DE102019127859A1 - Determining the position of an object using ultrasound - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Objekts (22) relativ zu einem Fahrzeug (10) mittels Ultraschallstrahlung, aufweisend die Verfahrensschritte:a) Emittieren von Ultraschallstrahlung auf ein in einem Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors (16) befindliches Objekt (22) zu einem Zeitpunkt t1, wenn sich das Fahrzeug (10) an einer ersten Position relativ zu dem Objekt (22) befindet;b) Detektieren von in Verfahrensschritt a) emittierter und von dem Objekt (22) reflektierter Ultraschallstrahlung;c) Emittieren von Ultraschallstrahlung auf das Objekt (22) zu einem Zeitpunkt t2, wobei t2 nach t1 liegt, und wobei sich das Fahrzeug (10) an einer zu der ersten Position verschiedenen zweiten Position relativ zu dem Objekt (22) befindet;d) Detektieren von in Verfahrensschritt c) emittierter und von dem Objekt (22) reflektierter Ultraschallstrahlung;e) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Amplitudeder in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Ultraschallstrahlung; undf) Bestimmen des Winkels und/oder der Position des Objekts (22) relativ zu dem Fahrzeug (10) basierend auf einem Vergleich des winkelabhängigen Amplitudenverlaufs der in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Ultraschallstrahlung.The present invention relates to a method for determining the position of an object (22) relative to a vehicle (10) by means of ultrasonic radiation, comprising the method steps: a) emitting ultrasonic radiation onto an object (22) located in a detection area of an ultrasonic sensor (16) at a point in time t1, when the vehicle (10) is at a first position relative to the object (22); b) detecting ultrasonic radiation emitted in method step a) and reflected by the object (22); c) emitting ultrasonic radiation onto the object ( 22) at a point in time t2, where t2 is after t1, and where the vehicle (10) is at a second position relative to the object (22) that is different from the first position; d) detection of and of emitted in method step c) the object (22) reflected ultrasound radiation; e) recording a time profile of the amplitude of the in method step b) and in method step d) detected ultrasonic radiation; andf) determining the angle and / or the position of the object (22) relative to the vehicle (10) based on a comparison of the angle-dependent amplitude curve of the ultrasonic radiation detected in method step b) and in method step d).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Positionsbestimmung eines Objekts mittels Ultraschall. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, durch welches die Position eines Objekts relativ zu einem Fahrzeug mittels Ultraschall bestimmbar ist, sowie eine Verwendung dieses Verfahrens im Rahmen eines Parkunterstützungsverfahrens oder Rangierunterstützungsverfahrens. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrunterstützungssystem, durch welches ein derartiges Verfahren ausführbar ist.The present invention relates to the determination of the position of an object by means of ultrasound. The present invention relates in particular to a method by which the position of an object relative to a vehicle can be determined by means of ultrasound, and to the use of this method in the context of a parking assistance method or maneuvering assistance method. The present invention also relates to a driving assistance system by means of which such a method can be carried out.
Die Verwendung von Ultraschallsensoren für Fahrunterstützungssysteme von Fahrzeugen ist umfänglich bekannt. Derartige Sensoren sind beispielsweise an Stoßfängern des Fahrzeugs angeordnet und zur Detektion der Umgebung des Fahrzeugs ausgebildet. Die durch die Ultraschallsensoren erfassten Daten können beispielsweise einem Fahrunterstützungssystem bereitgestellt werden.The use of ultrasonic sensors for driving support systems of vehicles is well known. Such sensors are arranged, for example, on the bumpers of the vehicle and are designed to detect the surroundings of the vehicle. The data recorded by the ultrasonic sensors can be made available to a driving support system, for example.
Problematisch bei Ultraschallsensoren kann es sein, dass aufgrund des sogenannten time-of-flight Messprinzips derartiger Sensoren in herkömmlicher Weise nur der radiale Abstand von Objekten bestimmt werden kann. Für viele Anwendungen wäre jedoch eine genauere Positionsbestimmung, insbesondere hinsichtlich der x-y-Position, hilfreich. Gemäß Verfahren aus dem Stand der Technik kann dies etwa durch Trilateration mehrerer Sensoren ermittelt werden.A problem with ultrasonic sensors can be that, due to the so-called time-of-flight measuring principle of such sensors, only the radial distance from objects can be determined in a conventional manner. For many applications, however, a more precise position determination, in particular with regard to the x-y position, would be helpful. According to methods from the prior art, this can be determined, for example, by trilaterating several sensors.
Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen können noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbesondere hinsichtlich einer einfachen und effektiven Positionsbestimmung von Objekten in einer Fahrzeugumgebung mittels Ultraschallsensoren.Such solutions known from the prior art can offer further potential for improvement, in particular with regard to a simple and effective determination of the position of objects in a vehicle environment by means of ultrasonic sensors.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Es ist insbesondere die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche eine einfache und effektive Positionsbestimmung von Objekten in einer Fahrzeugumgebung mittels Ultraschallsensoren möglich ist.It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art. In particular, it is the object of the present invention to provide a solution by means of which a simple and effective position determination of objects in a vehicle environment is possible by means of ultrasonic sensors.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Fahrunterstützungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.The object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1. The object is also achieved according to the invention by a use with the features of claim 9 and by a driving assistance system with the features of
Es wird vorgeschlagen ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Objekts relativ zu einem Fahrzeug mittels Ultraschallstrahlung, aufweisend die Verfahrensschritte:
- a) Emittieren von Ultraschallstrahlung auf ein in einem Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors befindliches Objekt zu einem Zeitpunkt t1, wenn sich das Fahrzeug an einer ersten Position relativ zu dem Objekt befindet;
- b) Detektieren von in Verfahrensschritt a) emittierter und von dem Objekt reflektierter Strahlung;
- c) Emittieren von Ultraschallstrahlung auf das Objekt zu einem Zeitpunkt t2, wobei t2 nach t1 liegt, und wobei sich das Fahrzeug an einer zu der ersten Position verschiedenen zweiten Position relativ zu dem Objekt befindet;
- d) Detektieren von in Verfahrensschritt c) emittierter und von dem Objekt reflektierter Strahlung;
- e) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Amplitude der in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Strahlung; und
- f) Bestimmen des Winkels und/oder der Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug basierend auf einem Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Amplitude der in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Strahlung.
- a) emitting ultrasonic radiation onto an object located in a detection range of an ultrasonic sensor at a point in time t1 when the vehicle is located at a first position relative to the object;
- b) detecting radiation emitted in method step a) and reflected by the object;
- c) emitting ultrasonic radiation onto the object at a point in time t2, wherein t2 is after t1, and wherein the vehicle is at a second position relative to the object that is different from the first position;
- d) detecting radiation emitted in method step c) and reflected by the object;
- e) recording a time profile of the amplitude of the radiation detected in method step b) and in method step d); and
- f) Determining the angle and / or the position of the object relative to the vehicle based on a comparison of the time profile of the amplitude of the radiation detected in method step b) and in method step d).
Ein derartiges Verfahren erlaubt auf einfache und effektive Weise eine verlässliche Positionsbestimmung eines Objekts in der Fahrzeugumgebung.Such a method allows the position of an object in the vehicle environment to be reliably determined in a simple and effective manner.
