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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors eines Fahrzeugs auf einem Untergrund, wobei der Ultraschallsensor ein Abstandssensor ist, und Ultraschallsignale aussendet, wobei der Ultraschallsensor zumindest ein Teil des von dem Untergrund reflektierten Ultraschallsignals empfängt und ein entsprechendes Empfangssignal bereitstellt.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die solch ein Verfahren durchführt, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung, ein Computerprogramm und einen computerlesbaren Datenträger.
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Ultraschallsensor sind zur Umfelderfassung bei Kraftfahrzeugen im Zusammenhang mit Parkhilfesystemen bekannt. Diese senden Ultraschall aus und empfangen die reflektierten Ultraschallsignale aus der Umgebung. Diese werden ausgewertet, um Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs zu erkennen.
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Bei der Auswertung der Ultraschallsignale ist es relevant, die genaue Einbauposition der Ultraschallsensoren zu kennen. Üblicherweise wird die Auswertung, beispielsweise die Bestimmung der Schwellwertkurve, abhängig von der Einbauhöhe und dem Einbauwinkel durchgeführt. Eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensors, beispielsweise durch einen Unfall oder Parkrempler, kann dazu führen, dass der Ultraschallsensor nicht mehr ordnungsgemäß arbeitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein verbessertes Verfahren zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Schaltsensors bereitzustellen, dass sich insbesondere durch eine automatische Erkennung der Fehlausrichtung auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass mehrere Analysebereiche des Empfangssignals bestimmt werden, wobei in jedem der Analysebereiche eine Amplitudenverteilung des Empfangssignals bestimmt wird, in jedem der Analysebereiche ein statistisches Modell an die Amplitudenverteilung angepasst wird, und dadurch jeweils mindestens ein statistischer Parameter bestimmt wird, wobei die statistischen Parameter ausgewertet werden, um eine Art des Untergrunds zu bestimmen, wobei unter Berücksichtigung der Art des Untergrunds und anhand der statistischen Parameter bestimmt wird, ob eine Ausrichtung des Ultraschallsensors außerhalb eines Sollbereichs für die Ausrichtung liegt. Die Analyse der statistischen Parameter erlaubt es eine Fehlausrichtung der Ultraschallsensor zu erkennen, obwohl das Empfangssignal der Ultraschallsensoren üblicherweise starke Schwankungen und Fluktuation aufweist, die beispielsweise durch Strömungen und Turbulenzen in der Luft um das Fahrzeug herum verursacht werden. Wird eine solche Abweichungen der Ausrichtung erkannt, kann in vorteilhafter Weise eine Warnung, vorzugsweise an den Fahrer, ausgegeben werden. Dadurch kann der Fahrer des Fahrzeugs darauf hingewiesen werden, dass die Ultraschallsensoren möglicherweise nicht ordnungsgemäß arbeiten.
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In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen werden als statistische Parameter beispielhaft aber nicht beschränkend Modelparameter ausgewählter Verteilungsfunktion bezeichnet, wie zum Mittelwert und Standardabweichung einer Gaußfunktion.
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Die Analysebereiche des Empfangssignals werden günstiger Weise derart ausgewählt, dass innerhalb der Bereiche Bodenechos, also Echos, die vom Boden bzw. Untergrund reflektiert wurden, empfangen werden.
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Die Analysebereiche des Empfangssignals sind insbesondere Zeitabschnitte, die eine zeitliche Unterteilung des Empfangssignals in die Analysebereiche darstellen. Dies entspricht aufgrund der Laufzeit der Ultraschall Signale einer Abstandseinteilung.
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Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Bestimmung der Art des Untergrundes eine Auswertung von Werte der statistischen Parameter umfasst. Die Werte der statistischen Parameter werden stark von der Art des Untergrundes beeinflusst. Auf einem eher rauen Untergrund, wie beispielsweise Schotter, ergeben sich stärkere Streuungen der Signalamplituden, als beispielsweise auf einen feineren Untergrund wie beispielsweise Asphalt.
