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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung einer ultraschallbasierten Umfelderfassung für ein F ortbewegungsm ittel.
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Aus dem Stand der Technik sind Fortbewegungsmittel bekannt, welche mit einem oder mehreren Ultraschallsensoren für eine Umfelderfassung der Fortbewegungsmittel versehen sind. Zu diesem Zweck werden mittels der Ultraschallsensoren zunächst Ultraschallwellen in einen vordefinierten Bereich eines Umfeldes der Fortbewegungsmittel ausgesendet. Anhand der durch das Umfeld zu den Ultraschallsensoren reflektierten bzw. gestreuten Ultraschallwellen wird anschließend eine Laufzeit der Ultraschallwellen bestimmt. Auf Basis der Laufzeit der Ultraschallwellen kann schließlich ein Abstand der Fortbewegungsmittel zu Objekten im Umfeld der Fortbewegungsmittel ermittelt werden. Eine auf diese Weise ermittelte Abstandsinformation zu Objekten im Umfeld der Fortbewegungsmittel wird im Stand der Technik beispielsweise von Manövrierassistenzsystemen der Fortbewegungsmittel (z. B. Spurwechselassistent, Einparkassistent, usw.) empfangen und verwendet.
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Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Fahrerassistenzsysteme und/oder teilautonom und/oder autonom fahrende Fortbewegungsmittel bekannt, welche zur Gewährleistung eines sicheren Fahrbetriebs, zusätzliche Informationen über Zustände aktuell befahrener Straßen (z. B. Straßennässe, Fahrbahnunebenheiten) bei der Steuerung der Fortbewegungsmittel berücksichtigen.
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DE 4133238 A1 beschreibt ein System zur Erlangung eines eine Fahrbahnoberfläche repräsentierenden Signals. Bei dem erfindungsgemäßen System werden Informationen über die Fahrbahnqualität erhalten, um diese in einer Vielzahl von elektronischen Stell- und Regelsystemen für straßengebundene Kraftfahrzeuge (Personenwagen, Krafträder, Lastwagen usw.) zu berücksichtigen.
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DE 102016221809 A1 beschreibt das Analysieren einer Fahrbahnunebenheit durch Filtern von Anregungen mittels eines Bandpassfilters. Durch Filtern des Signals mittels des Bandpassfilters oder mittels mehrerer Bandpassfilter in einen oder mehrere Frequenzbereiche kann auf eine rechenintensive Frequenzanalyse verzichtet werden und die Fahrbahnunebenheit dennoch mittels einer geringen Datenmenge beschrieben werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimierung einer ultraschallbasierten Umfelderfassung für ein Fortbewegungsmittel bereitzustellen, wobei insbesondere zwei mittels unterschiedlicher Filter gefilterte Signale des Ultraschallsensors miteinander verrechnet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Optimierung einer ultraschallbasierten Umfelderfassung für ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Das Fortbewegungsmittel kann beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug oder ein Luftfahrzeug/Flugzeug und/oder ein Wasserfahrzeug sein. Ein im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzter Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels kann beispielsweise ein bestehender Ultraschallsensor oder ein explizit für das erfindungsgemäße Verfahren vorgesehener Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels sein. Darüber hinaus kann der Ultraschallsensor ein Teil eines Ultraschallsystems sein, welches beispielsweise ein Ultraschallsteuergerät, den Ultraschallsensor und gegebenenfalls weitere Ultraschallsensoren umfasst, wobei der Ultraschallsensor und die gegebenenfalls weiteren vorhandenen Ultraschallsensoren, informationstechnisch mit dem Ultraschallsteuergerät verbunden sein können. Die informationstechnische Anbindung der Ultraschallsensoren an das Ultraschallsteuergerät kann im Zusammenhang mit einem Ultraschallsystem insbesondere dazu genutzt werden, um die Ultraschallsensoren mittels des Ultraschallsteuergerätes zentral anzusteuern und/oder mit einer gemeinsamen Betriebsspannung versorgen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann diese informationstechnische Anbindung auch genutzt werden, um durch die Ultraschallsensoren erfasste Messsignale in vorverarbeiteter und/oder in nicht vorverarbeiteter Form an das Ultraschallsteuergerät zu übertragen, in welchem diese anschließend auf geeignete Weise zentral verarbeitet werden können.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren stellvertretend anhand des oben genannten einzelnen Ultraschallsensors beschrieben wird, ohne ein das erfindungsgemäße Verfahren einsetzendes Ultraschallsystem dadurch auf eine Verwendung nur eines einzelnen Ultraschallsensors einzuschränken.
