit werden sich die Geräusche 108 unterschiedlicher Geräuschquellen 140 über die Zeit verschieden verändern und können so voneinander unterschieden werden.
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Mit anderen Worten wird ein Verfahren zum optimierten Unterscheiden von Straßenzuständen und anderen Einflüssen unter Verwendung einer Spektralanalyse der Ultraschallrauschpegel vorgestellt.
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Ultraschallsensoren berechnen mit am Ende eines Messfensters erfassten Spannungsmesswerten einen Rauschpegel. Der Rauschpegel wird zusammen mit den erkannten Objekten dem Steuergerät zur Verfügung gestellt. Das Steuergerät kann anhand des Rauschpegels einschätzen, wie die Wahrscheinlichkeit für ein fälschlicherweise erkanntes Objekt ist.
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Der Straßenzustand kann anhand des Rauschpegels bestimmt werden. Die Einflüsse von Fahrtwind und anderen Fahrzeugen können von dem durch den Straßenzustand verursachten Rauschpegel unterschieden werden.
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Rauschpegel können in unterschiedlichen Frequenzbändern durch Anwahl des Frequenzbandes bestimmt werden.
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Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird die Unterscheidung zwischen Einflüssen des Fahrtwinds, von anderen Fahrzeugen und des Straßenzustands auf den Rauschpegel verbessert. Dadurch wird die Funktion der Nässeerkennung verbessert.
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Es werden Rauschpegel mehrerer Frequenzbänder innerhalb kurzer Zeit bzw. gleichzeitig gemessen und per Spektralanalyse aus den Rauschpegelunterschieden der unterschiedlichen Frequenzbänder auf den Beitrag der Einflüsse des Fahrtwinds, von anderen Fahrzeugen und des Straßenzustands geschlossen.
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Rauschen, das durch Wind entsteht hat ein anderes charakteristisches Spektrum als Rauschen, das durch Nasszischen entsteht. Auch elektrische Entladungen haben ein eigenes charakteristisches Spektrum. Um Vergleichsspektren zu erhalten werden Spektren von möglichen Rauschquellen vorab vermessen und gespeichert. Weiterhin werden Vergleichsspektren von möglichen Umgebungseinflüssen, wie Leitplanken, anderen Fahrzeugen, Betonmauern oder Bäumen vorab vermessen und die jeweiligen charakteristischen Spektren gespeichert.
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Generell werden hohe Frequenzen stärker über die Entfernung gedämpft als niedrige Frequenzen. Vom Spektrum des Rauschens, das weiter entfernt vom Sensor z.B. durch andere Fahrzeuge erzeugt wird, werden die hohen Frequenzbänder daher stärker gedämpft, als die niedrigen Frequenzbänder. Vom Spektrum des Rauschens, das direkt oder in unmittelbarer Nähe zum Sensor z.B. durch Fahrtwind entsteht, wird keines der Frequenzbänder maßgeblich gedämpft. Vom Spektrum des Rauschens, das in mittlerer Entfernung z.B. an den Rädern durch Nasszischen, Reifenrollgeräusche oder Windgeräusche im Radkasten des eigenen Fahrzeugs entsteht, werden die hohen Frequenzbänder ein wenig stärker gedämpft als die niedrigen Frequenzbänder. Das Rauschen, das durch Wind oder Wasser an entfernten Fahrzeugen entsteht, lässt sich daher gut von den Rauschquellen des eigenen Fahrzeugs unterscheiden, indem das Spektrum des Rauschsignals analysiert wird.
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Die charakteristischen Spektren von Rauschquellen, die sich relativ zu den Sensoren bewegen, sind durch den Dopplereffekt verschoben. Die Spektren von Windrauschen und Nasszischen von anderen Fahrzeugen, die sich dem Sensor nähern bzw. entfernen, werden daher in Richtung höherer bzw. niedrigerer Frequenzen verschoben. Rauschquellen von entgegenkommenden, überholten und überholenden Fahrzeugen sowie von stationären Objekten lassen sich daher ebenso gut von den Rauschquellen des eigenen Fahrzeugs unterscheiden, indem das Spektrum des Rauschsignals analysiert wird.