Das hier beschriebene Verfahren dient somit der Positionsbestimmung eines Objekts relativ zu einem Fahrzeug mittels Ultraschallstrahlung. In anderen Worten soll ausgehend von einem Fahrzeug, welches grundsätzlich frei wählbar ist aber beispielsweise ein Kraftfahrzeug sein kann, die relative Position eines Objekts bestimmt werden. Auch das Objekt ist grundsätzlich nicht beschränkt und kann beispielsweise ein statisches oder auch ein dynamisches Objekt sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Objekt jedoch um ein statisches Objekt.The method described here is therefore used to determine the position of an object relative to a vehicle by means of ultrasonic radiation. In other words, the relative position of an object is to be determined on the basis of a vehicle, which is basically freely selectable but can, for example, be a motor vehicle. In principle, the object is also not restricted and can, for example, be a static or also a dynamic object. However, the object is particularly preferably a static object.
Um das Verfahren auszuführen umfasst das Fahrzeug zunächst einen Ultraschallsensor, also genau einen Ultraschallsensor oder eine Mehrzahl an Ultraschallsensoren.In order to carry out the method, the vehicle initially comprises an ultrasonic sensor, that is to say precisely one ultrasonic sensor or a plurality of ultrasonic sensors.
Ein Ultraschallsensor dient dem Einsatz in einem Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs. Als solches kann der Ultraschallsensor beispielsweise in einem Stoßfänger des Fahrzeugs angeordnet sein und etwa mit einer Mehrzahl weiterer gleich oder verschieden ausgestalteter Ultraschallsensoren dazu dienen, beispielsweise ein verbessertes Einparken zu erlauben oder grundsätzlich die Unfallgefahr zu verringern. Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren somit einer Umfeldbeobachtung bezüglich des Fahrzeugs dienen.An ultrasonic sensor is used in a driving support system of a vehicle. As such, the ultrasonic sensor can be arranged, for example, in a bumper of the vehicle and, for example, with a plurality of further ultrasonic sensors of identical or different configuration, can be used, for example, to allow improved parking or to fundamentally reduce the risk of an accident. In principle, the ultrasonic sensors can thus be used to monitor the surroundings of the vehicle.
Der Ultraschallsensor kann in einer geeigneten Bauform beispielsweise ein Gehäuse mit einem Gehäusegrundkörper aufweisen. An einer Vorderseite des Gehäuses beziehungsweise des Gehäusegrundkörpers ist eine Sende- und Empfangsmembran zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen angeordnet. Das soll insbesondere bedeuten, dass die Sende- und Empfangsmembran Teil des Gehäuses, wie insbesondere des Gehäusegrundkörpers, sein kann, oder zumindest teilweise an dem Gehäuse beziehungsweise dem Gehäusegrundkörper positioniert sein kann beispielsweise derart, dass die Sende- und Empfangsmembran mit einer aktiven Oberfläche zumindest teilweise freiliegt. Dabei kann die Membran einen Topfbereich mit einem Bodenbereich aufweisen, wobei der Bodenbereich etwa durch ein Piezoelement zu Schwingungen angeregt werden kann beziehungsweise reflektierte Schwingungen aufnehmen kann. Der Bodenbereich der Membran ist dabei vorderseitig ausgerichtet beziehungsweise der Bodenbereich definiert die Vorderseite des Gehäuses beziehungsweise des Gehäusegrundkörpers und damit des Ultraschallsensors.In a suitable design, the ultrasonic sensor can, for example, have a housing with a housing base body. A transmitting and receiving membrane for transmitting and receiving ultrasonic waves is arranged on a front side of the housing or the housing base body. This is intended to mean in particular that the transmitting and receiving membrane can be part of the housing, such as in particular the housing base body, or can at least partially be positioned on the housing or the housing base body, for example in such a way that the transmitting and receiving membrane with an active surface at least partially exposed. In this case, the membrane can have a pot area with a bottom area, wherein the bottom area can be excited to vibrate, for example by a piezo element, or can absorb reflected vibrations. The bottom area of the membrane is aligned on the front side or the bottom area defines the front side of the housing or the housing base body and thus the ultrasonic sensor.
Somit kann der Ultraschallsensor dazu dienen, gleichermaßen Ultraschallwellen auszusenden beziehungsweise zu emittieren, als auch Ultraschallwellen aufzunehmen beziehungsweise zu detektieren.Thus, the ultrasonic sensor can be used to send out or to emit ultrasonic waves as well as to receive or to detect ultrasonic waves.
Ultraschallsensoren emittieren Ultraschallwellen über einen gewissen Winkelbereich, sowohl in einer horizontalen Ebene, als auch in einer vertikalen Ebene. Entsprechend wird auch die Echostrahlung in diesem Winkelbereich detektiert. Zwar ermöglicht die Detektion der Ultraschallwellen keine winkelbestimmte beziehungsweise winkelabhängige Erfassung der Amplitude der Echostrahlung. Allerdings weisen Ultraschallsensoren meist eine winkelabhängige Amplitude der emittierten Strahlung und entsprechend auch der detektierten Strahlung auf. Diese Winkelabhängigkeit der Amplitude wird genutzt, um aus den beiden zu unterschiedlichen Zeitpunkten und damit an unterschiedlichen Orten aufgenommenen Amplitudenverläufen auf den Winkel zu schließen.Ultrasonic sensors emit ultrasonic waves over a certain angular range, both in a horizontal plane and in a vertical plane. Correspondingly, the echo radiation is also detected in this angular range. It is true that the detection of the ultrasonic waves does not enable an angle-determined or angle-dependent detection of the amplitude of the echo radiation. However, ultrasonic sensors usually have an angle-dependent amplitude of the emitted radiation and, accordingly, also of the detected radiation. This angle dependency of the amplitude is used to infer the angle from the two amplitude curves recorded at different times and thus at different locations.
Wenn ferner von einer Amplitude gesprochen wird, kann diese sich grundsätzlich auf eine Eigenschaft der detektierten Ultraschallstrahlung beziehen. Insbesondere bezieht sich die Amplitude auf die Detektionsstärke, also beispielsweise die empfangene Leistung beziehungsweise den empfangenen Schallpegel der Ultraschallstrahlung.If an amplitude is also spoken of, this can in principle relate to a property of the detected ultrasonic radiation. In particular, the amplitude relates to the detection strength, that is to say, for example, the received power or the received sound level of the ultrasonic radiation.
In der Beschreibung und den Ansprüchen wird unter einem zeitlichen Verlauf der Amplitude oder einem zeitlichen Amplitudenverlauf, die nach dem Emittieren der Ultraschallstrahlung von dem Ultraschallsensor empfangene zeitaufgelöste Amplitude verstanden.In the description and the claims, a temporal course of the amplitude or a temporal amplitude course is understood to mean the time-resolved amplitude received by the ultrasonic sensor after the ultrasonic radiation has been emitted.
Für eine Positionsbestimmung des Objekts relativ zu dem Ultraschallsensor und damit relativ zu dem Fahrzeug umfasst das hier beschriebene Verfahren die folgenden V erfah renssch ritte.To determine the position of the object relative to the ultrasonic sensor and thus relative to the vehicle, the method described here includes the following steps.
