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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Hindernissen in einer Fahrzeugumgebung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer Hinderniserkennungsvorrichtung.
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Verfahren zum Erkennen von Hindernissen in einer Fahrzeugumgebung werden beispielsweise bei Parkassistenzsystemen in Fahrzeugen verwendet. Diese können ultraschall-, radar- und/oder kamerabasiert ausgebildet sein. Die Hindernisse werden hierbei durch Auswertung von Ultraschall-, Radar- und/oder optischen Signalen erkannt, welche von dem Hindernis in der Fahrzeugumgebung reflektiert werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Erkennen von Hindernissen in einer Fahrzeugumgebung anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Fahrzeug mit einer Hinderniserkennungsvorrichtung anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und mit einem Fahrzeug, welches die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen eines Hindernisses in einer Fahrzeugumgebung wird ein Sensorsignal mindestens eines im und/oder an einem Fahrzeug angeordneten Sensors ausgewertet, wobei das Sensorsignal eine Fahrzeugumgebung beschreibt, und wobei ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung erkannt wird, wenn das Sensorsignal ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung umfasst oder wenn eine Fahrbahnoberfläche in der Fahrzeugumgebung nicht erkannt wird.
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Das Verfahren unterstützt die konventionelle Hinderniserkennung, bei welcher das Hindernis direkt in der Fahrzeugumgebung erfasst wird. Mittels des Verfahrens kann somit ein Hindernis erkannt werden, welches vom Sensor nicht direkt erfassbar ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Hindernis absorbierende Oberflächeneigenschaften aufweist, so dass vom Sensor ausgesendete Signale nicht reflektiert werden. Beispielsweise weist das Hindernis einen schallwellendämpfenden Schaumstoff auf, welcher Ultraschallwellen eines Ultraschallsensors absorbiert. Ebenso kann das Hindernis eine schwarze Oberfläche aufweisen, welche von einem optischen Sensor ausgesendete Lichtimpulse absorbiert. Dementsprechend resultiert aus einem fehlenden Reflexionssignal, dass die Fahrbahnoberfläche von einem Hindernis verdeckt wird, da ansonsten das vom Sensor ausgesendete Signal von der Fahrbahnoberfläche reflektiert werden würde.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird mittels des Sensors ein Sendesignal, beispielsweise eine Ultraschallwelle oder ein Lichtimpuls, in Richtung der Fahrbahnoberfläche gesendet, welches von der Fahrbahnoberfläche und von Objekten in einem Erfassungsbereich des Sensors reflektiert und als Reflexionssignal vom Sensor empfangen wird. Das Sensorsignal wird anschließend in Abhängigkeit des Reflexionssignals erzeugt. Das Verfahren erkennt somit zuverlässig anhand des Reflexionssignals, ob sich ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung befindet.
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Insbesondere entspricht ein Informationsgehalt des Sensorsignals einem Informationsgehalt des Reflexionssignals, wobei ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung erkannt wird, wenn der Informationsgehalt des Sensorsignals ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung umfasst oder wenn der Informationsgehalt des Sensorsignals fehlerhaft ist. Somit ist die direkte Hinderniserkennung, als auch die indirekte Hinderniserkennung bei verdeckender Fahrbahnoberfläche möglich. Dies kann mittels eines individuell an das Fahrzeug angepassten Algorithmus durchgeführt werden, der in der Auswerteeinheit implementiert ist.
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Beispielsweise verwendet der Algorithmus Referenzwerte, wobei der Informationsgehalt des Sensorsignals mit mindestens einem in einer Auswerteeinheit hinterlegten Referenzwert verglichen wird. Der Referenzwert beschreibt z. B. eine Einbaulage des Sensors relativ zur Fahrbahnoberfläche. Da eine Einbaulage des Sensors relativ zur Fahrbahnoberfläche nur vernachlässigbar gering variiert, kann der Referenzwert als konstant angesehen werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Informationsgehalt des Sensorsignals als fehlerhaft bewertet, wenn der Informationsgehalt vom mindestens einen Referenzwert in einem vorgegebenen Maß abweicht. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn kein Reflexionssignal vom Sensor empfangen wird und ein Abstand zwischen dem Sensor und der Fahrbahnoberfläche daher als unendlich groß erscheint.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erzeugt die Auswerteeinheit ein Steuersignal zur Übermittlung an eine Ausgabeeinheit, wenn der Informationsgehalt des Sensorsignals als fehlerhaft bewertet wird. Die Ausgabeeinheit erzeugt anschließend anhand des Steuersignals ein Warnsignal, welches an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben wird. Die Ausgabe des Warnsignals kann akustisch, optisch und/oder haptisch erfolgen. Beispielsweise ist die Ausgabeeinheit dazu in ein Infotainmentsystem des Fahrzeugs integriert.
