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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Unterbodenbereichs unterhalb eines Fahrzeugs, bei welchem mit einer ersten Gruppe von Ultraschallsensoren ausgehend von einer ersten Seite an dem Unterboden des Fahrzeugs und mit einer zweiten Gruppe von Ultraschallsensoren ausgehend von einer zur ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite an dem Unterboden Ultraschallsignale in den Unterbodenbereich ausgesendet werden und in dem Unterbodenbereich reflektierte Ultraschallsignale empfangen werden, wobei anhand der ausgesendeten und/oder empfangenen Ultraschallsignale ein Vorhandensein eines Objekts in dem Unterbodenbereich erkannt wird. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Ultraschallsensorvorrichtung.
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Zur Überwachung eines Unterbodenbereichs unterhalb eines Unterbodens eines Fahrzeugs sind aus dem Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten bekannt. Neben Kamera-basierten Lösungen, die insbesondere in schlecht ausgeleuchteten Parkhäusern oder bei Nacht an ihre Grenzen stoßen, sind auch Infrarot-basierte Lösungen möglich. Wie bei Kameras können auch bei diesen Systemen jedoch hohe Leistungseinbußen durch Verschmutzung oder Beschädigung der Sensorhülle auftreten. Die Verwendung von Ultraschallsensoren bietet eine kostengünstige Möglichkeit, um den Unterbodenbereich zu überwachen. Störgrößen wie eine nicht ausreichende Beleuchtung beziehungsweise schlechte Lichtverhältnisse oder ähnliches treten hier nicht auf. Die Reichweite der Ultraschallsensoren ist prinzipiell auch für die Überwachung des Unterbodenbereichs ausreichend.
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Bisherige Systeme mit Ultraschallsensoren nutzen beispielsweise acht Ultraschallsensoren, um die Bereiche vor und hinter den Rädern abzudecken. Dabei wird für jeden Bereich ein separater Ultraschallsensor benötigt. Durch die Möglichkeit, dass das Fahrzeug sowohl vorwärts als auch rückwärts bewegt wird, ist es erforderlich, acht Ultraschallsensoren zu verbauen. Dieser Aufbau hat mehrere Nachteile. Zum einen ist die Anzahl der Ultraschallsensoren derart hoch, dass die Systemkosten vergleichbar mit anderen Sensorlösung sind und somit einer der Vorteile von Ultraschallsystemen nicht mehr vorhanden ist. Zum anderen benötigt die Anordnung von vielen Ultraschallsensoren auch eine starke Veränderung des Unterbodens. Weiterhin sind insbesondere die Ultraschallsensoren, die in Fahrtrichtung hinter den Rädern angeordnet sind, stark von Verschmutzung und Steinschlägen betroffen. Als letzter Nachteil einer solchen Anordnung sind die Einbauwinkel zu nennen. Dadurch, dass die Ultraschallsensoren typischerweise in diesen Bereichen relativ steil eingebaut werden müssen und damit direkt den Boden beleuchten, müssen Objekte im Ultranahbereich des Ultraschallsensors, beispielsweise in Abständen kleiner als 30 cm, detektiert werden. Dies ist mit herkömmlichen Ultraschallsensoren typischerweise nicht direkt möglich.
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Mit herkömmlichen Ultraschallsensoren können typischerweise direkte und indirekte Messungen durchgeführt werden bei denen das Objekt mehr als 30 cm vom Sensor selbst entfernt ist. Als direkte Messung wird im Folgenden eine Messung bezeichnet, bei der ein Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal aussendet und derselbe Ultraschallsensor dieses Ultraschallsignal auch wieder empfängt. Im Gegensatz dazu ist eine indirekte Messung eine solche, bei welcher ein Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal aussendet und ein anderer Ultraschallsensor dieses empfängt.