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In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer Auswerteeinheit ein erstes Signal repräsentierend ein durch den Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels erfasstes erstes Ultraschallsignal empfangen, welches mittels eines ersten Filters mit einem ersten Durchlassbereich gefiltert wurde. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise ein Bestandteil des Ultraschallsensors oder des Ultraschallsteuergerätes oder eines weiteren Steuergerätes des Fortbewegungsmittels sein. Das durch den Ultraschallsensor erfasste erste Ultraschallsignal kann ein durch ein Umfeld des Fortbewegungsmittels reflektiertes erstes Ultraschallsignal (Ultraschallecho) sein, welches zuvor durch den Ultraschallsensor und/oder durch weitere Ultraschallsensoren des Fortbewegungsmittels in Form eines Anregungssignals in das Umfeld ausgesendet wurde. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Ultraschallsignal auch ein durch das Fortbewegungsmittel und/oder durch das Umfeld des Fortbewegungsmittels selbst erzeugtes erstes Ultraschallsignal sein (z. B. in Reifengeräuschen enthaltene Ultraschalrauschpegel).
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In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Auswerteeinheit ein zweites Signal repräsentierend ein durch den Ultraschallsensor erfasstes zweites Ultraschallsignal empfangen, welches mittels eines zweiten Filters mit einem vom ersten Durchlassbereich des ersten Filters abweichenden zweiten Durchlassbereich gefiltert wurde. Das zweite Ultraschallsignal kann analog zur Beschreibung des ersten Ultraschallsignals erzeugt werden. Darüber hinaus können das erste Ultraschallsignal und das zweite Ultraschallsignal unterschiedliche oder identische Ultraschallsignale sein. In einem Fall, in dem der Ultraschallsensor eingerichtet ist, das erste Signal und das zweite Signal zeitgleich auf Basis ein und desselben Ultraschallsignals zu erfassen, können das erste und das zweite Ultraschallsignal beispielsweise identisch sein. In einem Fall, in dem der Ultraschallsensor das erste Signal und das zweite Signal alternierend erzeugt, können das erste und zweite Ultraschallsignal beispielsweise unterschiedliche Signale sein. Entscheidend für das erfindungsgemäße Verfahren ist in diesem Zusammenhang eine hinreichende zeitliche Nähe zwischen dem Erfassen des ersten Ultraschallsignals und dem zweiten Ultraschallsignal, damit beim Erzeugen des dritten Signals zumindest im Wesentlichen korrespondierende Informationen des ersten und zweiten Ultraschallsignals miteinander verrechnet werden können.
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Sowohl das erste Signal, als auch das zweite Signal können in einer informationstechnisch an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit für eine nachgelagerte Verarbeitung abgelegt werden. Das erste Signal und/oder das zweite Signal können als analoge und/oder digitale Signale durch die Auswerteeinheit empfangen werden. Dementsprechend können das erste Filter und/oder das zweite Filter mit einer jeweiligen Signalart (analog oder digital) korrespondierende analoge und/oder digitale Filter sein. Das erste Filter und/oder das zweite Filter können der Auswerteeinheit vorgelagert oder ein Bestandteil der Auswerteinheit selbst sein. Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend auf Basis digitaler erster Signale und zweiter Signale erläutert werden, ohne das erfindungsgemäße Verfahren dadurch auf diese Signalart einzuschränken.