Gemäß Verfahrensschritt a) umfasst das Verfahren zunächst das Emittieren von Ultraschallstrahlung auf ein in einem Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors befindliches Objekt zu einem Zeitpunkt t1, wenn sich das Fahrzeug an einer ersten Position relativ zu dem Objekt befindet, insbesondere durch einen an dem Fahrzeug positionierten Ultraschallsensor.According to method step a), the method initially comprises emitting ultrasonic radiation onto an object located in a detection area of an ultrasonic sensor at a point in time t1 when the vehicle is at a first position relative to the object, in particular by an ultrasonic sensor positioned on the vehicle.
Dieser Verfahrensschritt kann, wie dies vorstehend beschrieben ist, durch einen Ultraschallsensor ausgeführt werden. Die Ultraschallstrahlung wird dabei in einen Erfassungsbereich emittiert beziehungsweise der Erfassungsbereich wird bestimmt durch die emittierte Strahlung. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Ultraschallstrahlung in einer horizontalen Ebene und/oder in einer vertikalen Ebene über einen definierten Winkelbereich emittiert wird. Befindet sich in dem Erfassungsbereich ferner ein Objekt, dann wird die Ultraschallstrahlung auch auf das Objekt emittiert.As described above, this method step can be carried out by an ultrasonic sensor. The ultrasonic radiation is emitted into a detection area or the detection area is determined by the emitted radiation. It is provided in particular that the ultrasonic radiation is emitted in a horizontal plane and / or in a vertical plane over a defined angular range. If there is also an object in the detection area, then the ultrasonic radiation is also emitted onto the object.
Weiterhin erfolgt das Emittieren der Ultraschallstrahlung zu einem Zeitpunkt t1 und ferner, wenn der Ultraschallsensor beziehungsweise das Fahrzeug sich in einer bestimmten relativen Position zu dem Objekt befindet und damit an einer ersten Position relativ zu dem Objekt.Furthermore, the ultrasonic radiation is emitted at a point in time t1 and also when the ultrasonic sensor or the vehicle is in a specific position relative to the object and thus at a first position relative to the object.
Gemäß Verfahrensschritt b) umfasst das Verfahren ferner das Detektieren von in Verfahrensschritt a) emittierter und von dem Objekt reflektierter Strahlung, also von der sogenannten Echostrahlung. Auch dieser Schritt kann wiederum wie vorstehend bereits angedeutet durch den Ultraschallsensor erfolgen.According to method step b), the method further comprises the detection of radiation emitted in method step a) and reflected by the object, that is to say from the so-called echo radiation. As already indicated above, this step can also be carried out by the ultrasonic sensor.
Die weiteren Verfahrensschritte c) und d) des hier beschriebenen Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den Verfahrensschritten a) und b) wie vorstehend beschrieben. Allerdings erfolgt Verfahrensschritt c) zu einem Zeitpunkt t2, der nach dem Zeitpunkt t1 von Verfahrensschritt a) liegt und ferner dann, wenn sich das Fahrzeug verglichen zu Verfahrensschritt a) in einer anderen Position befindet. In anderen Worten ist es vorgesehen, dass sich der Ultraschallsensor in einem sich bewegenden Fahrzeug befindet, welches sich relativ zu dem Objekt bewegt und dabei zwei aufeinanderfolgende Messungen durchführt die an unterschiedlichen Orten erfolgen.The further process steps c) and d) of the process described here essentially correspond to process steps a) and b) as described above. However, method step c) takes place at a point in time t2, which is after the point in time t1 of method step a) and also when the vehicle is in a different position compared to method step a). In other words, it is provided that the ultrasonic sensor is located in a moving vehicle which moves relative to the object and thereby carries out two successive measurements that take place at different locations.
Gemäß Verfahrensschritt e) ist ferner das Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Amplitude der in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Strahlung vorgesehen.According to method step e), the acquisition of a time profile of the amplitude of the radiation detected in method step b) and in method step d) is also provided.
Gemäß Verfahrensschritt f) erfolgt das Bestimmen des Winkels und/oder der Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug basierend auf einem Vergleich der zeitlichen Verläufe der Amplitude der in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Strahlung. Dabei wird die Veränderung der Amplitude analysiert, deren Ursache die unterschiedliche Position des Fahrzeugs beziehungsweise des Sensors zu dem Objekt und damit der unterschiedliche Winkel des Fahrzeugs beziehungsweise des Ultraschallsensors zu dem Objekt ist. Aus dieser Veränderung der zeitlichen Amplitudenverläufe kann mit Kenntnis der Winkelabhängigkeit der Ultraschallsensoren auf den jeweiligen Winkel des Objekt zu dem Sensor geschlossen werden. Daher sind dann Winkel und Abstand bekannt, wodurch eine Positionsbestimmung des Objekts möglich wird.According to method step f), the angle and / or the position of the object relative to the vehicle is determined based on a comparison of the time profiles of the amplitude of the radiation detected in method step b) and in method step d). The change in amplitude is analyzed, the cause of which is the different position of the vehicle or the sensor in relation to the object and thus the different angle of the vehicle or the ultrasonic sensor in relation to the object. With knowledge of the angle dependency of the ultrasonic sensors, conclusions can be drawn about the respective angle of the object to the sensor from this change in the amplitude curves over time. The angle and distance are therefore known, which enables the position of the object to be determined.
Wie vorstehend beschrieben basiert das hier beschriebene Verfahren somit auf dem Effekt, dass es zusammenfassend vorgesehen ist, dass sich der Ultraschallsensor in einem sich bewegenden Fahrzeug befindet, welches sich relativ zu dem Objekt bewegt und dabei zwei aufeinanderfolgende Messungen durchführt. In anderen Worten werden zeitlich aufeinander folgende Echos der Ultraschallstrahlung detektiert beziehungsweise aufgenommen. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass bei den unterschiedlichen Messungen beziehungsweise bei den aufeinanderfolgenden Messungen gemäß der Schritte a) und b) beziehungsweise c) und d) das Fahrzeug sich relativ zu dem Objekt in einem sich zu einander unterscheidenden Winkel befindet.As described above, the method described here is based on the effect that it is provided in summary that the ultrasonic sensor is located in a moving vehicle which moves relative to the object and thereby carries out two successive measurements. In other words, successive echoes of the ultrasonic radiation are detected or recorded. This makes it possible for the vehicle to be at a mutually different angle relative to the object in the different measurements or in the successive measurements according to steps a) and b) or c) and d).
Dadurch, dass der zeitliche Verlauf der Amplitude an unterschiedlichen relativen Positionen des Fahrzeugs zu dem Objekt und damit bei unterschiedlichen Winkeln des Ultraschallsensors zu dem Objekt erfasst wird, kann durch einen Vergleich der erhaltenen zeitlichen Verläufe der Amplitudenauf den Winkel und/oder die Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug geschlossen werden. In anderen Worten wird die Veränderung der zeitlichen Verläufe der Amplitude analysiert, deren Ursache die unterschiedliche Position des Fahrzeugs beziehungsweise des Sensors zu dem Objekt und damit der unterschiedliche Winkel des Fahrzeugs beziehungsweise des Ultraschallsensors zu dem Objekt ist, wodurch eine Positionsbestimmung des Objekts möglich wird.Because the time course of the amplitude is recorded at different relative positions of the vehicle to the object and thus at different angles of the ultrasonic sensor to the object, it is possible to compare the obtained time profiles of the amplitudes on the angle and / or the position of the object relative to be closed to the vehicle. In other words, the change in the temporal progression of the amplitude is analyzed, the cause of which is the different position of the vehicle or the sensor to the object and thus the different angle of the vehicle or the ultrasonic sensor to the object, which makes it possible to determine the position of the object.