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In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 10 2017 111 932 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Hierbei wird ein Ultraschallsignal in einen Bodenbereich unterhalb des Fahrzeugs ausgesendet und ein Ultraschallsignal aus dem Bodenbereich empfangen. Hierbei wird das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung ausgesendet und das von dem ersten Ultraschallsensor ausgesendete und an einer Fahrbahnoberfläche in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal wird mit einem zweiten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung empfangen. Hierbei können die Ultraschallsensoren symmetrisch zu einer Längsachse des Fahrzeugs angeordnet sein. Beispielsweise können 12 Ultraschallsensoren verwendet werden.
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Die Überwachung des Unterbodenbereichs ist für autonomes Parken eine essentielle Funktionalität. Eine kosteneffiziente Realisierung dieser Funktion ist prinzipiell mit Ultraschallsensoren möglich, mit bisherigen Systemkonzepten jedoch nicht umsetzbar. Um auch Trajektorien, beispielsweise bei starken Lenkeinschlag beim Losfahren abzudecken, sodass auch hier eine ausreichende Abdeckung des Unterbodenbereichs realisiert werden kann, ist es zusätzlich nicht ausreichend, nur die Bereiche vor und hinter den Rädern abzudecken. Ein Systemkonzept, welches sowohl den gesamten Unterbodenbereich abdeckt, als auch kosteneffizient realisierbar ist, ist somit notwendig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Überwachung eines Unterbodenbereichs unterhalb eines Fahrzeugs mithilfe einer Ultraschallsensorvorrichtung der eingangs genannten Art kostengünstiger und dennoch zuverlässig durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Überwachen eines Unterbodenbereichs unterhalb eines Fahrzeugs. Bei dem Verfahren werden mit einer ersten Gruppe von Ultraschallsensoren ausgehend von einer ersten Seite an dem Unterboden des Fahrzeugs und mit einer zweiten Gruppe von Ultraschallsensoren ausgehend von einer zur ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite an dem Unterboden des Fahrzeugs Ultraschallsignale in den Unterbodenbereich ausgesendet und in dem Unterbodenbereich reflektierte Ultraschallsignale werden empfangen. Ferner wird anhand der ausgesendeten und/oder empfangenen Ultraschallsignale ein Vorhandensein eines Objekts in dem Unterbodenbereich erkannt. Dabei ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe die Ultraschallsignale ausgehend von jeweiligen Einbaupositionen, welche bezogen auf einer Längsachse des Fahrzeugs nicht symmetrisch zu jeweiligen Einbaupositionen der Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe sind, aussenden und/oder empfangen.
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Mithilfe des Verfahrens soll der Unterbodenbereich unterhalb des Fahrzeugs überwacht werden. Dieser Unterbodenbereich kann sich bevorzugt von der Fahrbahnoberfläche, auf welcher sich das Fahrzeug aktuell befindet, bis zu einem Unterboden des Fahrzeugs erstrecken. Somit kann beispielsweise überprüft werden, ob sich ein Objekt in dem Unterbodenbereich befindet. Das Verfahren kann mit einer Ultraschallsensorvorrichtung durchgeführt werden. Diese Ultraschallsensorvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren. Mit zumindest einem der Ultraschallsensoren kann das Ultraschallsignal in dem Unterbodenbereich ausgesendet werden. Dieses ausgesendete Ultraschallsignal, welches gegebenenfalls am Boden beziehungsweise der Fahrbahnoberfläche und/oder dem Unterboden des Fahrzeugs reflektiert wird, kann dann mit dem gleichen Ultraschallsensor oder einem anderen Ultraschallsensor