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Das erste Filter und das zweite Filter sind bevorzugt Bandpassfilter, welche derart ausgestaltet sind, dass eine untere Grenzfrequenz des zweiten Durchlassbereichs höher ist, als eine untere Grenzfrequenz des ersten Durchlassbereichs und dass eine obere Grenzfrequenz des zweiten Durchlassbereichs höher ist, als eine obere Grenzfrequenz des ersten Durchlassbereichs. Mit anderen Worten ist das erste Filter eingerichtet, Frequenzen eines tieferen Frequenzbereichs passieren zu lassen, als das zweite Filter. Alternativ kann das erste Filter auch als Tiefpassfilter und/oder das zweite Filter als Hochpassfilter ausgebildet sein. Jeweilige Durchlassbereiche des ersten und des zweiten Filters können unabhängig von der Art des ersten und zweiten Filters überlappend oder nicht überlappend ausgebildet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die allgemeine physikalische Eigenschaft von Schallwandlern aus, dass Richtcharakteristiken jeweiliger Schallwandler normalerweise frequenzabhängig unterschiedlich ausgeprägt sind. So ist in der Regel für tiefe Frequenzen eine breitere Sende- bzw. Empfangskeule zu erwarten, als für hohe Frequenzen. Diese unterschiedlichen Richtcharakteristiken spiegeln sich entsprechend im ersten und zweiten Signal wider und werden wie nachfolgend beschrieben, vorteilhaft im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt. So können zum Beispiel Reifengeräusche des Fortbewegungsmittels bevorzugt durch Messungen im niedrigen Frequenzbereich erfasst werden, da die in diesem Frequenzbereich empfangenen Schallwellen mit einem sehr großen Winkel (in der Regel 90° und mehr) bezüglich einer Hauptempfangsrichtung des Ultraschallsensors auf den Ultraschallsensor treffen. Im hohen Frequenzbereich weist die Schallkeule dagegen einen geringeren Erfassungswinkel auf, weshalb Messungen von Reifengeräuschen des Fortbewegungsmittels in diesem Frequenzbereich einen geringeren Einfluss haben. Fahrgeräusche anderer Fortbewegungsmittel im Umfeld des Fortbewegungsmittels können dagegen auf die Messungen in beiden Frequenzbereichen ähnlich stark ausgeprägte Einflüsse aufweisen, da diese in der Regel mit deutlich kleineren Winkeln als 90° auf den Ultraschallsensor auftreffen. Eine Differenzbildung aus jeweiligen Signalen (erstes und zweites Signal) der jeweiligen Frequenzbereiche kann somit dazu führen, dass ein Einfluss von Fahrgeräuschen anderer Fortbewegungsmittel auf eine jeweilige Ultraschallmessung reduziert bzw. kompensiert werden kann, wodurch ein daraus resultierendes Signal (nachfolgend als drittes Signal beschrieben) besonders vorteilhaft im Zuge einer Bewertung der Fahrgeräusche des Fortbewegungsmittels verwendet werden kann.
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In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der Auswerteeinheit ein drittes Signal durch eine Differenzbildung aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal erzeugt, welches wiederum in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt werden kann.
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In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das dritte Signal für eine Straßenzustandserkennung (z. B. ein Straßennässegrad und/oder eine Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche usw.) und/oder für eine Erkennung von Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels verwendet. Dieser Schritt kann durch die erste Auswerteeinheit oder durch eine weitere Auswerteeinheit (z. B. eine Auswerteeinheit des Ultraschallsteuergerätes) des Fortbewegungsmittels durchgeführt werden. Die Straßenzustandserkennung kann bevorzugt auf Basis solcher Signalanteile im dritten Signal durchgeführt werden, welche aus dem Umfeld des Fortbewegungsmittels erfasste Ultraschallrauschpegel und/oder Clutter-Pegel (Pegel diffuser Ultraschallbodenechos) repräsentiert. Die Erkennung von Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels kann bevorzugt auf Basis solcher Signalanteile durchgeführt werden, welche aus dem Umfeld des Fortbewegungsmittels erfasste Ultraschallechos eines zuvor ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentieren. Ein Ergebnis der Straßenzustandserkennung und/oder der Erkennung von Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels kann beispielsweise über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels an einen oder mehrere Empfänger dieser Ergebnisse übertragen werden. Ein solcher Empfänger kann beispielsweise ein Steuergerät für einen autonomen Fahrbetrieb des Fortbewegungsmittels oder auch ein davon abweichendes Steuergerät sein.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich auf Basis dritter, vierter oder weiterer, jeweils voneinander abweichender Frequenzbereiche des Ultraschallsensors durchgeführt werden kann, welche auf geeignete Weise miteinander verrechnet werden können. Darüber hinaus ist es auch denkbar, eine Mehrzahl dritter, vierter, oder weiterer Signale einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren zur Optimierung der Straßenzustandserkennung und/oder der Objekterkennung zu verwenden (z. B. durch Fusionierung der jeweiligen Signale und/oder durch Plausibilisierung der jeweiligen Signale untereinander).