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Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Bestimmung, ob eine Ausrichtung des Ultraschallsensors außerhalb eines Sollbereichs für die Aussichten liegt, eine Auswertung der Werte der statistischen Parameter umfasst. Die statistische Auswertung der Empfangsamplituden bietet eine sehr einfache Möglichkeit, anhand Werte der statistischen Parameter zu entscheiden, ob eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensors vorliegt. Dazu können beispielsweise Wertebereiche für die Parameter definiert werden, in denen die Ausrichtung als sollgemäß angesehen wird, während Parameter, die außerhalb dieses Wertebereichs liegen, auf eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensors hindeuten.
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Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass für jeden der bestimmten statistischen Parameter ein Verlauf der Parameter über die Analysebereiche erstellt wird. Dadurch kann zusätzlich die Änderung der statistischen Parameter über die Abstandsbereiche, welche durch die Analysebereiche wieder gespiegelt werden, berücksichtigt werden. Dies ermöglicht eine genauere Bestimmung der Art des Untergrundes und ob eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensors vorliegt. Eine Verkippung des Ultraschallsensors bewirkt, dass die Entfernung bzw. der Entfernungsbereich, aus denen das stärkste Bodenecho zu erwarten ist, sich verschiebt.
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Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Bestimmung der Art des Untergrundes eine Auswertung einer Steigung des Verlaufs der statistischen Parameter umfasst. Die Steigung beschreibt die Änderung der statistischen Parameter über die jeweilige mittlere Entfernung welche den jeweiligen Analysebereichen zugeordnet werden können. Letztendlich ist also damit die Analyse der Änderung der statistischen Parameter über den Abstand zum Ultraschallsensor gegeben.
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Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Bestimmung, ob eine Ausrichtung des Ultraschallsensors außerhalb eines Sollbereichs für die Ausrichtung liegt, eine Auswertung einer Steigung des Verlaufs der statistischen Parameter umfasst. Ähnlich wie bei der Bestimmung der Art des Untergrundes wird somit die Änderung der statistischen Parameter über den Abstand zum Ultraschallsensor ausgewertet. Eine Verkippung der Ultraschallsensoren verlagert die ausgesendete Schallkeule, sodass die die Abstandsabhängigkeit der Empfangssignale verändert wird, was sich in eine Änderung in der Steigung des Verlaufs der statistischen Parameter äußert.
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Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Bestimmung der Art des Untergrundes eine Auswertung einer Krümmung des Verlaufs der statistischen Parameter umfasst. Auch die Krümmung des Verlaufs der statistischen Parameter wird durch die Art des Untergrundes beeinflusst, sodass eine zusätzliche Prüfmöglichkeit geschaffen ist, welche die Bestimmung der Art des Untergrundes ermöglicht.
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Eine weitere besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Bestimmung, ob eine Ausrichtung des Ultraschallsensors außerhalb eines Sollbereichs für die Ausrichtung liegt, eine Auswertung einer Krümmung des Verlaufs der statistischen Parameter umfasst. Auch die Krümmung des Verlaufs der statistischen Parameter wird durch die Ausrichtung des Ultraschallsensors beeinflusst. Daher erlaubt auch die Auswertung der Krümmung einen Rückschluss darüber, ob eine Fehlausrichtung vorliegt oder nicht.
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Eine vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Bestimmung der Art des Untergrundes eine Auswertung einer oder mehrerer Positionen von Extremstellen und/oder Wendepunkten des Verlaufs der statistischen Parameter umfasst. Die Art des Untergrundes und damit die Stärke der Bodenreflexionen beeinflusst auch die Position der Extremstellen und Wendepunkte. Daher kann durch Auswertung dieser Positionen auch Rückschlüsse auf die Art des Untergrundes gezogen werden.
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Eine weitere vorteilhafte Variante sieht vor, dass die Bestimmung, ob eine Ausrichtung des Ultraschallsensors außerhalb eines Sollbereichs für die Ausrichtung liegt, eine Auswertung einer oder mehrerer Positionen von Extremstellen und/oder Wendepunkte des Verlaufs der statistischen Parameter umfasst. Eine Verkippung, also eine Fehlausrichtung der Ultraschallsensoren, verlagert den Bereich des Untergrundes, der mit der stärksten Schallamplitude beschallt wird, sodass selbstverständlich auch die Lage der Extremstellen und Wendepunkte des Verlaufs der statistischen Parameter verändert werden. Daher lässt sich aufgrund der Veränderung der Positionen ein Rückschluss auf eine Fehlausrichtung Ultraschallsensoren ziehen.