empfangen werden. Die jeweiligen Ultraschallsensoren können eine Membran aufweisen, die mit einem Wandlerelement, insbesondere einem piezoelektrischen Element, zu mechanischen Schwingungen angeregt werden kann. Hierdurch kann das Ultraschallsignal ausgesendet werden. Zum Empfangen des Ultraschallsignals kann die Schwingung der Membran, die durch das Ultraschallsignal bewirkt wird, mit dem Wandlerelement erfasst werden und in Form eines Sensorsignals ausgegeben werden. Dabei werden mit der Ultraschallsensorvorrichtung fortlaufend Messungen durchgeführt. Bei jeder der Messungen wird das Ultraschallsignal ausgesendet und das Ultraschallsignal wieder empfangen. Anhand des empfangenen Ultraschallsignals wird jeweils ein Sensorsignal bestimmt. Dabei kann das jeweilige Sensorsignal ein Rohsignal sein. Das Sensorsignal kann auch ein Rohsignal sein, welches entsprechend gefiltert und/oder verstärkt wird. Darüber hinaus kann das Sensorsignal ein Einhüllende oder Hüllkurve des gegebenenfalls verstärkten und/oder gefilterten Rohsignals sein.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe die Ultraschallsignale ausgehend von jeweiligen Einbaupositionen, welche bezogen auf einer Längsachse des Fahrzeugs nicht symmetrisch zu jeweiligen Einbaupositionen der Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe sind, aussenden und/oder empfangen. Die Ultraschallsensoren auf der einen Seite des Fahrzeugs und die Ultraschallsensoren auf der anderen Seite des Fahrzeugs sind also bezüglich der Längsachse des Fahrzeugs nicht achsensymmetrisch zueinander angeordnet. Die jeweiligen Ultraschallsensoren können jeweils an dem Unterboden des Fahrzeugs angeordnet werden. Dabei können die Ultraschallsensoren jeweils an den Seitenbereichen des Fahrzeugs angeordnet werden, wobei die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe an der ersten Seite angeordnet werden und die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe an der zweiten Seite angeordnet werden. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe können in Fahrzeuglängsrichtung einen Abstand zueinander aufweisen, welcher dem Abstand zwischen den Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe in Fahrzeuglängsrichtung entspricht. Ferner können die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe zu den Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe in Fahrzeuglängsrichtung einen Versatz aufweisen. Mit anderen Worten können die Ultraschallsensoren in einem Zick-Zack-Muster angeordnet werden. Hierdurch kann im Vergleich zu einer symmetrischen Anordnung der Ultraschallsensoren eine verbesserte Abdeckung des Unterbodenbereichs ermöglicht werden. Des Weiteren kann diese Abdeckung mit einer geringen Anzahl von Ultraschallsensoren erreicht werden. Insgesamt kann somit die Überwachung des Unterbodenbereichs auf kostengünstige Weise und dennoch zuverlässig erfolgen.
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Bevorzugt werden die Ultraschallsignale mit zwei Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und mit zwei Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe ausgesendet und/oder empfangen. Die erste Gruppe kann also genau zwei Ultraschallsensoren aufweisen und die zweite Gruppe kann genau zwei Ultraschallsensoren aufweisen. Die vorgeschlagene Lösung besteht darin eine bestimmte Anordnung aus vier Ultraschallsensoren für die komplette Abdeckung des Unterbodenbereichs mithilfe von vier Ultraschallsensoren zu verwenden. Dazu werden die vier Ultraschallsensoren in dem Zick-Zack-Muster angeordnet. Durch die geringe Anzahl an Ultraschallsensoren können Kosten eingespart werden. Zudem ist der Unterboden nicht beziehungsweise nur in geringem Umfang anzupassen.
