DE102020205683A1 - Method for determining the position of objects using ultrasound and a driver assistance system for determining the position of an object in the vicinity of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position von Objekten unter Verwendung von Ultraschall, wobei Ultraschallpulse ausgesendet werden und an Objekten reflektierte Ultraschallechos von mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) wieder empfangen werden. Dabei ist vorgesehen, dass mögliche Objektpositionen unter Verwendung einer Gitterkarte (200) ermittelt werden, wobei eine Zelle (210) der Gitterkarte (200) einen bestimmten Bereich in der Umgebung repräsentiert, jeder Zelle (210) ein Zähler zugeordnet wird, und im Fall eines empfangenen Direktechos die Zähler für diejenigen Zellen (210) erhöht werden, welche einen Kreisbogen oder eine Kugeloberfläche schneiden, welche durch eine dem Direktecho zugeordnete Entfernung definiert ist, und im Fall eines empfangenen Kreuzechos die Zähler für diejenigen Zellen (210) erhöht werden, welche einen Ellipsenbogen oder eine Ellipsoidoberfläche schneiden, welche durch eine dem Kreuzecho zugeordnete Entfernung und der relativen Lage der beteiligten Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) definiert ist, wobei mögliche Objektpositionen über die Positionen derjenigen Zellen (210) bestimmt werden, deren Zähler oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt.Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm sowie ein Fahrerassistenzsystem (300), welche dazu eingerichtet sind, das Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for determining the position of objects using ultrasound, with ultrasound pulses being transmitted and ultrasound echoes reflected on objects being received again by at least two spaced apart ultrasound sensors (11, 12, 13, 14). It is provided that possible object positions are determined using a grid map (200), with one cell (210) of the grid map (200) representing a specific area in the vicinity, each cell (210) being assigned a counter, and in the case of one received direct echoes the counters are increased for those cells (210) which intersect an arc or a spherical surface which is defined by a distance assigned to the direct echo, and in the case of a received cross echo, the counters are increased for those cells (210) which have a Cut an elliptical arc or an ellipsoid surface, which is defined by a distance assigned to the cross echo and the relative position of the ultrasonic sensors (11, 12, 13, 14) involved, with possible object positions being determined via the positions of those cells (210) whose counters are above a predetermined limit value is. Further aspects of the invention relate to a Computerp rogram and a driver assistance system (300), which are set up to carry out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objekts unter Verwendung von Ultraschall, wobei Ultraschallpulse ausgesendet werden und von Objekten reflektierte Ultraschallechos von mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten Ultraschallsensoren wieder empfangen werden. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm sowie ein Fahrerassistenzsystem, welche dazu eingerichtet sind, das Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for determining the position of an object using ultrasound, with ultrasound pulses being transmitted and ultrasound echoes reflected from objects being received again by at least two ultrasound sensors arranged at a distance from one another. Further aspects of the invention relate to a computer program and a driver assistance system which are set up to carry out the method.

Stand der TechnikState of the art

Es sind verschiedene Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche einen Fahrer eines Fahrzeugs bei der Ausführung verschiedener Fahrmanöver unterstützen, einen Fahrer vor Gefahren warnen und/oder ein Fahrzeug zumindest zeitweise automatisch führen können. Für ihre Funktion sind die Fahrerassistenzsysteme auf präzise Daten über Objekte wie andere Verkehrsteilnehmer und Hindernisse wie z.B. Bäume oder Pfosten in der Umgebung angewiesen. Dabei ist insbesondere die genaue Bestimmung der Position von Objekten relativ zum Fahrzeug wichtig.Various driver assistance systems are known which support a driver of a vehicle in the execution of various driving maneuvers, warn a driver of dangers and / or can automatically guide a vehicle at least at times. For their function, the driver assistance systems are dependent on precise data about objects such as other road users and obstacles such as trees or posts in the vicinity. The exact determination of the position of objects relative to the vehicle is particularly important.