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Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug mit einer Hinderniserkennungsvorrichtung umfasst diese mindestens einen Sensor und eine mit dem Sensor gekoppelte Auswerteeinheit, wobei der Sensor ein Sensorsignal bereitstellt, welches eine Fahrzeugumgebung beschreibt und wobei die Auswerteeinheit zur Erkennung eines Hindernisses in der Fahrzeugumgebung ausgebildet ist, wenn das Sensorsignal ein Hindernis in der Fahrzeugumgebung umfasst oder wenn anhand der Auswertung des Sensorsignals eine Fahrbahnoberfläche in der Fahrzeugumgebung nicht erkennbar ist.
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Das Fahrzeug weist gegenüber konventionellen Fahrzeugen einen verbesserten Schutz gegen Kollisionen mit einem Hindernis in der Fahrzeugumgebung auf. Die Hinderniserkennungsvorrichtung ermöglicht dabei das direkte Erkennen eines Hindernisses als auch das Erkennen eines Hindernisses in der Fahrzeugumgebung, welches vom Sensor nicht direkt erfassbar ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Sensor ein Ultraschallsensor. Alternativ kann der Sensor auch ein optischer Sensor oder ein kapazitiver Näherungssensor sein. Denkbar ist auch eine Kombination mehrerer Sensoren, deren Eigenschaften dazu verwendet werden, anhand einer Nichterfassung der Fahrbahnoberfläche ein Hindernis zu erkennen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Sensor in und/oder an einer Fahrzeugtür angeordnet. Die Fahrzeugtür kann eine Fahrzeugseitentür und/oder eine Heckklappe des Fahrzeugs sein. Dabei kann der Sensor an einem Türgriff der Fahrzeugtür und/oder an einer Unterseite, einem Fahrzeugrad und/oder einem Seitenspiegel des Fahrzeugs angeordnet sein. Des Weiteren können mehrere Sensoren im und/oder am Fahrzeug angeordnet sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Darin zeigen:
- 1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Hinderniserkennungsvorrichtung, und
- 2 bis 5 schematisch Schnittdarstellungen einer Fahrzeugtür mit einer Hinderniserkennungsvorrichtung und einer Fahrbahnoberfläche.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer Hinderniserkennungsvorrichtung 2.
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Das Fahrzeug 1 ist insbesondere ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen, und weist zur Vermeidung einer Kollision des Fahrzeugs 1 mit Hindernissen X (siehe 3 und 4) in einer Fahrzeugumgebung U die Hinderniserkennungsvorrichtung 2 auf.
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Die Hinderniserkennungsvorrichtung 2 ist beispielsweise eine Einparkhilfe zur Vermeidung einer Kollision des Fahrzeugs 1 beim Einparken mit einem Hindernis X. Die Hinderniserkennungsvorrichtung 2 kann alternativ oder zusätzlich auch zur Kollisionsvermeidung beim stehenden Fahrzeug 1 verwendet werden, wobei eine Kollision einer sich öffnenden Fahrzeugtür 1.1 (siehe 2 bis 5) mit einem Hindernis X vermieden werden soll.
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Die Hinderniserkennungsvorrichtung 2 umfasst mindestens einen Sensor 2.1, eine Auswerteeinheit 2.2 und eine Ausgabeeinheit 2.3.
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Der mindestens eine Sensor 2.1 ist insbesondere an einer Außenseite des Fahrzeugs 1, beispielsweise an der Fahrzeugtür 1.1, angeordnet. Die Fahrzeugtür 1.1 ist eine Fahrzeugseitentür und/oder eine Heckklappe des Fahrzeugs 1. In einem Ausführungsbeispiel ist der Sensor 2.1 an einem Türgriff der Fahrzeugtür 1.1 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist der Sensor 2.1 an einer Unterseite, einem Fahrzeugrad und/oder einem Seitenspiegel angeordnet. Des Weiteren können mehrere Sensoren 2.1 im und/oder am Fahrzeug 1 angeordnet sein.