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Die Ultraschallsensoren die momentan für die Echoortung eingesetzt werden arbeiten im Bereich zwischen 43 kHz und 60 kHz, wobei je nach Modus nur ein Teil dieses Bereichs zum Senden genutzt wird und darum auch das Rauschen nur in dem jeweiligen Frequenzband berechnet wird. Darum können die Sensoren nach jeder Messung den Modus wechseln, um möglichst viele unterschiedliche Frequenzbänder innerhalb kürzester Zeit zu messen. Zum Beispiel wird zyklisch nacheinander in den Frequenzbändern 43 kHz bis 48 kHz, 48,5 kHz bis 53,5 kHz und 52 kHz bis 60 kHz gemessen.
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Für zukünftige Sensoren der kann auch eine gleichzeitige Bestimmung aller Frequenzbänder innerhalb eines Messfensters und unabhängig vom gewählten Modus möglich sein. Für die spektrale Auswertung können Verfahren, wie digitale Bandpassfilter oder Fourierspektren benutzt werden. Außerdem können gezielt in weiteren Frequenzbändern Rauschpegel gemessen werden, auch wenn bzw. gerade wenn in diesen Frequenzbändern keine Echos zu erwarten sind. So können z.B. auch Frequenzbänder unterhalb von 43 kHz und oberhalb von 60 kHz, vorzugsweise in einem Bereich von 10 kHz bis 100 kHz, auch im akustischen Bereich vermessen werden.
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Eine Auswertung oberhalb von 60 kHz ist besonders günstig um den Beitrag des Fahrtwindes besser bestimmen zu können während eine Auswertung unterhalb von 43 kHz besonders günstig ist, um weit entfernte Störgeräusche besser bestimmen zu können. Die Frequenzanalyse kann dabei mit einer relativ geringen Auflösung erfolgen. Einzelne Spektralbereiche können in Bändern zusammengefasst werden, vorzugsweise nicht mehr als 10. Aufgrund der begrenzten Bandbreite von Ultraschallwandlern ist es zudem vorteilhaft, wenn Mikrofone für die Auswertung mit hinzugezogen werden.
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Für jeden möglichen Straßenzustand (Feucht, Nass, Wasserbecken, Vereist, Schneematsch, Schnee, etc.), für alle Witterungseinflüsse (Regen, (Fahrt-)Wind, etc.) und für alle Störquellen (Auto, Motorrad, LKW, Kehrmaschine, Schienenfahrzeug, Leuchtstofflampe, etc.) ist dem Fahrzeug das Spektrum der zugehörigen Rauschpegel bekannt. Straßenzustand, Witterungseinflüsse und Störquellen können sich überlagern, wodurch sehr viele verschiedene überlagerte Spektren gemessen werden können. Eine eindeutige Zuordnung der aktuellen Situation (bestehend aus den Einflüssen aus Straßenzustand, Witterungseinflüssen und Störquellen) ist in der Regel nur schwer möglich, da mehrere Situationen zu ähnlichen oder gleichen überlagerten Spektren führen können. Allerdings ändern sich in der Regel nur einzelne oder wenige Einflüsse zur gleichen Zeit. Ausgehend von dem zuvor gemessenen überlagerten Spektrum und der daraus bestimmten Situation wird der Unterschied zum aktuell gemessenen überlagerten Spektrum bestimmt und möglichst einem einzigen geänderten Einfluss zugeordnet. Sollte das nicht möglich sein, dann wird versucht dem geänderten überlagerten Spektrum zwei oder mehr geänderte Einflüsse zuzuordnen. Die Klassifikation kann durch Verfahren, wie die Nutzung von künstlichen neuronalen Netzen insbesondere eines Convolutional Neural Networks erfolgen. Durch Auswertung dieses Spektrumverlaufs in Bezug auf die Fahrzeugposition (z. B. per GPS) können stationäre Rauschquellen auch von der Cloud durch die Fusion der Daten mehrerer Fahrzeuge bestimmt werden und die Funktionalität der einzelnen Fahrzeuge verifiziert (diagnostiziert) werden.
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Die Straßenzustände, Witterungseinflüsse und Störquellen lassen sich besser voneinander unterscheiden. Weiterhin können kurze feuchte, nasse oder überschwemmte Straßenabschnitte zuverlässiger erkannt werden. Der Reifenzustand bzw. die Profiltiefe kann besser bestimmt werden. Wind und Windrichtung können besser bestimmt werden. Die Regenmenge kann besser bestimmt werden.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