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Eine besonders vorteilhafte Variante sieht vor, dass für mehrere Referenzuntergründe statistische Referenzparameter bestimmt werden, dass das Fahrzeug jeweils auf ein Referenzuntergrund positioniert wird, dass der Ultraschallsensor in einer vorgesehenen Einbauposition am Fahrzeug positioniert wird, dass der Ultraschallsensor Ultraschallsignale aussendet, dass der Ultraschallsensor zumindest ein Teil des von den Referenzuntergrund reflektierten Ultraschallsignals empfängt und jeweils ein entsprechendes Referenzempfangssignal bereitstellt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mehrere Analysebereiche des Referenzempfangssignals bestimmt werden, dass in jedem der Analysebereiche eine Amplitudenverteilung des Referenzempfangssignals bestimmt wird und das in jedem der Analysebereiche ein statistisches Modell an die Amplitudenverteilung angepasst wird, und dadurch jeweils mindestens ein Referenzparameter bestimmt wird. Das bedeutet, dass die Referenzparameter auf die gleiche Weise bestimmt werden wie die statistischen Parameter. Durch Vergleich der statistischen Parameter mit den Referenzparametern kann also erkannt werden, ob alles normal ist und somit keine Fehlausrichtung vorliegt, oder wenn eine zu große Abweichung vorhanden ist, eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensors vorliegt.
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Es versteht sich, dass die Definition bzw. Einteilung der Analysebereiche bei der Referenzmessung und den aktuellen Bodensignalmessungen identisch sein sollte, um eine Vergleichbarkeit der Referenzparameter und er statistischen Parametern zu ermöglichen. Entsprechend sollte auch dasselbe statistische Modell an die jeweiligen Empfangssignale angepasst werden.
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Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass beim Bestimmen der Art des Untergrundes die statistischen Parameter mit den statistischen Referenzparametern unter Bildung einer Fehlerfunktion verglichen werden, dass als Art des Untergrundes die Art desjenigen Referenzuntergrundes ausgewählt wird, für die die Fehlerfunktion zwischen den statistischen Parameter und den Referenzparametern am kleinsten ist und unter einem Schwellwert liegt. Dies ermöglicht eine einfache Entscheidung für die Zuordnung der Art des Untergrundes. Der Schwellwert erlaubt es zu erkennen, falls das Fahrzeug auf einen Untergrund steht, der bei den Referenzmessungen nicht berücksichtigt wurde. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass, wenn keine Art des Untergrundes bestimmt werden kann, die Bestimmung der Fehlausrichtung nicht erfolgt.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass für den Fall, dass bei keinem der Untergründe die Fehlerfunktion unter dem Schwellwert liegt, ein defekter Sensor oder eine starke Abweichung von der vorgesehenen Einbauposition angenommen wird. Dies beruht auf der Annahme, dass ausreichend Referenzuntergründe aufgenommen wurden, sodass unter normalen Bedingungen immer einer der Referenzuntergründe zugeordnet werden kann. Ist dies dennoch nicht möglich, kann von einem defekten Ultraschallsensor oder einer Abweichung von der vorgesehenen Einbaulage ausgegangen werden.
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Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das statistische Modell eine Verteilungsfunktion, insbesondere eine Gauß-Verteilung oder eine Gamma-Verteilung umfasst. Solche Verteilungsfunktionen sind zum einen einfach mathematisch an die Amplitudenverteilungen anpassbar zum anderen konnte gezeigt werden, dass die Empfangssignale gemäß einer Gamma-Verteilung oder einer Gauß-Verteilung verteilt sind.
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Eine günstige Variante sieht vor, dass mindestens einer der Analysebereiche mit mindestens zwei anderen der Analysebereiche zumindest teilweise überlappt. Dies erlaubt eine bessere Statistik bei der Erstellung der Verteilung, wodurch eine genauere Bestimmung der statistischen Parameter ermöglicht wird. Das bedeutet, entweder kann dadurch die räumliche Auflösung erhöht werden, oder die Ungenauigkeit der statistischen Parameter reduziert werden.