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In einer weiteren Ausführungsform wird mit zumindest einem Ultraschallsensor der ersten Gruppe und/oder der zweiten Gruppe eine direkte Messung durchgeführt, wobei bei der direkten Messung das Ultraschallsignal mit dem zumindest einen Ultraschallsensor ausgesendet wird und wieder empfangen wird. Bei der direkten Messung wird der zumindest eine Ultraschallsensor beziehungsweise der gleiche Ultraschallsensor sowohl als Sender als auch Empfänger verwendet. Hierbei kann das von dem Ultraschallsensor ausgesendete Ultraschallsignal den dem Boden beziehungsweise der Fahrbahnoberfläche reflektiert werden und wieder von dem gleichen Ultraschallsensor empfangen werden. Mit dem Ultraschallsensor kann anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Sensorsignal erzeugt werden. Für den Fall, dass sich ein Objekt in dem Unterbodenbereich und in dem Erfassungsbereich des Sensors befindet, ergibt sich ein anderes Sensorsignal als für den Fall, dass der Unterbodenbereich frei von Objekten ist. Die direkten Messungen können insbesondere mit allen Ultraschallsensoren durchgeführt werden. Somit kann bereits zumindest ein überwiegender Teil des Unterbodenbereichs überwacht werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird mit den Ultraschallsensoren eine indirekte Messung durchgeführt, bei welcher mit zumindest einem der Ultraschallsensoren das Ultraschallsignal ausgesendet wird und mit zumindest einem weiteren der Ultraschallsensoren das Ultraschallsignal empfangen wird. In diesem Fall wird ein Ultraschallsensor als Sender verwendet und zumindest ein weiterer Ultraschallsensor wird als Empfänger verwendet. Auch durch die indirekte Messung, durch welche quasi eine Lichtschranke nachgebildet wird, können Objekte in dem Unterbodenbereich erkannt werden. Dabei kann jeder der Ultraschallsensor als Sender verwendet werden und die jeweils anderen Ultraschallsensoren als Empfänger. Die indirekten Messungen können alternativ zu den direkten Messungen verwendet werden. Insbesondere ist es aber vorgesehen, dass sowohl direkte als auch indirekte Messungen durchgeführt werden. Dabei können nicht nur Signale zwischen zwei diagonal benachbarten Sensoren ausgewertet werden, sondern idealerweise auch zwischen allen anderen. Damit vergrößert sich der Abdeckungsbereich. Außerdem ergeben sich in vielen Bereichen Mehrfach-Abdeckungen, mit denen die Zuverlässigkeit des Verfahrens deutlich verbessert werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform wird anhand eines empfangenen Ultraschallsignals ein Referenzsignal bestimmt und zum Überprüfen des Vorhandenseins des Objekts in dem Unterbodenbereich wird ein zu einem späteren Zeitpunkt empfangenes Ultraschallsignal mit dem Referenzsignal verglichen wird. Zur Detektion kann hier neben einer konventionellen Echo-Detektion mit den Sensoren, auch der Vergleich mit einer Referenzmessung genutzt werden. Eine Einschränkung auf ein bestimmtes Verfahren ist durch die Anordnung nicht gegeben. Anhand eines empfangenen Ultraschallsignals kann mit einem der Ultraschallsensoren ein Sensorsignal erzeugt werden. Dabei wird bei einer ersten Messung anhand des hierbei bestimmten ersten Sensorsignals das Referenzsignal bestimmt. Dieses Referenzsignal kann entsprechend gespeichert werden und dient als Referenz für nachfolgende Messungen. Bei einer zweiten Messung, welche zeitlich auf die erste Messung folgt, kann dann das zweite Sensorsignal bestimmt werden. Um zu überprüfen, ob sich ein Objekt in dem Unterbodenbereich befindet, kann das zweite Sensorsignal mit dem Referenzsignal verglichen werden. Dabei können Referenzsignale für die direkten Messungen und/oder die indirekten Messungen bestimmt werden. Zudem kann - je nach Ausgestaltung der Messung - überprüft werden, ob das zweite Sensorsignal das Referenzsignal überschreitet oder ob das zweite Sensorsignal das Referenzsignal unterschreitet. Hierdurch kann eine Abweichung der aktuellen Messung beziehungsweise der zweiten Messung von der Referenz festgestellt werden und gegebenenfalls darauf geschlossen werden, dass sich ein Objekt in dem Unterbodenbereich befindet.