Somit kann das Verfahren den weiteren Verfahrensschritt aufweisen, wonach die basierend auf der in Verfahrensschritt b) und d) detektierten Strahlung jeweils erhaltenen Amplitudenverläufe verglichen werden und eine Veränderung der Amplitudenverläufe erfasst wird.The method can thus have the further method step, according to which the amplitude profiles obtained in each case on the basis of the radiation detected in method step b) and d) are compared and a change in the amplitude profiles is detected.
Der Vorteil dieses Verfahrens kann somit etwa darin gesehen werden, dass eine effektive und verlässliche Positionsbestimmung von Objekten relativ zu einem Fahrzeug durch Ultraschallsensoren möglich ist. Dabei wird nicht eine Mehrzahl an Ultraschallsensoren benötigt, wie dies etwa bei Trilateration der Fall ist. Die notwendige Peripherie kann dadurch besonders gering gehalten werden, was Kosten und Aufwand bei der Implementierung einsparen kann.The advantage of this method can thus be seen, for example, in the fact that an effective and reliable determination of the position of objects relative to a vehicle is possible by means of ultrasonic sensors. A plurality of ultrasonic sensors is not required, as is the case with trilateration, for example. The necessary peripherals can thus be kept particularly small, which can save costs and effort during implementation.
Darüber hinaus kann die Verlässlichkeit der Messung verbessert werden. Denn, wenn etwa bei dem Verwenden einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren für eine Trilateration ein Ultraschallsensor ein falsches Messergebnis ausgibt, ist die Gesamtmessung beziehungsweise die Positionsbestimmung ebenfalls fehlerhaft. Wenn dagegen eine Positionsbestimmung mit nur einem Ultraschallsensor beziehungsweise für jeden oder mehrere der vorhandenen Ultraschallsensoren separat durchgeführt wird kann ein fehlerhaftes Ergebnis durch ein Vergleich mit den jeweils anderen Ergebnissen der anderen Sensoren unmittelbar auffallen und etwa weniger stark beachtet werden.In addition, the reliability of the measurement can be improved. This is because if, for example, when using a plurality of ultrasonic sensors for a trilateration, one ultrasonic sensor outputs an incorrect measurement result, the overall measurement or the position determination is also incorrect. If, on the other hand, a position determination is carried out with only one ultrasonic sensor or for each or more of the existing ultrasonic sensors separately, an erroneous result can be immediately noticed by a comparison with the other results of the other sensors and be given less attention.
Entsprechend kann es von Vorteil sein, dass die Verfahrensschritte a) bis f) für einen einzigen Ultraschallsensor durchgeführt werden. Besonders bevorzugt kann es bei dem Verwenden mehrerer Ultraschallsensoren bevorzugt sein, dass die Verfahrensschritte a) bis f) für eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren jeweils getrennt für jeden der Ultraschallsensoren durchgeführt werden. Dabei können die entsprechenden erhaltenen Positionen der Objekte, welche basierend auf unterschiedlichen Sensoren erhalten werden, miteinander verglichen werden.Accordingly, it can be advantageous that method steps a) to f) are carried out for a single ultrasonic sensor. When using several ultrasonic sensors, it can be particularly preferred that method steps a) to f) are carried out separately for a plurality of ultrasonic sensors for each of the ultrasonic sensors. The corresponding positions of the objects obtained, which are obtained based on different sensors, can be compared with one another.
Es kann ferner möglich sein, dass nicht nur eine Positionsbestimmung in einer x-y-Ebene möglich wird, sondern ferner auch eine Höhenposition ermittelt wird. Dies kann beispielsweise dadurch möglich werden, dass, wie vorstehend angedeutet, eine Winkelabhängigkeit der Amplitude nicht nur in einer vertikalen Ebene sondern auch in einer horizontalen Ebene vorliegt.It can furthermore be possible not only to determine the position in an x-y plane, but also to determine a height position. This can be made possible, for example, in that, as indicated above, the amplitude is angularly dependent not only in a vertical plane but also in a horizontal plane.
Bezüglich der Auswertung der Messergebnisse kann es besonders bevorzugt sein, dies basierend auf künstlicher Intelligenz auszuführen. Entsprechend kann es bevorzugt sein, dass Verfahrensschritt f) erfolgt unter Verwendung eines neuronalen Netzes und damit von künstlicher Intelligenz. Insbesondere kann das neuronale Netz als CNN (Convolutional Neural Network) ausgestaltet sein und dabei insbesondere als ein neuronales Netz mit überwachtem Lenrnen (DNN with supervised learning).With regard to the evaluation of the measurement results, it can be particularly preferred to carry this out on the basis of artificial intelligence. Accordingly, it can be preferred that method step f) takes place using a neural network and thus artificial intelligence. In particular, the neural network can be designed as a CNN (convolutional neural network) and in particular as a neural network with monitored learning (DNN with supervised learning).
Auf dem Gebiet des Maschinenlernens sind Convolutional Neuronal Networks eine Klasse von tiefen („deep“) „feed-forward“ künstlichen neuronalen Netzwerken, welche bereits in der Analyse von visuellen Bildern angewendet wurden. CNNs verwenden mehrschichtige Perzeptrons, die so entworfen wurden, dass sie nur minimales Vorprozessieren erfordern. Convolutional Neuronal Networks wurden durch biologische Vorgänge inspiriert, wobei deren Verschaltungsmuster zwischen Neuronen der Organisation des tierischen visuellen Cortex nachempfunden ist. Individuelle kortikale Neuronen antworten auf Stimuli nur in einer begrenzten Region des visuellen Feldes, welches als das rezeptive Feld bekannt ist. Die rezeptiven Felder von verschiedenen Neuronen überlappen teilweise, so dass sie das ganze visuelle Feld erfassen.In the field of machine learning, convolutional neuronal networks are a class of deep “feed-forward” artificial neural networks that have already been used in the analysis of visual images. CNNs use multilayer perceptrons designed to require minimal preprocessing. Convolutional neuronal networks were inspired by biological processes, whereby their interconnection pattern between neurons is based on the organization of the animal visual cortex. Individual cortical neurons respond to stimuli only in a limited region of the visual field known as the receptive field. The receptive fields of different neurons partially overlap so that they cover the entire visual field.