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Es sei ebenfalls darauf hingewiesen, dass auf Basis der Differenzbildung aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal auch Reflexionen von Reifengeräuschen des Fortbewegungsmittels an Mauern und/oder Leitplanken usw. im Umfeld des Fortbewegungsmittels, welche die erfassten Ultraschallrauschpegel erhöhen können, zumindest teilweise kompensiert werden können, da auch diese reflektierten Ultraschallsignale in etwa gleichermaßen auf die beiden gemessenen Frequenzbereiche einwirken können. Indem solche für die Bestimmung des Straßennässegrades unerwünschten Reflexionen (da diese die Ultraschallrauschpegel erhöhen können, obwohl sich ein tatsächlich vorliegender Straßennässegrad nicht verändert hat) kompensiert werden, kann eine Zuverlässigkeit der Bestimmung des Straßennässegrades im Fortbewegungsmittel weiter erhöht werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung korrespondiert eine Höhe eines im Zuge der Straßenzustandserkennung ermittelten Straßennässegrades mit einer Höhe eines durch das dritte Signal repräsentierten Ultraschallrauschpegels. Da das Ermitteln des aktuell vorliegenden Straßennässegrades bevorzugt auf Basis gemessener Ultraschallrauschpegel erfolgen kann, welche durch einen Kontakt von Reifen des Fortbewegungsmittels mit einer Fahrbahn erzeugt werden, kann das dritte Signal besonders vorteilhaft im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens genutzt werden, da aufgrund obiger Beschreibung Fremdeinflüsse (z. B. durch andere Fortbewegungsmittel) auf das Fahrgeräusch des Fortbewegungsmittels im dritten Signal weitgehend kompensiert werden können. Entsprechend kann das durch das dritte Signal repräsentierte Differenzsignal aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal mit einer hohen Zuverlässigkeit für die Bestimmung des aktuellen Straßennässegrades herangezogen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das erste Signal mittels eines ersten vordefinierten Gewichtungsfaktors und/oder das zweite Signal mittels eines zweiten vordefinierten Gewichtungsfaktors vor dem Erzeugnis dritten Signals gewichtet. Die jeweiligen Gewichtungsfaktoren können beispielsweise in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sein. Dieses Vorgehen kann insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn sich Fremdsignalanteile (z. B. Fahrgeräusche weiterer Fortbewegungsmittel) im ersten Signal und im zweiten Signal derart konstant in ihren Pegeln unterscheiden, dass eine einfache Differenzbildung aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal nicht ausreicht, um diese Fremdsignalanteile beim Bilden des dritten Signals hinreichend kompensieren zu können. Mittels der jeweiligen Gewichtungsfaktoren (welche z. B. für jeden Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels in einer Entwicklungsphase des Fortbewegungsmittels individuell ermittelt werden können) kann somit sichergestellt werden, dass eine im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens optimale Kompensation der Fremdsignalanteile erreicht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden der erste Gewichtungsfaktor und/oder der zweite Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels und/oder einer Luftströmungsgeschwindigkeit im Umfeld des Ultraschallsensors aus einer korrespondierenden ersten vordefinierten Kennlinie und/oder einer korrespondierenden zweiten vordefinierten Kennlinie ermittelt. Die erste und die zweite Kennlinie können wiederum in der an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt sein. Das Verwenden solcher Kennlinien hat den Hintergrund, dass insbesondere hohe Fahrzeuggeschwindigkeiten und/oder Luftströmungsgeschwindigkeiten dazu führen können, dass die Empfangskeule des Ultraschallsensors in Fahrtrichtung gebogen wird. Dieser Effekt kann bewirken, dass die oben beschriebene Kompensation insbesondere bei Ultraschallsensoren, die im hinteren Bereich des Fortbewegungsmittels angeordnet sind, nicht mehr in ausreichendem Maße gelingt, während die Kompensation mit Ultraschallsensoren, die beispielsweise vor den Vorderrädern des Fortbewegungsmittels platziert sind, besser gelingt. Durch das Verwenden der vorstehend genannten Kennlinien können diese Einflüsse zusätzlich reduziert werden, womit