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Weiterhin ist vorteilhaft, wenn das Referenzsignal nach einem Abstellen des Fahrzeugs bestimmt wird und der Vergleich des empfangenen Ultraschallsignals mit dem Referenzsignal vor einer Weiterfahrt des Fahrzeugs durchgeführt wird. Bevorzugt wird also die erste Messung nach einem Abstellen des Fahrzeugs durchgeführt und die zweite Messung wird vor einer Weiterfahrt des Fahrzeugs durchgeführt. Bei dem Abstellen kann das Fahrzeug beispielsweise auf einer entsprechenden Stellfläche oder einer Parkfläche abgestellt werden. Wenn das Fahrzeug zu dieser Stellfläche bewegt wird und auf dieser abgestellt wird, kann davon ausgegangen werden, dass sich kein Objekt in dem Unterbodenbereich befindet, da das Fahrzeug zuvor über diesen Bereich bewegt wurde. Somit beschreibt das erste Sensorsignal den Zustand, in dem sich kein Objekt in dem Unterbodenbereich befindet. Zu diesem Zeitpunkt kann dann die Referenz beziehungsweise das Referenzsignal bestimmt werden. Die zweite Messung kann dann vor der Weiterfahrt beziehungsweise Abfahrt des Fahrzeugs durchgeführt werden. Hier kann dann anhand des Vergleichs des zweiten Sensorsignals mit dem Referenzsignal überprüft werden, ob sich ein Objekt in dem Unterbodenbereich befindet.
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Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst eine Recheneinrichtung sowie eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgebildet. Die Ultraschallsensoren können beispielsweise an verschiedenen Einbaupositionen an dem Unterboden des Fahrzeugs in der zuvor beschriebenen Zick-Zack-Anordnung montiert werden. Mit der Ultraschallsensorvorrichtung können grundsätzlich direkte Messungen und auch indirekte Messungen durchgeführt werden. Die Recheneinrichtung kann einen Prozessor aufweisen. Die Recheneinrichtung kann durch ein elektronisches Steuergerät (Electronic Control Unit) des Fahrzeugs gebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung durch eine integriere Sensorelektronik des Ultraschallsensors gebildet ist. Diese Sensorelektronik kann als anwendungsspezifische integrierte Schaltung ausgebildet sein.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung kann Teil eines Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs sein. Dabei kann das Fahrerassistenzsystem bevorzugt dazu ausgelegt sein, eine Warnung an den Fahrer beziehungsweise Nutzer des Fahrzeugs abzugeben, falls erkannt wird, dass sich ein Objekt in dem Unterbodenbereich befindet. Es kann auch vorgesehen sein, dass mittels des Fahrerassistenzsystems eine Weiterfahrt beziehungsweise ein Anfahren des Fahrzeugs unterbunden wird, sobald ein Objekt in dem Unterbodenbereich erkannt wird.
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Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Dabei ist eine erste Gruppe von Ultraschallsensoren auf einer ersten Seite an einem Unterboden des Fahrzeugs angeordnet und eine zweite Gruppe von Ultraschallsensoren ist an einer der ersten Seite gegenüberliegenden, zweiten Seite an dem Unterboden des Fahrzeugs angeordnet. Ferner sind die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe an jeweiligen Einbaupositionen angeordnet, welche bezogen auf eine Längsachse des Fahrzeugs nicht symmetrisch zu jeweiligen Einbaupositionen der Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe sind.
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Das Fahrzeug kann insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet sein. Ein Vorteil besteht darin, dass die Ultraschallsensoren an der Außenseite des Unterbodens angebracht werden können. Dies ist insbesondere bei Hybrid- und Elektromobilen ein entscheidender Vorteil, da sich typischerweise die Batterie im inneren Bereich des Unterbodens befindet und somit kein Bauraum für zusätzliche Sensorik vorhanden ist.
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Bevorzugt weist die erste Gruppe zwei Ultraschallsensoren auf und die zweite Gruppe weist zwei Ultraschallsensoren auf. Die vorgeschlagene Lösung bietet somit eine System-Anordnung mit nur vier Ultraschallsensoren. Dies bedeutet zum einen deutlich reduzierten Aufwand an Sensoren und damit Hardwarekosten. Zum anderen werden durch die reduzierte Anzahl an Sensoren auch die Änderungen am Unterboden reduziert. Des Weiteren verringert sich die Auswerte- und Messzeit durch die reduzierte Anzahl an Ultraschallsensoren, da weniger Sensoren abgefragt werden müssen.