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Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass sich die Analysebereiche mit einem der benachbarten Analysebereiche zumindest teilweise überlappen. Auch dadurch kann eine bessere Statistik bei der Erstellung der Amplitudenverteilung erzielt werden.
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Eine weitere besonders günstige Variante sieht vor, dass die jeweiligen Amplitudenverteilungen über mehrere Meßzyklen des Ultraschallsensors bestimmt werden. Dadurch, dass mehrere Meßzyklen verwendet werden, um die Amplitudenverteilungen zu bestimmen, wird der Fehler bei der Bestimmung der statistischen Parameter reduziert. Dies erlaubt insgesamt eine präzisere Vorhersage bzw. Erkennung, ob die Ultraschallsensoren richtig ausgerichtet sind.
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Eine zweckmäßige Lösung sieht vor, dass das Verfahren in einer Steuerungseinrichtung, welche die Ultraschallsensoren steuert, ausgeführt wird. In der Steuerungseinrichtung können die jeweiligen Parameter der vorhandenen Ultraschallsensoren abgespeichert sein und somit eine zentrale Auswertung der Ausrichtung der Ultraschallsensoren erfolgen.
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Eine weitere zweckmäßige Lösung sieht vor, dass das Verfahren in dem Ultraschallsensor ausgeführt wird. Dadurch kann eine Art Selbstdiagnose des Ultraschalls erfolgen, sodass für die Erkennung der Fehlausrichtung keine zusätzliche Recheneinrichtung notwendig ist.
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Darüber hinaus wird die oben genannte Aufgabe durch eine Sensoreinrichtung zur Umfeldüberwachung eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Ultraschallsensor zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallsignalen und einer Steuerungseinrichtung zum Steuern der Ultraschallsensoren gelöst, wobei die Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß der vorstehenden Beschreibung auszuführen. Dadurch übertragen sich die Vorteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens auch auf die Sensoreinrichtung, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch ein Fahrzeug mit einer solchen Sensoreinrichtung gelöst. Die vorstehend beschriebenen Vorteile ergeben sich somit auch für das Fahrzeug, auf der vorstehenden Beschreibung insoweit.
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Es ist möglich, dass einer der Ultraschallsensoren die Steuerungseinrichtung der Sensoreinrichtung umfasst. Ein solcher Ultraschallsensor kann beispielsweise als Mastersensor die weiteren Ultraschall Sensoren der Sensoreinrichtung steuern.
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Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch ein Computerprogramm und einen computerlesbaren Datenträger, auf dem das Programm gespeichert ist, umfassend die Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen, gelöst. Die Vorteile des Verfahrens übertragen sich somit auf das Computerprogramm, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand der Figuren und Ausführungsbeispiele beschrieben.
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In den Figuren zeigen jeweils schematisch:
- 1: ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,
- 2: eine Prinzipdarstellung einer Ultraschallmessung,
- 3: eine Prinzipdarstellung der Ultraschallmessung bei verkipptem Ultraschallsensor,
- 4: ein Diagramm mit Empfangssignalen für verschiedenen Einbauwinkel des Ultraschallsensors,
- 5: ein Diagramm mit einer Amplitudenverteilung des Empfangssignals bei einem normal ausgerichteten Sensor,
- 6: ein Diagramm mit einer Amplitudenverteilung des Empfangssignals bei einem verkippt angeordneten Ultraschallsensor,
- 7: ein Diagramm mit einem Verlauf eines Skalenparameters einer Gammafunktion als statistisches Modell über den Abstand zum Ultraschallsensor, wobei der Untergrund Asphalt ist,
- 8: ein Diagramm mit einem Verlauf eines Skalenparameters einer Gammafunktion als statistisches Modell über den Abstand zum Ultraschallsensor, wobei der Untergrund Schotter ist,
- 9: ein Diagramm mit einem Verlauf eines Formparameters einer Gammafunktion als statistisches Modell über den Abstand zum Ultraschallsensor, wobei der Untergrund Asphalt ist,
- 10: ein Diagramm mit einem Verlauf eines Formparameters einer Gammafunktion als statistisches Modell über den Abstand zum Ultraschallsensor, wobei der Untergrund Schotter ist,
- Figurl 1: ein Diagramm mit einem Verlauf einer Standardabweichung einer Gaußfunktion als statistisches Modell über den Abstand zum Ultraschallsensor, wobei der Untergrund Asphalt ist,
- 12: ein Diagramm mit einem Verlauf eine Standardabweichung einer Gaußfunktion als statistisches Modell über den Abstand zum Ultraschallsensor, wobei der Untergrund Schotter ist, und
- 13: eine der 4 entsprechende Darstellung, wobei eine andere Einteilung der Analysebereiche dargestellt ist.