CNNs verwenden im Vergleich zu anderen Algorithmen relativ wenig an Vorprozessierung. Das bedeutet, dass das Netzwerk die Filter erlernt, die in herkömmlichen Algorithmen von Hand erstellt wurden. Diese Unabhängigkeit von bereits vorhandenem Wissen und menschlicher Arbeitsleistung bei der Erstellung von Merkmalen ist ein großer Vorteil, was die Umsetzbarkeit des Verfahrens anbelangt.Compared to other algorithms, CNNs use relatively little preprocessing. This means that the network learns the filters that were created by hand in traditional algorithms. This independence from existing knowledge and human work performance in the creation of features is a great advantage in terms of the feasibility of the method.
Durch die Verwendung eines neuronalen Netzes kann eine Messung besonders adaptiv sein beziehungsweise können die durch die zeitlich versetzten Messungen erhaltenen Ergebnisse besonders verlässlich in eine Positionsbestimmung einfließen.By using a neural network, a measurement can be particularly adaptive or the results obtained from the time-shifted measurements can be are included particularly reliably in a position determination.
Bei der Verwendung eines neuronalen Netzes kann es bevorzugt sein, dass dieses vor der eigentlichen realen Messung trainiert wird, so dass die erhaltenen Daten besonders bevorzugt ausgewertet und in einer Positionsbestimmung des Objekts verwendet werden können.When using a neural network, it can be preferred that this is trained before the actual real measurement, so that the data obtained can be evaluated particularly preferably and used in determining the position of the object.
Somit kann es hinsichtlich der Verwendung eines neuronalen Netzes bevorzugt sein, dass das Verfahren vor dem Verfahrensschritt a) den weiteren Verfahrensschritt aufweist:
- g) Trainieren des neuronalen Netzes unter Verwendung der Verfahrensschritte:
- g1) Emittieren von Ultraschallstrahlung auf ein in einem Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors befindliches Objekt zu einem Zeitpunkt t3, wenn sich das Fahrzeug an einer dritten Position relativ zu dem Objekt befindet;
- g2) Detektieren von in Verfahrensschritt g1) emittierter und von dem Objekt reflektierter Strahlung;
- g3) Emittieren von Ultraschallwellen auf das Objekt zu einem Zeitpunkt t4, wobei t4 nach t3 liegt, und wobei sich das Fahrzeug an einer zu der drittem Position verschiedenen vierten Position relativ zu dem Objekt befindet;
- g4) Detektieren von in Verfahrensschritt g3) emittierter und von dem Objekt reflektierter Strahlung;
- g5) Aufzeichnen der relativen Position des Fahrzeugs zu dem Objekt bei den Verfahrensschritten g1) und g3); und
- g6) Aufzeichnen jeweils eines zeitlichen Verlaufs der Amplitude basierend auf der in Verfahrensschritt g2) und g4) detektierten Strahlung oder Aufzeichnen einer Veränderung der zeitlichen Verläufe der Amplitude basierend auf der in Verfahrensschritt g2) und g4) detektierten Strahlung.
- g) Training the neural network using the process steps:
- g1) emitting ultrasonic radiation onto an object located in a detection range of an ultrasonic sensor at a point in time t3 when the vehicle is located at a third position relative to the object;
- g2) detecting radiation emitted in method step g1) and reflected by the object;
- g3) emitting ultrasonic waves onto the object at a point in time t4, wherein t4 is after t3, and wherein the vehicle is at a fourth position relative to the object that is different from the third position;
- g4) detecting radiation emitted in method step g3) and reflected from the object;
- g5) recording the relative position of the vehicle to the object in method steps g1) and g3); and
- g6) recording a temporal course of the amplitude based on the radiation detected in method step g2) and g4) or recording a change in the temporal course of the amplitude based on the radiation detected in method step g2) and g4).
Somit verläuft das Training im Wesentlichen entsprechend zu der vorbeschriebenen realen Messung, wobei sich insbesondere die Verfahrensschritte g5) und g6) unterscheiden. In diesen Verfahrensschritten wird somit den entsprechenden relativen Positionen des Fahrzeugs zu dem Objekt ein entsprechender zeitlicher Verlauf der Amplitude zugeordnet, indem eben zu der entsprechenden Position der Amplitudenverlauf ermittelt und zu der relativen Position gespeichert wird oder indem eine Veränderung der zeitlichen Verläufe der Amplitude basierend auf der in Verfahrensschritt g2) und g4) detektierten Strahlung gespeichert beziehungsweise aufgezeichnet wird.The training thus runs essentially in accordance with the above-described real measurement, with method steps g5) and g6) differing in particular. In these method steps, a corresponding time profile of the amplitude is assigned to the corresponding relative positions of the vehicle to the object by determining the amplitude profile for the corresponding position and storing it for the relative position or by changing the time profile of the amplitude based on the radiation detected in method step g2) and g4) is stored or recorded.
Dadurch, dass die zeitlichen Verläufe der Amplitude verwendet werden, kann das neuronale Netz sowohl die Änderung der Amplitude auswerten als auch die Änderung des Abstands des Objekts zu dem Ultraschallsensor berücksichtigen. Dies kann zum einen direkt genutzt werden, um aus der Abstandsänderung bei bekannter Positionsänderung des Fahrzeugs auf die Position des Objekts zu schließen. Zum anderen kann dies genutzt werden, um den Einfluss der Abstandsänderung auf die Amplitude bei der Winkelbestimmung zu berücksichtigen.Because the amplitude curves over time are used, the neural network can both evaluate the change in amplitude and also take into account the change in the distance between the object and the ultrasonic sensor. On the one hand, this can be used directly to infer the position of the object from the change in distance when the position change of the vehicle is known. On the other hand, this can be used to take into account the influence of the change in distance on the amplitude when determining the angle.
Ferner kann es insbesondere von Wichtigkeit sein, dass die Schritte g1) bis g4) wenigstens zweimal hintereinander durchgeführt werden, um so eine Veränderung von wenigstens einem des zeitlichen Amplitudenverlaufs, der Frequenz und des Spektralgehalts bei aufeinanderfolgenden Messungen und bei unterschiedlichen Relativpositionen des Fahrzeugs zu dem Objekt zu erhalten, so dass insbesondere eine Veränderung wenigstens eines des zeitlichen Amplitudenverlaufs, der Frequenz und des Spektralgehalts bei unterschiedlichen Messungen von Vorteil sein kann. Somit kann das Trainieren des neuronalen Netzes den weiteren Verfahrensschritt aufweisen, wonach die basierend auf der in Verfahrensschritt g2) und g4) detektierten Strahlung jeweils erhaltenen zeitlichen Amplitudenverläufe, Frequenzen und/oder Spektralgehalte verglichen werden und eine Veränderung der zeitlichen Amplitudenverläufe, der Frequenz und/oder des Spektralgehalts erfasst und gegebenenfalls aufgezeichnet wird. Unter einem Aufzeichnen kann dabei im Rahmen der Erfindung etwa ein Abspeichern auf einem Speicher verstanden werden.Furthermore, it can be particularly important that steps g1) to g4) are carried out at least twice in succession in order to change at least one of the temporal amplitude curve, the frequency and the spectral content in successive measurements and in different relative positions of the vehicle to the object so that in particular a change in at least one of the amplitude curve over time, the frequency and the spectral content can be advantageous for different measurements. The training of the neural network can thus have the further method step, according to which the temporal amplitude curves, frequencies and / or spectral contents obtained based on the radiation detected in method steps g2) and g4) are compared and a change in the temporal amplitude curves, the frequency and / or of the spectral content is recorded and, if necessary, recorded. In the context of the invention, recording can be understood to mean, for example, storage in a memory.