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In einer Ausgestaltung ist ein erster Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung, der zur ersten Gruppe gehört, in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet, ein zweiter Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung, der zur ersten Gruppe gehört, ist in einem Bereich einer hinteren Tür des Fahrzeugs angeordnet, ein dritter Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung, der zur zweiten Gruppe gehört, ist in einem Bereich einer vorderen Tür des Fahrzeugs angeordnet und ein vierter Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung, der zur zweiten Gruppe gehört, ist in einem Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet. Der erste Ultraschallsensor kann in einer Ecke des Frontbereichs angeordnet sein. Der erste Ultraschallsensor kann so ausgerichtet sein, dass die Hauptstrahlrichtung diagonal zu der gegenüberliegenden Seite hin verläuft. Der vierte Ultraschallsensor kann in der gegenüberliegenden Ecke des ersten Ultraschallsensors angeordnet sein. Auch der vierte Ultraschallsensor kann so ausgerichtet sein, dass seine Hauptstrahlrichtung diagonal zu der gegenüberliegenden Seite hin verläuft. Der zweite Ultraschallsensor kann in dem Bereich der hinteren Tür des Fahrzeugs beziehungsweise in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs vor dem hinteren Rad des Fahrzeugs angeordnet sein. Dabei kann die Hauptstrahlrichtung des zweiten Ultraschallsensors im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufen. Der dritte Ultraschallsensor kann in dem Bereich der vorderen Tür des Fahrzeugs beziehungsweise in Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs hinter dem vorderen Rad des Fahrzeugs angeordnet sein. Auch die Hauptstrahlrichtung des dritten Ultraschallsensors kann im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerachse verlaufen. Durch diese Zick-Zack-Anordnung kann eine komplette oder zumindest überwiegende Abdeckung des Unterbodenbereichs erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Ultraschallsensoren derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass sich ein Erfassungsbereich von jedem der Ultraschallsensoren mit einem Erfassungsbereich zumindest eines weiteren der Ultraschallsensoren bereichsweise überlappt. Die Erfassungsbereiche beschreiben diejenigen Bereiche, in welchen mit den Ultraschallsensoren Objekte erfasst werden können. Durch geeignete Ausrichtung der Ultraschallsensoren kann jeder Sensor für sich einen gewissen Teil des Unterbodens abdecken. Zur Ausrichtung gehören sowohl der Winkel relativ zum Boden (Pitch) als auch der Winkel der Ultraschallsensoren zueinander (Yaw). Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bereits durch direkte Messungen mit den jeweiligen Ultraschallsensoren der Unterbodenbereich zumindest überwiegend abgedeckt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch diese Anordnung die Möglichkeit besteht, indirekte Signalwege (von einem Ultraschallsensor zu einem anderen) auszuwerten, was die Detektion deutlich verbessert, da zusätzliche Bereiche abgedeckt werden können und andere Bereich mehrfach abgedeckt werden.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Fahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein Fahrzeug, welches eine Ultraschallsensorvorrichtung zur Überwachung eines Unterbodenbereichs unterhalb des Fahrzeugs aufweist, wobei die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren umfasst; und
- 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung der Ultraschallsensoren an einem Unterboden des Fahrzeugs.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1 von einer Rückseite. Das Fahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2 sowie eine Ultraschallsensorvorrichtung 3. Mithilfe der Ultraschallsensorvorrichtung 3 kann ein Unterbodenbereich 6 unterhalb des Fahrzeugs 1 überwacht werden. Insbesondere kann mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 3 überprüft werden, ob sich ein Objekt 7 in dem Unterbodenbereich 6 befindet.
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Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 umfasst eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren 4a, 4b, 4c und 4d. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 vier Ultraschallsensoren 4a bis 4d, wobei die Anordnung der Ultraschallsensoren 4a bis 4d nachfolgend näher erläutert wird. Dabei sind die Ultraschallsensoren 4a bis 4d an einem Unterboden 8 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4a bis 4d kann ein Ultraschallsignal in den Unterbodenbereich 6 ausgesendet werden. Zudem kann mit den Ultraschallsensoren 4a bis 4d ein in dem Unterbodenbereich reflektiertes Ultraschallsignal empfangen werden.