eine Zuverlässigkeit der Straßenzustandserkennung zusätzlich erhöht werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung repräsentieren das erste Signal und das zweite Signal diffuse Bodenechos eines zuvor durch den Ultraschallsensor ausgesendeten Ultraschallsignals, wobei im Zuge der Straßenzustandserkennung auf Basis des dritten Signals eine Beschaffenheit einer Straßenoberfläche ermittelt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich ein erster Wert repräsentierend einen Quotienten aus dem zweiten Signal und dem dritten Signal ermittelt. Darüber hinaus wird ein zweiter Wert repräsentierend einen aktuellen Straßennässegrad auf Basis des ersten Signals und/oder des zweiten Signals und/oder des dritten Signals ermittelt. Anschließend erfolgt ein automatisches Bewerten, ob sich ein weiteres Fortbewegungsmittel im Umfeld des Fortbewegungsmittels befindet, wobei das automatische Bewerten anhand eines Ergebnisses eines Abgleichs des ersten Wertes mit einem ersten vordefinierten Schwellenwert und des zweiten Wertes mit einem zweiten vordefinierten Schwellenwert erfolgt. Abschließend wird ein Ergebnis des automatischen Bewertens bei der Erkennung von Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels verwendet. Dies hat den Hintergrund, dass insbesondere bei nasser Fahrbahn und hohen Geschwindigkeiten des Fortbewegungsmittels, die Umgebungsgeräusche so groß werden können, dass die für die Objekterkennung erforderlichen Ultraschallechos vollständig überdeckt werden können. Aus diesem Grund kann eine Betrachtung des Quotienten aus dem zweiten Signal und dem dritten Signal Aufschluss darüber geben, ob sich ein weiteres Fortbewegungsmittel im Erfassungsbereich des Ultraschallsensors befindet. Für den Fall, dass dieser Quotient in Form des ersten Wertes den ersten vordefinierten Schwellenwert überschreitet, kann als Hauptverursacher eines aktuell erfassten Ultraschallsignals ein Fortbewegungsmittel im Umfeld des Fortbewegungsmittels festgestellt werden, wobei zusätzlich der zweite Wert den zweiten vordefinierten Schwellenwert überschreiten sollte, um sicherzustellen, dass tatsächlich Wasser auf der Fahrbahnoberfläche und/oder Fahrgeräusche von Fortbewegungsmitteln im Umfeld des Fortbewegungsmittels vorliegen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden der erste Schwellenwert und/oder der zweite Schwellenwert in Abhängigkeit einer aktuellen Geschwindigkeit des Fortbewegungsmittels angepasst. Ein Wert für die aktuelle Geschwindigkeit kann durch die Auswerteeinheit beispielsweise über ein Bordnetz des Fortbewegungsmittels von einem weiteren Steuergerät (z. B. von einem Kombiinstrument) empfangen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Straßenzustandserkennung in Abhängigkeit des Ergebnisses des automatischen Bewertens aktiviert oder deaktiviert. Hiermit kann sichergestellt werden, dass ungünstige Randbedingungen nicht zu potentiellen Fehlbewertungen bei der Straßenzustandserkennung führen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auf Basis des dritten Signals eine Höhenposition eines im Umfeld des Fortbewegungsmittels erkannten Objektes ermittelt. Auf Basis der Differenz zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal kann zusätzlich festgestellt werden, ob ein Objekt mit einer jeweiligen schmalen und einer breiten Empfangskeule der unterschiedlichen Frequenzbereiche gleichermaßen gut erfasst werden kann. Sollte dies der Fall sein, kann eher von einem höhergelegenen Objekt ausgegangen werden. Im Gegensatz dazu kann er ein niedriges Objekt vermutet werden, wenn sich das Objekt deutlich besser auf Basis des ersten Signals, als auf Basis des zweiten Signals ermitteln lässt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Optimierung einer ultraschallbasierten Umfelderfassung für ein Fortbewegungsmittel vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst eine Auswerteeinheit, welche einen Dateneingang und einen Datenausgang aufweist. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet sein und über eine intern und/oder extern informationstechnisch an die Auswerteeinheit angebundene Speichereinheit verfügen. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, in Verbindung mit dem Dateneingang ein erstes Signal repräsentierend ein durch einen Ultraschallsensor des Fortbewegungsmittels erfasstes erstes Ultraschallsignal zu empfangen, welches mittels eines ersten Filters mit einem ersten Durchlassbereich gefiltert wurde. Die Auswerteeinheit ist in Verbindung mit dem Dateneingang zusätzlich eingerichtet, ein zweites Signal repräsentierend ein durch den Ultraschallsensor erfasstes zweites Ultraschallsignal zu empfangen, welches mittels eines zweiten Filters mit einem vom ersten Durchlassbereich des ersten Filters abweichenden zweiten Durchlassbereich gefiltert wurde. Die Auswerteeinheit ist weiter eingerichtet, durch eine Differenzbildung aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal ein drittes Signal zu erzeugen und in Verbindung mit dem Datenausgang das dritte Signal für eine Straßenzustandserkennung und/oder eine Erkennung von Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels zu verwenden. Letzteres kann zum einen bedeuten, dass die Auswerteeinheit, welche informationstechnisch mit einem Bordnetz des Fortbewegungsmittels verbunden sein kann, dass dritte Signal an ein weiteres Steuergerät im Fortbewegungsmittel überträgt, welches eingerichtet ist die Straßenzustandserkennung und/oder die Erkennung von Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels durchzuführen. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerteeinheit auch selbst eingerichtet sein, die Straßenzustandserkennung und/oder die Erkennung von Objekten im Umfeld des Fortbewegungsmittels durchzuführen. In einem solchen Fall kann das Ausgeben des dritten Signals über den Datenausgang der Auswerteinheit einem internen Weiterreichen des dritten Signals innerhalb der Auswerteeinheit (z. B. an eine andere Computerroutine und/oder an einen anderen Hardware-Baustein der Auswerteeinheit) entsprechen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vorrichtung eingerichtet, oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensschritte auszuführen. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ultraschallsensor; und
- 3 eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ultraschallsensor und einem Fortbewegungsmittel.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung einer ultraschallbasierten Umfelderfassung für ein Fortbewegungsmittel. Im Schritt 100 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einer Auswerteeinheit eines Ultraschallsensors des Fortbewegungsmittels ein digitalisiertes erstes Signal repräsentierend ein durch den Ultraschallsensor erfasstes Ultraschallrauschsignal empfangen, welches mittels eines ersten Filters mit einem ersten Durchlassbereich gefiltert wurde. Die Auswerteinheit ist hier in Form eines ASIC ausgebildet. Im Schritt 200 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Auswerteeinheit des Ultraschallsensors ein digitalisiertes zweites Signal repräsentierend das durch den Ultraschallsensor erfasste Ultraschallrauschsignal empfangen, welches mittels eines zweiten Filters mit einem zweiten Durchlassbereich gefiltert wurde. Das erste Filter und das zweite Filter sind als digitale Bandpassfilter innerhalb des ASICs implementiert, wobei eine Mittenfrequenz des ersten Filters niedriger ist, als eine Mittenfrequenz des zweiten Filters. Das erste Signal und das zweite Signal werden in einer informationstechnisch an die Auswerteeinheit angebundenen Speichereinheit abgelegt. Im Schritt 300 wird mittels der Auswerteeinheit ein drittes Signal durch eine Differenzbildung aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal erzeugt, wobei das erste Signal und das zweite Signal vor der Differenzbildung mit jeweiligen vordefinierten Gewichtungsfaktoren normalisiert werden. Im Schritt 400 wird das dritte Signal von der Auswerteinheit über ein CAN-Bussystem des Fortbewegungsmittels an ein mittels des CAN-Bussystems informationstechnisch angebundenes Ultraschallsteuergerät übertragen, welches eingerichtet ist, auf Basis des dritten Signals eine Straßennässeerkennung für eine aktuell durch das Fortbewegungsmittel befahrene Fahrbahn durchzuführen. Ein Ergebnis der Straßennässeerkennung wird durch das Ultraschallsteuergerät über das Bordnetz des Fortbewegungsmittels an ein Fahrerinformationssystem des Fortbewegungsmittels übertragen, welches eingerichtet ist, einen Fahrer des Fortbewegungsmittels über die aktuell vorliegende Straßennässe zu informieren.