Anschließend kann bei einer realen Messung gemäß den Verfahrensschritten a) bis f) wiederum der ermittelte zeitlicher Amplitudenverlauf, die Frequenz und/oder der Spektralgehalt insbesondere unter Einbeziehung der Veränderung der unterschiedlichen zeitlichen Amplitudenverläufe, Frequenzen und/oder Spektralgehalte einer Relativposition des Fahrzeugs zu dem Objekt zugeordnet werden, was wiederum die relative Position des Fahrzeugs zu dem Objekt angibt oder in anderen Worten eine Positionsbestimmung des Objekts relativ zu dem Fahrzeug ermöglichen kann.Then, in a real measurement according to method steps a) to f), the determined temporal amplitude curve, the frequency and / or the spectral content can be assigned to a relative position of the vehicle to the object, in particular taking into account the change in the different temporal amplitude curves, frequencies and / or spectral contents which in turn indicates the position of the vehicle relative to the object or, in other words, can enable the object to be determined relative to the vehicle.
Es kann somit vorgesehen sein, dass der Verfahrensschritt g) beziehungsweise die Verfahrensschritte g1) bis g4) dem Training eines neuronalen Netzes dienen und dass nach einem Training des neuronalen eine Positionsbestimmung des Objekts relativ zu dem Fahrzeug durch die Verfahrensschritte a) bis d) erfolgt.It can thus be provided that method step g) or method steps g1) to g4) are used to train a neural network and that, after training of the neural network, the position of the object relative to the vehicle is determined by method steps a) to d).
Nach dem Training des neuronalen Netzes kann es möglich sein, dass das neuronale Netz unmittelbar zeitliche Amplitudenverläufe beziehungsweise deren Änderung einer Relativposition zuordnet, somit nach einem Training des neuronalen Netzes eine Positionsbestimmung von Objekten möglich ist.After training the neural network, it may be possible for the neural network to have amplitude curves over time immediately or their change is assigned to a relative position, thus determining the position of objects after training the neural network.
Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass trotzdem auch nach dem Trainieren des neuronalen Netzes dieses erneut beziehungsweise weiter trainiert wird und/oder dass in Abhängigkeit der Gegebenheiten und etwa bei nicht antrainierten Zuständen weitere Trainingssequenzen durchlaufen werden.However, it cannot be ruled out that after the training of the neural network it is trained again or further and / or that, depending on the circumstances and, for example, in the case of non-trained states, further training sequences may be run through.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass das Fahrzeug während Verfahrensschritt g) an einer Führung geführt an dem Objekt entlang bewegt wird. Somit kann in dieser Ausgestaltung ein Training zumindest zum Teil beziehungsweise zumindest ein Teil des Trainings des neuronalen Netzes derart durchgeführt werden, dass das Fahrzeug während Verfahrensschritt g) an einer Führung geführt und damit mit einem definierten Abstand und entlang einer definierten Trajektorie an dem Objekt entlang bewegt wird. Das Objekt kann dabei verständlicher Weise ein anderes Objekt sein, als dies bei einer realen Messung entsprechend den Verfahrensschritten a) bis f) verwendet wird. In dieser Ausgestaltung kann es erreicht werden, dass zu jeder Zeit eine exakte relative Position des Objekts zu dem Fahrzeug bekannt ist. Dadurch kann das Training sehr exakt erfolgen, was wiederum die realen Messungen weiter verbessern kann beziehungsweise die Messergebnisse verlässlicher gestalten kann. Somit kann weiterhin auch ein Fahrunterstützungsverfahren, das auf diesen Daten beziehungsweise Ergebnissen beruht, besonders verlässlich sein.It can furthermore be preferred that the vehicle is guided along a guide and moved along the object during method step g). Thus, in this embodiment, training can be carried out at least in part or at least part of the training of the neural network in such a way that the vehicle is guided on a guide during method step g) and thus moves along the object at a defined distance and along a defined trajectory becomes. The object can understandably be a different object than is used in a real measurement according to method steps a) to f). In this refinement, it can be achieved that an exact relative position of the object to the vehicle is known at all times. This means that the training can take place very precisely, which in turn can further improve the real measurements or make the measurement results more reliable. Thus, a driving assistance method based on these data or results can also be particularly reliable.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Verfahrensschritte a) bis d) nach einer vorgegebenen zeitlichen Frequenz durchgeführt werden. Diese Ausgestaltung benötigt nur eine sehr geringe Rechenleistung, da unabhängig von den äußeren Umständen und nur in Abhängigkeit der Zeit die entsprechenden Messungen durchgeführt und so eine Positionsbestimmung von Objekten durchgeführt werden kann. Die zeitliche Frequenz kann dabei voreinstellbar sein und etwa basierend auf Erfahrungswerten gewählt sein. Grundsätzlich kann die zeitliche Frequenz frei wählbar sein.Furthermore, it can be preferred that method steps a) to d) are carried out according to a predetermined time frequency. This refinement only requires very little computing power, since the corresponding measurements can be carried out independently of the external circumstances and only as a function of time, and the position of objects can thus be determined. The time frequency can be preset and selected based on empirical values, for example. In principle, the time frequency can be freely selected.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Verfahrensschritte a) bis d) basierend auf wenigstens einer Fahreigenschaft des Fahrzeugs zeitlich adaptiv durchgeführt werden. Beispiele für entsprechende Fahreigenschaften des Fahrzeugs umfassen beispielsweise und nicht beschränkend die Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie die Trajektorie, wie etwa den Abstand, welcher zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt vorliegt. Diese Ausgestaltung erlaubt eine hoch adaptive Positionsbestimmung, wobei insbesondere bei Fahrsequenzen, bei denen die exakte Position des Objekts relativ zu dem Fahrzeug von Wichtigkeit ist, eine entsprechende Positionsbestimmung durchgeführt werden kann.As an alternative or in addition, it can be provided that method steps a) to d) are carried out adaptively over time based on at least one driving characteristic of the vehicle. Examples of corresponding driving properties of the vehicle include, for example and not by way of limitation, the speed of the vehicle and the trajectory, such as the distance that exists between the vehicle and the object. This refinement allows a highly adaptive position determination, it being possible to carry out a corresponding position determination in particular in driving sequences in which the exact position of the object relative to the vehicle is important.
So kann beispielsweise bei niedrigen Geschwindigkeiten und/oder niedrigen Abständen zu dem Objekt davon ausgegangen werden, dass eine Fahrsequenz, wie etwa ein Parkvorgang oder ein Rangiervorgang, durchgeführt wird, bei dem vergleichsweise eng an Objekten entlang gefahren wird beziehungsweise gefahren werden muss. Daher ist zur Vermeidung von Unfällen eine exakte Positionsbestimmung der Objekte von großer Wichtigkeit. Im Gegensatz dazu werden bei hohen Geschwindigkeiten meist Objekte mit größerem Abstand passiert, so dass eine hochgenau Kenntnis der Position der Objekte gegebenenfalls nicht von großer Wichtigkeit ist.For example, at low speeds and / or short distances from the object, it can be assumed that a driving sequence, such as a parking process or a maneuvering process, is carried out in which the vehicle is driven or has to be driven comparatively close to objects. Therefore, in order to avoid accidents, it is very important to determine the exact position of the objects. In contrast, at high speeds, objects are mostly passed at a greater distance, so that a highly accurate knowledge of the position of the objects may not be of great importance.