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Dabei können mit den Ultraschallsensoren 4a bis 4d oder zumindest einem der Ultraschallsensoren 4a bis 4d direkte Messungen durchgeführt werden. Bei einer direkten Messung wird mit einem der Ultraschallsensoren 4a bis 4d das Ultraschallsignal ausgesendet. Dieses ausgesendete Ultraschallsignal wird dann an einem Boden 9 beziehungsweise einer Fahrbahnoberfläche, auf welcher sich das Fahrzeug 1 aktuell befindet, reflektiert und gelangt wieder zu dem gleichen Ultraschallsensor 4a bis 4d zurück. Zudem können indirekte Messungen durchgeführt werden. Hierbei wird das Ultraschallsignal mit einem der Ultraschallsensoren 4a bis 4d ausgesendet und das Ultraschallsignal wird mit zumindest einem weiteren der Ultraschallsensoren 4a bis 4d empfangen.
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Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 eine elektronische Recheneinrichtung 5, welche zur Datenübertragung mit dem Ultraschallsensor 4 verbunden ist. Mit der Recheneinrichtung 5 kann der Ultraschallsensor 4 zum Aussenden des Ultraschallsignals angesteuert werden. Zudem kann das Sensorsignal von dem Ultraschallsensor 4 an die Recheneinrichtung 5 übertragen werden. Die Recheneinrichtung 5 kann beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät (ECU - Electronic Control Unit) gebildet sein.
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Mithilfe des Fahrerassistenzsystems 2 kann das Fahrzeug 1 zumindest teilautonom manövriert werden. Um mit dem Fahrerassistenzsystem 2 ein automatisches Anfahren zu ermöglichen, ist es notwendig, den Unterbodenbereich 6 unterhalb des Fahrzeugs 1 zu überwachen oder sicherzustellen, dass sich kein Objekt 7 in dem Unterbodenbereich 6 befindet. Möglicherweise können sich Objekte 7 in Form von Tieren oder Kinder unter dem Fahrzeug 1 befinden und es kann auch der Fall sein, dass sich Objekte 7 in Form von Gegenständen unter dem Fahrzeug 1 befinden, die das Fahrzeug 1 beim Anfahren beschädigen können.
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Vorliegend ist nun vorgesehen, dass mit der Ultraschallsensorvorrichtung 3 zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Messung durchgeführt wird. Diese erste Messung kann durchgeführt werden, bevor das Fahrzeug 1 abgestellt wird. Auf Grundlage der ersten Messung beziehungsweise eines ersten Sensorsignals kann dann ein Referenzsignal bestimmt werden. Zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere vor einer Abfahrt des Fahrzeugs 1, kann dann eine zweite Messung durchgeführt werden und hierbei ein zweites Sensorsignal bestimmt werden. Dieses zweite Sensorsignal kann dann mit dem Referenzsignal verglichen werden. Auf diese Weise kann überprüft werden, ob sich ein Objekt 7 in dem Unterbodenbereich 6 befindet.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung den Unterboden 8 des Fahrzeugs 1 sowie die Anordnung der Ultraschallsensoren 4a bis 4d. Hierbei ist zu erkennen, dass die Ultraschallsensoren 4a bis 4d in eine erste Gruppe G1 und in eine zweite Gruppe G2 eingeteilt sind. Die Ultraschallsensoren 4a und 4b der ersten Gruppe G1 sind auf einer ersten Seite 10 des Fahrzeugs 1 angeordnet und die Ultraschallsensoren 4c und 4d der zweiten Gruppe G2 sind auf einer der ersten Seite 10 gegenüberliegenden, zweiten Seite 11 angeordnet. Dabei ist ein erster Ultraschallsensor 4a an einer ersten Einbauposition P1 angeordnet, ein zweiter Ultraschallsensor 4b ist an einer zweiten Einbauposition P2 angeordnet, ein dritter Ultraschallsensor 4c ist an einer dritten Einbauposition P3 angeordnet und ein vierter Ultraschallsensor 4d ist an einer vierten Einbauposition P4 angeordnet. Dabei sind die Ultraschallsensoren 4a bis 4d derart angeordnet, dass die Einbaupositionen P1, P2 der Ultraschallsensoren 4a, 4b der ersten Gruppe G1 bezüglich einer Längsachse L des Fahrzeugs 1 nicht symmetrisch beziehungsweise nicht achsensymmetrisch zu den Einbaupositionen P3, P4 der Ultraschallsensoren 4c, 4d der zweiten Gruppe G2 sind.