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Eine in den 1 bis 12 dargestellte erste Ausführungsform eines Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors 16 wird beispielsweise bei einem Fahrzeug 10 mit einer Sensoreinrichtung 12, die eine Steuerungseinrichtung 14 und mindestens ein, beispielsweise 8, Ultraschallsensoren 16 aufweist, angewendet.
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Die Ultraschallsensoren 16 sind als Abstandssensoren ausgebildet. Zur Messung eines Abstandes zu einem Objekt senden die Ultraschallsensoren 16 ein Ultraschallsignal 17 aus und empfangen das an der Umgebung, beispielsweise an einem Objekt reflektierte Echo 19 des Ultraschallsignals 17. Das empfangene Ultraschallecho 19 wird in ein Empfangssignal 20 gewandelt, sodass es zur weiteren Auswertung zur Verfügung steht.
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Üblicherweise wird dadurch die Laufzeit des Ultraschallsignals 17 zwischen dem Ultraschallsensor 16 und einem Objekt, an dem das Ultraschallsignal 17 reflektiert wurde, ausgewertet, um auf einen Abstand zwischen dem Objekt und dem Ultraschallsensor 16 zu schließen.
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Üblicherweise treten Ultraschall Reflexionen nicht nur an festen Objekten, sondern auch an den Untergrund 18, auf welchem das Fahrzeug 10 steht, auf. Dies ist beispielsweise in der 2 dargestellt. Insbesondere werden die Ultraschallsignale 17 an Unebenheiten des Untergrunds 18 reflektiert. Dadurch ergeben sich beispielsweise Empfangssignale 20 wie sie in der 4 dargestellt sind. Diese Reflexionen am Untergrund werden auch Bodenechos 21 genannt.
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Die von Bodenechos 21 resultierenden Empfangssignale 20 können nun ausgewertet werden, um eine Fehlausrichtung eines Ultraschallsensor 16 zu bestimmen. Unter einer Fehlausrichtung des Ultraschallsensor 16 sei die in 3 dargestellte Situation beispielhaft genannt. Eine Hauptachse 15 des Ultraschallsensors 16 ist um einen Winkel Beta gegenüber der Horizontalen 13 geneigt. Der Ultraschallsensor 16 weicht somit von der eigentlich vorgesehenen Ausrichtung, wie sie in 2 dargestellt ist, ab.
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Dadurch, dass die Ultraschallsensoren 16 eine richtungsabhängige Empfindlichkeit aufweisen, verändert sich durch diese Verkippung das empfangene Bodenecho 21. Dies wird deutlich, wenn die in 4 dargestellten Empfangssignale 20 von Bodenechos 21 für unterschiedliche Winkel Beta betrachtet werden. Es ist dabei gut zu erkennen, dass für negative Winkel, die einen nach unten gerichteten Ultraschallsensor bedeuten, die Empfangssignale 20 der Bodenechos 21 eine höhere Amplitude aufweisen, als wenn der Ultraschallsensor 16 nach oben gerichtet ist.
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Allerdings unterliegen die Ultraschallmessungen starken Schwankungen und Fluktuationen sowohl zeit- als auch abstandsabhängig. Daher ist eine direkte Analyse des Empfangssignals 20 nicht ausreichen, um eine Verkippung der Ultraschallsensoren 16 zuverlässig zu erkennen. Dies liegt insbesondere auch daran, dass unterschiedliche Untergrundtypen, wie beispielsweise Asphalt oder Schotter, zu stark unterschiedlichen Empfangssignalen 20 der Bodenechos 21 führen, welche die Effekte der unterschiedlichen Ausrichtung der Ultraschallsensor 16 scheinbar Unterlagen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt nun vor, eine statistische Analyse der Empfangssignale 20 der Bodenechos 21 durchzuführen, um eine vom Bodenbelag unabhängige Erkennung einer Fehlausrichtung der Ultraschallsensoren 16 zu ermöglichen.