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Der Sensor 2.1 ist beispielsweise ein Ultraschallsensor. Alternativ kann der Sensor 2.1 auch ein optischer Sensor, z. B. eine Kamera oder eine sogenannte Time-of-flight- (kurz: TOF-) Kamera, oder ein kapazitiver Näherungssensor sein. Denkbar ist auch eine Kombination dieser Sensoren, wenn mehrere Sensoren 2.1 vorgesehen sind.
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Der Sensor 2.1 erzeugt in Abhängigkeit seiner Ausbildung ein Sendesignal S1 in Richtung einer Fahrbahnoberfläche FOB. Ein Erfassungsbereich E des Sensors 2.1 (siehe beispielsweise 2) umfasst dabei die Fahrzeugumgebung U mit der Fahrbahnoberfläche FOB, die sich beispielsweise bis zu zwei Meter vom Fahrzeug 1 weg erstreckt. Das Sendesignal S1 wird an der Fahrbahnoberfläche FOB reflektiert und von dem Sensor 2.1 als Reflexionssignal S2 erfasst.
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Ist der Sensor 2.1 ein Ultraschallsensor, sendet dieser als Sendesignal S1 eine Ultraschallwelle aus, die in Abhängigkeit eines Fahrbahnprofils von der Fahrbahnoberfläche FOB reflektiert wird. Ist der Sensor 2.1 ein optischer Sensor, sendet dieser als Sendesignal S1 einen Lichtimpuls aus, welcher ebenfalls in Abhängigkeit des Fahrbahnprofils von der Fahrbahnoberfläche FOB reflektiert wird. Ist der Sensor 2.1 ein kapazitiver Näherungssensor, so kann er Teil eines Schwingkreises sein, dessen Frequenz sich beim Eintreten eines Objekts in den Erfassungsbereich E ändert.
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Anhand des Reflexionssignals S2 erzeugt der Sensor 2.1 ein Sensorsignal S3, welches er an die Auswerteeinheit 2.2 übermittelt. Das Sensorsignal S3 weist einen Informationsgehalt auf, welcher die Fahrbahnoberfläche FOB in der Fahrzeugumgebung U beschreibt. Die Auswerteeinheit 2.2 wertet das Sensorsignal S3 anhand eines in der Auswerteeinheit 2.2 implementierten Algorithmus aus. Die Auswerteeinheit 2.2 umfasst dazu eine Leiterplatte mit Schaltungsanordnungen (nicht gezeigt), welche mittels bestimmter Softwaremodule angesteuert werden. Der Algorithmus verwendet beispielsweise Referenzwerte, die eine bekannte Lage des Sensors 2.1 relativ zur Fahrbahnoberfläche FOB umfassen.
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Insbesondere plausibilisiert die Auswerteeinheit 2.2 das Sensorsignal S3 mit den Referenzwerten und erkennt anhand einer erfolgreichen Plausibilisierung eine hindernisfreie Fahrbahnoberfläche FOB. Mit anderen Worten: Die Auswerteeinheit 2.2 erkennt die Fahrbahnoberfläche FOB, also den Boden, dauerhaft als Fixpunkt. Da davon auszugehen ist, dass die Fahrbahnoberfläche FOB relativ zu einer Einbaulage des Sensors 2.1 nur vernachlässigbar gering variiert, kann eine bekannte relative Lage des Sensors 2.1 zur Fahrbahnoberfläche FOB als Referenzwert hinterlegt werden. Sind mehrere Sensoren 2.1 vorgesehen, können entsprechend mehrere Referenzwerte hinterlegt werden.
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Ist die Plausibilisierung nicht erfolgreich, schließt die Auswerteeinheit 2.2 auf ein Hindernis X auf der Fahrbahnoberfläche FOB. Die Plausibilisierung ist dann nicht erfolgreich, wenn entweder der Informationsgehalt des Sensorsignals S3 fehlerhaft ist oder wenn kein Sensorsignal S3 zur Verfügung gestellt wird.