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2 zeigt eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ultraschallsensor 30 für ein Fortbewegungsmittel. Der Ultraschallsensor 30 umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche eine Auswerteinheit 10 umfasst, die hier ein Mikrocontroller ist. Die Auswerteeinheit 10 verfügt über einen Dateneingang 12, über welchen die Auswerteeinheit 10 mit einem Ausgang eines ersten Filters 40 und einem Ausgang eines zweiten Filters 50 informationstechnisch verbunden ist. Ein Eingang des ersten Filters 40 und ein Eingang des zweiten Filters 50 sind jeweils mit einem Ultraschallwandler 60 des Ultraschallsensors 30 informationstechnisch verbunden. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung eingerichtet, Ultraschallsignale aus einem Umfeld des Fortbewegungsmittels zu erfassen und diese durch das erste Filter 40 und das zweite Filter 50 derart zu filtern, dass am Ausgang des ersten Filters 40 ein erstes Signal S1 repräsentierend niedrige Frequenzen des Ultraschallsignals und am Ausgang des zweiten Filters 50 ein zweites Signal S2 repräsentierend hohe Frequenzen des Ultraschallsignals bereitgestellt werden. Die Auswerteinheit 10 ist eingerichtet, ein Differenzsignal aus dem ersten Signal S1 und dem zweiten Signal S2 zu berechnen und das Differenzsignal in Form eines dritten Signals S3 mittels eines Datenausgangs 14 über ein CAN-Bussystem des Fortbewegungsmittels an ein Empfängersteuergerät für das dritte Signal S3 zu übertragen.
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3 zeigt eine schematische Übersicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Ultraschallsensor 30 und einem Fortbewegungsmittel 80. Das Fortbewegungsmittel 80 umfasst eine Auswerteeinheit 10, welche hier ein Mikrocontroller ist und welche informationstechnisch mit einer extern an die Auswerteeinheit 10 angebundenen Speichereinheit 20 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 10 verfügt über einen Dateneingang 12, welcher informationstechnisch mit einem Ultraschallsensor 30 und einer Mehrzahl weiterer Ultraschallsensoren 90 verbunden ist. Ferner ist die Auswerteinheit 10 mittels eines Datenausgangs 14 mit einem Steuergerät 70 für einen teilautonomen Fahrbetrieb des Fortbewegungsmittels 80 informationstechnisch verbunden. Auf Basis dieser Konfiguration ist die Auswerteinheit 10 eingerichtet, eine Mehrzahl erster und zweiter Signale gemäß obiger Beschreibung von der Mehrzahl von Ultraschallsensoren 30, 90 zu empfangen und diese ebenfalls gemäß obiger Beschreibung zu verarbeiten. Ein Ergebnis der Verarbeitung durch die Auswerteinheit 10, welches eine Information über aktuell im Umfeld des Fortbewegungsmittels 80 vorhandene Objekte umfasst, wird mittels des Datenausgangs 14 an das Steuergerät 70 für den teilautonomen Fahrbetrieb übertragen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4133238 A1 [0004]
- DE 102016221809 A1 [0005]