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Zunächst einmal werden mehrere Analysebereiche 22 definiert, in welche die Empfangssignale 20 unterteilt werden. Die Analysebereiche 22 entsprechen dabei Abstandsbereichen. Diese Abstandsbereiche haben vorzugsweise eine Breite von 0,2 m bis 0,4 m. Insgesamt decken die Analysebereiche 22 einen Zeitbereich der Empfangssignale 20 ab, in denen Bodenechos 21 typischerweise empfangen werden. Beispielsweise erstrecken sich die Analysebereiche 22 insgesamt von 0,6 m bist 2 m Abstand zu dem jeweiligen Ultraschallsensor 16.
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Für jeden dieser Analysebereiche 22 wird eine Amplitudenverteilung 24 bestimmt. Zur Verbesserung der Analyse kann vorgesehen sein, die Amplitudenverteilung 24 aus Empfangssignalen 20 mehrerer Meßzyklen des Ultraschallsensor 16 zu bilden. Aufgrund der höheren Anzahl an Amplitudenwerten, ergibt sich somit eine genauere Bestimmung der Amplitudenverteilung 24.
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In den 5 und 6 sind beispielhaft jeweils eine Amplitudenverteilungen 24 für unterschiedlich ausgerichtete Ultraschallsensoren dargestellt. Die in 5 dargestellte Amplitudenverteilung 24 wurde mit einem normal ausgerichteten Ultraschallsensor 16 gemessen und entspricht der Amplitudenverteilung 24 in einem Analysebereich 22, der einen Abstand von 0,875 m zum Ultraschallsensor aufweist.
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Die in 6 dargestellte Amplitudenverteilung 24 wurde in einem Analysebereich 22 eines Empfangssignals 20, das mit einem falsch ausgerichteten Sensor, der um 4° geneigt ist, gemessen wurde, bestimmt. Beim Vergleich der 5 und 6 ist eindeutig erkennbar, dass sich die beiden Amplitudenverteilungen 24 voneinander unterscheiden, sodass die Analyse der Amplitudenerteilungen 24 grundsätzlich einen Hinweis auf den Einbauwinkel des Unterscheidsensors 16 geben kann.
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In jedem der definierten Analysebereiche 22 wird mithilfe eines statistischen Modells 25 statistische Parameter aus dem jeweiligen Amplitudenverteilungen 24 der Empfangssignalen 20 bestimmt. Anhand des statistischen Modells 25 ergibt sich eine zu erwartende Verteilungsfunktion 27, welche durch mathematische Anpassung der die Verteilungsfunktion 27 bestimmenden Parameter, an die tatsächlichen Amplitudenverteilungen 24 der Empfangssignale 20 innerhalb jeweiligen Analysebereiche 22 angepasst wird. Die so erhaltenen Parameter werden statistische Parameter 28 genannt.
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Es wird also für jeden Analysebereich 22 mindestens ein statistischer Parameter 28 bestimmt. Je nach statistischem Modell 25 können auch mehrere, beispielsweise zwei, statistische Parameter 28 ermittelt werden. Als praktikabel haben sich insbesondere Gammafunktion und Gaußfunktionen als Verteilungsfunktionen 27 herausgestellt.
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Eine Anpassung einer Gammafunktion ergibt als statistische Parameter 28 den Skalenparameter und den Formparameter. Eine Anpassung mittels einer Gaußfunktion ergibt den Mittelwert und die Standardabweichung.
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Es können nun für jeden der statistischen Parameter 28 ein Verlauf 26 über die Analysebereiche 22 ermittelt werden. Da die Analysebereiche 22 Abständen zu dem Ultraschallsensor 16 zugeordnet werden können, ist somit ein ortsabhängiger Verlauf 26 der statistischen Parameter 28 bestimmbar.
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In den 7 bis 12 sind jeweils ortsabhängige Verläufe 26 von statistischen Parametern 28 für unterschiedliche Einbauwinkel der Ultraschallsensoren 16 dargestellt.