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In dem vorliegenden Beispiel ist der erste Ultraschallsensor 4a in einem Frontbereich 12 des Fahrzeugs 1 angeordnet. Der zweite Ultraschallsensor 4b ist in einem Bereich einer hinteren Tür des Fahrzeugs 1 beziehungsweise bezogen auf eine Vorwärtsfahrtrichtung vor einem hinteren Rad des Fahrzeugs 1 angeordnet. Der dritte Ultraschallsensor 4c ist in einem Bereich einer vorderen Tür des Fahrzeugs 1 beziehungsweise bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung hinter einem vorderen Rad des Fahrzeugs 1 angeordnet. Der vierte Ultraschallsensor 4d ist einem Heckbereich 13 des Fahrzeugs 1 angeordnet.
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Es ist also vorgesehen, dass sich die Ultraschallsensoren 4a bis 4d in einer Zick-Zack-Anordnung befinden. Das bedeutet, dass sich zwei benachbarte Ultraschallsensoren 4a bis 4d jeweils auf der gegenüberliegenden Seite 10, 11 des Fahrzeugs 1 befinden. Ob der vordere Ultraschallsensor 4a dabei links oder rechts am Fahrzeug 1 eingebaut wird, ist nicht entscheidend solange die anderen Ultraschallsensoren 4b bis 4d entsprechend eingebaut werden. In der Anordnung ist ersichtlich, dass die Ultraschallsensoren 4a bis 4d sowohl direkte Messungen als auch indirekte Messungen ermöglichen.
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Zudem sind Erfassungsbereiche E1 bis E4 der jeweiligen Ultraschallsensoren 4a bis 4d dargestellt. In den jeweiligen Erfassungsbereichen E1 bis E4 können mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4a bis 4d bei direkten Messungen Objekte 7 erfasst werden. Die Erfassungsbereiche E1 bis E4 sind vorliegend durch Kreisbögen angenähert. Wie anhand der Erfassungsbereiche E1 bis E4 zu erkennen ist, ist bereits durch direkte Messungen eine ausreichende Abdeckung des gesamten Unterbodens 8 mit lediglich vier Ultraschallsensoren 4a bis 4d gegeben. Indirekte Messungen sind dennoch vorteilhaft, um die Zuverlässigkeit und Sensitivität der Ultraschallsensorvorrichtung 3 zu verbessern. Aufgrund der Fahrzeugabmessungen und der typischen Reichweite von Ultraschallsensoren 4a bis 4d können dabei Signalen zwischen allen Ultraschallsensoren 4a bis 4d ausgetauscht werden. Dadurch ergibt sich eine deutliche Verbesserung der Performanz der Abdeckung.
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Weitere Verbesserungen der Sensitivität können zum Beispiel durch geeignete Signalverarbeitung oder Messansätze erzeugt werden. Dabei bieten sich - wie zuvor erläutert - generell Referenz-basierte Algorithmen an, die beim Abstellen des Fahrzeugs 1 eine Referenz aufnehmen und beim Starten des Fahrzeugs 1 aktuelle Messungen mit der Referenz vergleichen. Dies ist sowohl für die direkten als auch für die indirekten Echos möglich. In Kombination mit derartigen Algorithmen kann mit dem beschriebenen Systemkonzept eine kosteneffiziente und zuverlässige Unterboden-Überwachung auf Basis von Ultraschallsensoren 4a bis 4d erreicht werden.