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Beispielsweise ist das Sensorsignal S3 fehlerhaft oder kann nicht zur Verfügung gestellt werden, wenn eine vom Sensor 2.1 ausgesendete Ultraschallwelle nicht oder nur unzureichend reflektiert wird. Dies ist z. B. bei einer schalldämpfenden Oberfläche der Fall, welche nicht Bestandteil einer Fahrbahnoberfläche FOB ist. Die schalldämpfende Oberfläche absorbiert die Ultraschallwelle weitestgehend und der Sensor S3 empfängt kein oder nur ein sehr schwaches Reflexionssignal S2 (siehe 4).
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Ist der Sensor 2.1 ein optischer Sensor, z. B. eine TOF- Kamera, kann der ausgesendete Lichtimpuls ebenfalls von einer Oberfläche des Hindernisses X absorbiert werden. Beispielsweise ist die Oberfläche des Hindernisses X sehr dunkel, insbesondere schwarz, und resorbiert damit einen Großteil des auftreffenden Lichtimpulses. Der Informationsgehalt des Sensorsignals S3 ist daraus resultierend fehlerhaft. Beispielsweise weist der Informationsgehalt einen maximalen Sensorwert auf, welcher darauf schließen lässt, dass eine Entfernung vom Sensor 2.1 zum Hindernis X gegen unendlich geht (siehe 5).
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Ist der Sensor 2.1 ein kapazitiver Näherungssensor, weist der Informationsgehalt des Sensorsignals S3 einen signifikant verringerten Wert auf, wenn sich ein Hindernis X auf der Fahrbahnoberfläche FOB befindet. Die Fahrbahnoberfläche FOB wird vom Hindernis X verdeckt und bewirkt daher keine oder nur eine sehr geringe Frequenzänderung im Schwingkreis des Sensors 2.1.
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Schließt die Auswerteeinheit 2.2 anhand der Auswertung des Sendesignals S3auf ein Hindernis X auf der Fahrbahnoberfläche FOB, wird ein Steuersignal S4 erzeugt und an die Ausgabeeinheit 2.3 übermittelt. Die Ausgabeeinheit 2.3 kann eine optische und/oder akustische Ausgabeeinheit, z. B. ein Display eines Infotainmentsystems, sein, Die Ausgabeeinheit 2.3 gibt anhand des Steuersignals S4 ein Warnsignal S5 aus. Das Warnsignal S5 kann akustisch und/oder optisch und/oder haptisch ausgegeben werden.
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Das beschriebene Verfahren wird zusätzlich zur konventionellen Hinderniserkennung im Fahrzeug 1 verwendet, wobei der Sensor 2.1 ein Hindernis X mit reflektierenden Eigenschaften auch als ein solches erkennt. Hierbei umfasst der Informationsgehalt des Sensorsignals S3 das Hindernis X.
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Mit anderen Worten: Die Hinderniserkennung wird mittels des beschriebenen Verfahrens dahingehend verbessert, dass die Hinderniserkennung direkt und indirekt durchgeführt wird. Die direkte Hinderniserkennung hat dabei eine höhere Priorität als die indirekte Hinderniserkennung. Somit unterstützt das beschriebene Verfahren die konventionelle Hinderniserkennung.
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Die 2 bis 5 zeigen Schnittdarstellungen einer Fahrzeugtür 1.1 mit einer Hinderniserkennungsvorrichtung 2 und einer Fahrbahnoberfläche FOB. Die Fahrzeugtür 1.1 ist beispielhaft als Fahrzeugseitentür dargestellt und kann alternativ auch eine Heckklappe des Fahrzeugs 1 darstellen.
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Der Sensor 2.1 der Hinderniserkennungsvorrichtung 2 ist gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen an einer Außenseite der Fahrzeugtür 1.1 angeordnet. Beispielsweise ist der Sensor 2.1 an einem nicht näher dargestellten Türgriff angeordnet.
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In 2 sendet der Sensor 2.1 ein Sendesignal S1 in Richtung der Fahrbahnoberfläche FOB, welches von dieser reflektiert wird. Der Sensor 2.1 empfängt ein Reflexionssignal S2 und erzeugt anhand dessen das Sensorsignal S3, welches an die Auswerteeinheit 2.2 übermittelt wird.