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Die 7 und 8 zeigen jeweils Verläufe 26 des Skalenparameters für Asphalt als Untergrund (7) und Schotter als Untergrund (8). Bei Vergleich der in den 7 und 8 dargestellten Verläufe 26 ist zum einen erkennbar, dass für den Analysebereich 22 bei 0,6 m zwar auf Schotter eine starke Abhängigkeit des Einbauwinkels gegeben ist allerdings nicht auf Asphalt. Allerdings ist erkennbar, dass die Werte für den Skalenparameter bei Schotter durchgängig höher sind als auf Asphalt. Des Weiteren ist auch die Steigung inzwischen in einem Abstandsbereich von 1 m bis 1,80 m bei Schotter steiler als bei Asphalt.
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Daraus lässt sich beispielsweise schließen, dass die Steigung des Skalenparameters ausgenutzt werden kann, um die Art des Untergrundes, auf welchen das Fahrzeug sich befindet, zu bestimmen.
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In den 9 und 10 sind beispielhaft Verläufe 26 des Formparameters für Asphalt als Untergrund (9) und Schotter als Untergrund (10) dargestellt. Es ist beispielsweise erkennbar, dass eine starke Winkelabhängigkeit des Formparameters im Analysebereich 22 bei 0,6 m sowohl bei Asphalt als auch bei Schotter gegeben ist. Auch ist erkennbar, dass sich die Verläufe 26 der Formparameter im einen Bereich um 0,8 m kreuzen. Dies kann beispielsweise durch Auswertung der Krümmung der Verläufe ausgenutzt werden, um auf den Einbauwinkel bzw. auf eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensor 16 zu schließen.
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In den 11 und 12 sind beispielhaft Verläufe 26 der Standardabweichung für Asphalt als Untergrund (11) und Schotter als Untergrund (12) dargestellt. Dabei ist deutlich erkennbar, dass das jeweilige Maximum in den Verläufen 26 von dem Einbauwinkel des Ultraschallsensors 16 abhängt. Dadurch kann beispielsweise auch die Position des Maximums in dem im Verlauf 26 der Standardabweichung ausgewertet werden, um eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensor 16 zu erkennen.
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Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorgesehen, dass zunächst die Art des Untergrundes 18 bestimmt wird und unter Berücksichtigung der Art des Untergrundes 18 eine Fehlausrichtung des Ultraschallsensors 16 erkannt wird.
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Diese 2-stufige Analyse bietet sich an, da die Art des Untergrundes 18 einen ähnlich starken Einfluss auf die statistischen Parameter 28 aufweist, wie die Einbaulage des Ultraschallsensor 16. Allerdings gibt es bestimmte statistische Parameter 28, die im Wesentlichen nur von der Art des Untergrundes 18 beeinflusst werden, sodass über diese 2-stufige Analyse eine eindeutige Erkennung einer Fehlausrichtung des Ultraschallsensor 16 möglich ist.
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Eine mit Bezug auf die 13 beschriebene zweite Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors 16 unterscheidet sich von der mit dem Bezug auf die 1 bis 12 dargestellten ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung des Ultraschallsensors 16 dadurch, dass die Analysebereiche 22 zumindest teilweise überlappend definiert sind. Es liegen also Überlappungsbereiche 23 des Empfangssignals 22 vor, in denen mindestens zwei der Analysebereiche 22 liegen und daher gemeinsame Daten des oder der Empfangssignale 20 nutzen.
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In 13 sind beispielhaft zwei überlappende Analysebereiche 22 dargestellt. Es versteht sich, dass üblicher Weise mehr als zwei Analysebereiche 22 vorgesehen sind, auch wenn sie in 13 nicht dargestellt sind. Die Ausdehnung des Überlappungsbereichs 23 beträgt hier weniger als 50% der Ausdehnung eines Analysebereichs 22. Es sind aber auch größere Überlappungen möglich, so dass beispielsweise jeder Wert des Empfangssignals 22, der nicht zu den Randbereichen gehört, zu mindestens zwei Analysebereichen 22 gehört. Ferner können sich auch mehrere Überlappungsbereiche 23 selbst überlappen, sodass auch Werte des Empfangssignals 20 zu drei Analysebereichen 22 gehören.