Mit Bezug auf weitere Merkmale beziehungsweise Vorteile des Verfahrens wird auf die Beschreibung der Verwendung, des Fahrunterstützungssystems und des Fahrzeugs verwiesen und umgekehrt.With regard to further features or advantages of the method, reference is made to the description of the use, the driving assistance system and the vehicle, and vice versa.
Beschrieben wird ferner eine Verwendung eines Verfahrens, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist, für ein Parkunterstützungsverfahren oder ein Rangierunterstützungsverfahren.A use of a method, as described in detail above, for a parking assistance method or a maneuvering assistance method is also described.
Wie vorstehend angedeutet kann das hier beschriebene Verfahren insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten und/oder niedrigen Abständen zu dem Objekt vorteilhaft sein, da hier davon ausgegangen werden kann, dass eine Fahrsequenz, wie etwa ein Parkvorgang oder ein Rangiervorgang, durchgeführt wird, bei dem vergleichsweise eng an Objekten entlang gefahren wird beziehungsweise gefahren werden muss. Daher ist zur Vermeidung von Unfällen eine exakte Positionsbestimmung der Objekte von großer Wichtigkeit.As indicated above, the method described here can be advantageous in particular at low speeds and / or short distances from the object, since it can be assumed here that a driving sequence, such as a parking process or a maneuvering process, is carried out in which the vehicle is relatively close Is driven along objects or has to be driven. Therefore, in order to avoid accidents, it is very important to determine the exact position of the objects.
Bei einem Parkvorgang, beispielsweise, kann das Verfahren für eine Parklückenvermessung verwendet werden. Hier ist zur exakten Bestimmung der Lückenlänge die Kenntnis der Form des Stoßfängers oder eines ähnlichen die Parklücke begrenzenden Objekts notwendig.During a parking process, for example, the method can be used to measure a parking space. In order to precisely determine the length of the space, it is necessary to know the shape of the bumper or a similar object delimiting the parking space.
Dem Vorstehenden folgend erlaubt die hier beschriebene Verwendung eine besonders effektive Anwendung der Möglichkeit einer Positionsbestimmung von Objekten benachbart zu einem Fahrzeug, das mit einem Ultraschallsensor ausgestattet ist.Following the above, the use described here allows a particularly effective application of the possibility of determining the position of objects adjacent to a vehicle that is equipped with an ultrasonic sensor.
Mit Bezug auf weitere Merkmale beziehungsweise Vorteile der Verwendung wird auf die Beschreibung des Verfahrens, des Fahrunterstützungssystems und des Fahrzeugs verwiesen und umgekehrt.With regard to further features or advantages of the use, reference is made to the description of the method, the driving assistance system and the vehicle, and vice versa.
Beschrieben wird ferner ein Fahrunterstützungssystem für ein Fahrzeug, aufweisend einen Ultraschallsensor und eine Steuereinheit zum Verarbeiten der von dem Ultraschallsensor gelieferten Daten, wobei die Steuereinheit zum Durchführen eines Verfahrens ausgestaltet ist, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist.A driving assistance system for a vehicle is also described, comprising a Ultrasonic sensor and a control unit for processing the data supplied by the ultrasonic sensor, the control unit being designed to carry out a method as described in detail above.
Unter einem Fahrunterstützungssystem kann dabei in an sich bekannter Weise eine elektronische Zusatzeinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, verstanden werden, die zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen dienen kann. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte im Vordergrund. Im vorliegenden Fall soll das Fahrunterstützungssystem insbesondere einer verbesserten Kollisionsverhinderung beziehungsweise einer Kollisionswarnung dienen, die etwa bei einem Einparken oder Ausparken zum Tragen kommen kann. Dabei kann das Fahrunterstützungssystem durch den Ultraschallsensor, beziehungsweise durch die Ultraschallsensoren, eine Beobachtung des Umfelds des Fahrzeugs ermöglichen, und so vor einer Kollision mit anderen Fahrzeugen, Gegenständen oder Personen warnen.A driving support system can be understood in a manner known per se as an additional electronic device for a vehicle, in particular for a motor vehicle, which can serve to support the driver in certain driving situations. Safety aspects are often in the foreground here. In the present case, the driving assistance system is intended, in particular, to serve to improve collision prevention or a collision warning, which can come into play, for example, when parking or exiting a parking space. In this case, the driving assistance system can enable the surroundings of the vehicle to be observed by means of the ultrasonic sensor or the ultrasonic sensors, and thus warn of a collision with other vehicles, objects or people.
Das Fahrunterstützungssystem umfasst dabei zumindest einen Ultraschallsensor, also einen oder eine Mehrzahl an Ultraschallsensoren, und ferner eine Steuereinheit. Die Steuereinheit kann die von dem Ultraschallsensor oder den Ultraschallsensoren gelieferten Daten empfangen und auswerten, so dass die Daten beispielsweise in Abstände zu Hindernissen umgewandelt werden können. Ferner können Amplitudenverläufe beziehungsweise deren Änderungen ausgewertet werden, um so eine Positionsbestimmung des Objekts zu ermöglichen beziehungsweise die relative Lage des Reflektionspunkts, an dem die Ultraschallstrahlung reflektiert wird.The driving assistance system comprises at least one ultrasonic sensor, that is to say one or a plurality of ultrasonic sensors, and also a control unit. The control unit can receive and evaluate the data supplied by the ultrasonic sensor or the ultrasonic sensors, so that the data can be converted into distances to obstacles, for example. Furthermore, amplitude curves or their changes can be evaluated in order to enable the position of the object to be determined or the relative position of the reflection point at which the ultrasonic radiation is reflected.
Somit kann das Fahrunterstützungssystem insbesondere eine Einparkhilfe und/oder Rangierhilfe sein.The driving assistance system can thus in particular be a parking aid and / or a maneuvering aid.
Von der Steuereinheit können die dort erzeugten Daten ferner an eine Informationseinheit, wie etwa einen Tongeber und/oder eine optische Anzeige weitergeleitet werden. So kann das Fahrunterstützungssystem durch den Ultraschallsensor beziehungsweise die Ultraschallsensoren beispielsweise Abstandsinformationen oder andere Umfeldinformationen an einen Fahrer eines Fahrzeugs weiterleiten und so Kollisionen verhindern oder die Gefahr des Auftretens von Kollisionen zumindest deutlich reduzieren. Ferner kann das Fahrunterstützungssystem etwa durch die Steuereinheit Steuereingriffe initiieren, um so beispielsweise ein autonomes Fahren, beispielsweise autonomes Einparken, erlauben zu können.The data generated there can also be forwarded by the control unit to an information unit, such as a tone generator and / or a visual display. For example, the driving support system can use the ultrasonic sensor or the ultrasonic sensors to forward distance information or other information on the surroundings to a driver of a vehicle and thus prevent collisions or at least significantly reduce the risk of collisions occurring. Furthermore, the driving support system can initiate control interventions, for example through the control unit, in order to be able to allow, for example, autonomous driving, for example autonomous parking.