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Da sich in der gezeigten Fahrzeugumgebung U kein Hindernis X befindet, wird sowohl kein Hindernis X direkt erfasst als auch die Fahrbahnoberfläche FOB erkannt. Die Fahrzeugumgebung U wird folglich als hindernisfrei bewertet.
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In 3 befindet sich ein Hindernis X in der Fahrzeugumgebung U, welches Oberflächeneigenschaften aufweist, die eine Reflexion des Sendesignals S1 und damit einen Empfang des Reflexionssignals S2 ermöglichen. Das Reflexionssignal S2 beschreibt dabei direkt das Hindernis X in der Fahrzeugumgebung U sowie einen Abstand des Hindernisses X zum Fahrzeug 1. Das Hindernis X wird somit direkt bei der Auswertung des Sensorsignals S3 erkannt. Die Auswerteeinheit 2.2 erzeugt anschließend das Steuersignal S4, welches an die Ausgabeeinheit 2.3 übermittelt wird. Die Ausgabeeinheit 2.3 erzeugt daraufhin ein Warnsignal S5, welches an einen Fahrer des Fahrzeugs 1 akustisch, optisch und/oder haptisch ausgegeben wird.
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In 4 befindet sich ein Hindernis X in der Fahrzeugumgebung U, welches Oberflächeneigenschaften aufweist, die das Sendesignal S1 absorbieren und damit keinen Empfang des Reflexionssignals S2 ermöglichen. Beispielsweise ist das Hindernis X ein Objekt mit einer Schaumstoffoberfläche, welche das Sendesignal S1, z. B. eine Ultraschallwelle, absorbiert. Daraus resultierend wird ein Sensorsignal S3 mit einem fehlerhaften Informationsgehalt erzeugt, so dass das Sensorsignal S3 ein fehlerhaftes oder fehlendes Reflexionssignal S2 beschreibt. Das Sensorsignal S3 wird in der Auswerteeinheit 2.2 entsprechend ausgewertet, wobei der Informationsgehalt als fehlerhaft bewertet wird. Da die Auswerteeinheit 2.2 weder ein Hindernis X im Sensorsignal S3 noch eine Fahrbahnoberfläche FOB erkennt, schließt diese auf ein Hindernis X, welches die Fahrbahnoberfläche FOB im Erfassungsbereich des Sensors 2.1 verdeckt. Die Auswerteeinheit 2.2 erzeugt anschließend das Steuersignal S4, welches an die Ausgabeeinheit 2.3 übermittelt wird. Die Ausgabeeinheit 2.3 erzeugt daraufhin ein Warnsignal S5, welches an einen Fahrer des Fahrzeugs 1 akustisch, optisch und/oder haptisch ausgegeben wird.
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In 5 befindet sich weder die Fahrbahnoberfläche FOB noch ein Hindernis X in der Fahrzeugumgebung U. Die Fahrbahnoberfläche FOB weist unmittelbar unterhalb der Fahrzeugtür 1.1 eine Kante auf, welche jedoch nicht im Erfassungsbereich E des Sensors 2.1 liegt. Das Sendesignal S1 trifft auf kein Objekt, so dass kein Reflexionssignal S2 empfangen wird. Auch hier schließt die Auswerteeinheit 2.2 auf ein Hindernis X und erzeugt anschließend das Steuersignal S4, welches an die Ausgabeeinheit 2.3 übermittelt wird. Die Ausgabeeinheit 2.3 erzeugt daraufhin ein Warnsignal S5, welches an einen Fahrer des Fahrzeugs 1 akustisch, optisch und/oder haptisch ausgegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 1.1
- Fahrzeugtür
- 2
- Hinderniserkennungsvorrichtung
- 2.1
- Sensor
- 2.2
- Auswerteeinheit
- 2.3
- Ausgabeeinheit
- E
- Erfassungsbereich
- FOB
- Fahrbahnoberfläche
- S1
- Sendesignal
- S2
- Reflexionssignal
- S3
- Sensorsignal
- S4
- Steuersignal
- S5
- Warnsignal
- U
- Fahrzeugumgebung
- X
- Hindernis