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Dies ermöglicht eine bessere Statistik für die Bildung der Amplitudenverteilungsfunktion 24 in den Analysebereichen 22. Dies wiederum ermöglicht entweder eine feinere Unterteilung der Analysebereiche 22, oder eine genauere Bestimmung der statistischen Parameter 28 innerhalb der Analysebereiche 22.
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Im Übrigen stimmt die mit Bezug auf 13 beschriebene zweite Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung des Ultraschallsensors 16 mit der mit Bezug auf die 1 bis 12 dargestellten ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors 16 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine nicht näher dargestellte dritte Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors 16 unterscheidet sich von der mit dem Bezug auf die 1 bis 12 dargestellten erste Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung des Ultraschallsensors 16 dadurch, dass zur Erkennung der Art des Untergrundes 18 und der Erkennung einer Fehlausrichtung des Ultraschallsensors 16 die ermittelten statistischen Parameter 28 mit statistischen Referenzparametern 30 verglichen werden.
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Die statistischen Referenzparameter 30 werden zunächst allgemein bestimmt. Dazu werden Messungen der Bodenechos 21 auf unterschiedlichen Referenzuntergründen 32 mit unterschiedlichen Ausrichtungen des Ultraschallsensor 16 durchgeführt. Derart erhaltene Referenzempfangssignale 34 werden wie die Empfangssignale 20 bei der ersten Ausführungsform des Verfahrens in Analysebereiche 22 unterteilt und für jeden Analysebereich 22 statistische Parameter bestimmt, die bei den Referenzmessungen statistische Referenzparameter 30 genannt werden.
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Die Idee basiert darauf, dass bei den Referenzmessungen und bei den späteren Testmessungen dieselbe Analysemethode bzw. Verarbeitungsmethode verwendet wird, um die statistischen Parameter 28 bei den Testmessungen und die statistischen Referenzparameter 30 bei den Referenzmessungen zu bestimmen.
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Zur Bestimmung der Art des Untergrundes 18 werden nun die aktuellen Verläufe der statistischen Parameter 28 mit den Verläufen der statistischen Referenzparameter 30 verglichen. Der Vergleich kann beispielsweise durch Bildung einer Fehlerfunktion erfolgen. Als Art des Untergrundes 18 wird derjenige Referenzuntergrund 32 ausgewählt, bei welchem die Fehlerfunktion zu der entsprechenden Referenzmessung am kleinsten ist.
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Vorzugsweise kann diese Fehlerfunktion auch noch mit einem Schwellwert verglichen werden. Falls der Schwellwert für die Fehlerfunktion nicht unterschritten wird, kann davon ausgegangen werden, dass entweder der Sensor nicht ordnungsgemäß funktioniert, oder eine Fehlausrichtung vorliegt.
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Ist nun die Art des Untergrundes 18 bestimmt, kann erneut die Fehlerfunktion mit den Referenzmessungen für die unterschiedlichen Ausrichtungen des Ultraschallsensor 16 für den bereits gewählten Referenzuntergrund 32 ermittelt werden. Dadurch kann erkannt werden, ob der Sensor sich in der Sollposition befindet oder nicht.
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Im Übrigen stimmt die dritte Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors 16 mit der mit Bezug auf die 1 bis 12 dargestellten ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine nicht näher dargestellte vierte Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung unterscheidet sich von der dritte Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung dadurch, dass die Analysebereiche 22 zumindest teilweise überlappend definiert sind. D. h. mindestens zwei der Analysebereiche 22 umfassen gemeinsame Daten des oder der Empfangssignale 20.
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Dies ermöglicht eine bessere Statistik für die Bildung der Amplitudenverteilung 24 in den Analysebereichen 22. Dies wiederum ermöglicht entweder eine feinere Unterteilung der Analysebereiche 22, oder eine genauere Bestimmung der statistischen Parameter 28 innerhalb der Analysebereiche 22.
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Im Übrigen stimmt die vierte Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors 16 mit der dritten Ausführungsform des Verfahrens zur Erkennung einer Fehlausrichtung eines Ultraschallsensors 16 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