Durch das Vorsehen eines vorbeschriebenen Ultraschallsensors kann dabei eine effektive und verlässliche Positionsbestimmung des Objekts zu dem Fahrzeug ermöglicht werden.By providing an ultrasonic sensor as described above, an effective and reliable determination of the position of the object in relation to the vehicle can be made possible.
Mit Bezug auf weitere Merkmale beziehungsweise Vorteile des Fahrunterstützungssystems wird auf die Beschreibung des Verfahrens, der Verwendung und des Fahrzeugs verwiesen und umgekehrt.With regard to further features or advantages of the driving assistance system, reference is made to the description of the method, the use and the vehicle, and vice versa.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
-
1 ein Fahrzeug, welches ein Fahrunterstützungssystem, mit mehreren Ultraschallsensoren aufweist; und -
2 ein Diagramm darstellend eine winkelabhängige Sende und Empfangscharakteristik eine Ultraschallsensors.
-
1 a vehicle having a driving assistance system with a plurality of ultrasonic sensors; and -
2 a diagram showing an angle-dependent transmission and reception characteristic of an ultrasonic sensor.
Vorliegend umfasst das Fahrunterstützungssystem
Die Steuereinheit
Diese Möglichkeit basiert insbesondere auf Folgendem. Bei Ultraschallsensoren
Dies ist in der
Im Detail zeigt
Es ist somit gezeigt, dass Ultraschallsensoren
Ein derartiges Verfahren nutzt aus, dass es zusammenfassend vorgesehen ist, dass sich der Ultraschallsensor
Dadurch, dass die winkelabhängige Amplitude an unterschiedlichen relativen Positionen des Fahrzeugs
Ein derartiges Verfahren weist insbesondere die folgenden Verfahrensschritte auf:
- a) Emittieren von Ultraschallstrahlung auf ein in einem Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors
16 befindliches Objekt22 zu einem Zeitpunkt t1, wennsich das Fahrzeug 10 an einer ersten Position relativ zudem Objekt 22 befindet; - b) Detektieren von in Verfahrensschritt a) emittierter und
von dem Objekt 22 reflektierter Strahlung; - c) Emittieren von Ultraschallstrahlung
auf das Objekt 22 zu einem Zeitpunkt t2, wobei t2 nach t1 liegt, und wobei sichdas Fahrzeug 10 an einer zu der ersten Position verschiedenen zweiten Position relativ zudem Objekt 22 befindet; - d) Detektieren von in Verfahrensschritt c) emittierter und
von dem Objekt 22 reflektierter Strahlung; - e) Erfassen eines zeitlichen Verlaufs der Amplitude der in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Strahlung; und
- f) Bestimmen der Position des Objekts
22 relativ zudem Fahrzeug 10 basierend auf einem Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Amplitude der in Verfahrensschritt b) und in Verfahrensschritt d) detektierten Strahlung.
- a) emitting ultrasonic radiation onto a detection area of an
ultrasonic sensor 16 located object22nd at a time t1 when the vehicle is10 at a first position relative to the object22nd is located; - b) detecting emitted in method step a) and from the object
22nd reflected radiation; - c) emitting ultrasonic radiation onto the object
22nd at a point in time t2, where t2 is after t1, and where the vehicle is10 at a second position relative to the object that differs from the first position22nd is located; - d) detecting emitted in method step c) and from the object
22nd reflected radiation; - e) recording a time profile of the amplitude of the radiation detected in method step b) and in method step d); and
- f) determining the position of the object
22nd relative to thevehicle 10 based on a comparison of the time profile of the amplitude of the radiation detected in method step b) and in method step d).
Insbesondere kann das Verfahren beziehungsweise insbesondere die Auswertung der Daten erfolgen unter Verwendung eines neuronalen Netzes. Dieses sollte vor der realen Messung trainiert werden, um eine besonders effektive Messung zu erhalten, etwa, indem bei einem Training das Fahrzeug
- g1) Emittieren von Ultraschallstrahlung auf ein in einem Erfassungsbereich eines Ultraschallsensors
16 befindliches Objekt22 zu einem Zeitpunkt t3, wennsich das Fahrzeug 10 an einer dritten Position relativ zudem Objekt 22 befindet; - g2) Detektieren von in Verfahrensschritt g1) emittierter und
von dem Objekt 22 reflektierter Strahlung; - g3) Emittieren von Ultraschallstrahlung
auf das Objekt 22 zu einem Zeitpunkt t4, wobei t4 nach t3 liegt, und wobei sichdas Fahrzeug 10 an einer zu der drittem Position verschiedenen vierten Position relativ zu dem Objekt befindet; - g4) Detektieren von in Verfahrensschritt g3) emittierter und
von dem Objekt 22 reflektierter Strahlung; - g5) Aufzeichnen der relativen Position des Fahrzeugs
10 zu dem Objekt 22 bei den Verfahrensschritten g1) und g3); und - g6) Aufzeichnen jeweils eines zeitlichen Verlaufs der Amplitude basierend auf der in Verfahrensschritt g2) und g4) detektierten Strahlung oder Aufzeichnen einer Veränderung der zeitlichen Verläufe der Amplitude basierend auf der in Verfahrensschritt g2) und g4) detektierten Strahlung.
- g1) emitting ultrasonic radiation onto one in a detection range of an
ultrasonic sensor 16 located object22nd at a time t3 when the vehicle is10 at a third position relative to the object22nd is located; - g2) detecting emitted in method step g1) and from the object
22nd reflected radiation; - g3) emitting ultrasonic radiation onto the object
22nd at a point in time t4, where t4 is after t3, and where the vehicle is10 is at a fourth position relative to the object different from the third position; - g4) detecting emitted in method step g3) and from the object
22nd reflected radiation; - g5) recording the relative position of the
vehicle 10 to the object22nd in process steps g1) and g3); and - g6) recording a temporal course of the amplitude based on the radiation detected in method step g2) and g4) or recording a change in the temporal course of the amplitude based on the radiation detected in method step g2) and g4).
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Fahrzeugvehicle
- 1212th
- FahrunterstützungssystemDriving assistance system
- 1414th
- SteuereinheitControl unit
- 1616
- UltraschallsensorUltrasonic sensor
- 1818th
- FrontbereichFront area
- 2020th
- HeckbereichStern area
- 2222nd
- Objektobject
- 2424
- UmgebungsbereichSurrounding area
- 2626th
- horizontaler Öffnungswinkelhorizontal opening angle
- 2828
- vertikaler Öffnungswinkelvertical opening angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 19541459 A1 [0004]DE 19541459 A1 [0004]
- DE 4001493 A1 [0005]DE 4001493 A1 [0005]
- US 2012/0293356 A1 [0006]US 2012/0293356 A1 [0006]
- US 5548512 A [0007]US 5548512 A [0007]
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-
2019
- 2019-10-16 DE DE102019127859.7A patent/DE102019127859A1/en active Pending
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