Zur Bestimmung der Position eines Objekts können Laterationsverfahren verwendet werden, bei denen über mehrere räumlich voneinander beabstandete Sensoren die Entfernung zwischen dem jeweiligen Sensor und dem Objekt bestimmt wird. Beispielsweise können auf Ultraschall basierende Abstandssensoren für eine Positionsbestimmung basierend auf Laterationsverfahren eingesetzt werden.To determine the position of an object, lateration methods can be used in which the distance between the respective sensor and the object is determined using a plurality of spatially spaced sensors. For example, distance sensors based on ultrasound can be used for a position determination based on lateration methods.

Sind mehrere Objekte in der Umgebung vorhanden ist es eine Herausforderung, die einzelnen gemessenen Entfernungen dem korrekten Objekt für die Anwendung des Laterationsverfahrens zuzuordnen, so dass die richtigen Kreise bzw. Ellipsen miteinander geschnitten werden. Vor allem bei Szenarien mit sehr vielen verschiedenen Objekten kann es vorkommen, dass durch falsche Schnittpunkte falsche Positionen gebildet werden bzw. Objekte an Stellen vermutet werden, an denen sich kein Objekt befindet. Je mehr Sensoren eingesetzt werden, desto komplexer wird die Auswahl der miteinander zu schneidenden Kreise und Ellipsen.If there are several objects in the vicinity, it is a challenge to assign the individual measured distances to the correct object for the application of the lateration method, so that the correct circles or ellipses are intersected with one another. Especially in scenarios with a large number of different objects, it can happen that incorrect points of intersection create incorrect positions or that objects are assumed to be in places where there is no object. The more sensors are used, the more complex the selection of the circles and ellipses to be intersected with one another becomes.

DE 100 27 828 A1 beschreibt ein aktives Ultraschall-Sichtgerät welches Objekte in einem Medium erkennbar macht, welche durch Rauch oder Nebel nicht sichtbar sind. Das aktive Ultraschall-Sichtgerät umfasst mindestens einen Sender zum Aussenden eines Sendesignals und mindestens einen in einer bekannten Position zu dem Sender angeordneten Empfänger. Zur Bestimmung einer Position im Raum wird ein Raster verwendet, in das Amplitudenwerte für Reflexionspunkte eingetragen werden. Dabei wird zunächst die relative Position über Auswerten der Echos bestimmt und dann der Reflexionspunkt in das Raster eingetragen. DE 100 27 828 A1 describes an active ultrasonic vision device which makes objects in a medium recognizable, which are not visible through smoke or fog. The active ultrasonic viewing device comprises at least one transmitter for transmitting a transmission signal and at least one receiver arranged in a known position relative to the transmitter. To determine a position in space, a grid is used in which the amplitude values for reflection points are entered. First, the relative position is determined by evaluating the echoes and then the reflection point is entered in the grid.

EP 3 398 824 A1 offenbart ein Bremssystem für ein automatisiertes Fahrzeug, welches einen Abstandssensor, einen Bremsaktuator und eine Steuereinheit umfasst. Durch die Steuereinheit wird in einem Sichtfeld eine „Region of interest“ bestimmt und ein Belegungsgitter definiert, welches das Sichtfeld in ein Array von Gitterzellen unterteilt. Vom Abstandssensor erkannte Objekte werden einer Gitterzelle zugeteilt und die Gitterzellen werden über einer Angabe zur Wiederholbarkeit einer Objektdetektion charakterisiert. Durch die Steuereinheit wird bestimmt, ob sich ein festes Objekt mit einer Wiederholbarkeit der Objektdetektion oberhalb eines Grenzwerts in der „Region of interest“ befindet und die Steuereinheit aktiviert bei Erkennen eines solchen festen Objekts den Bremsaktuator. EP 3 398 824 A1 discloses a braking system for an automated vehicle that includes a distance sensor, a brake actuator and a control unit. The control unit determines a “region of interest” in a field of view and defines an occupancy grid which divides the field of view into an array of grid cells. Objects recognized by the distance sensor are assigned to a grid cell and the grid cells are characterized by means of an indication of the repeatability of an object detection. The control unit determines whether a solid object with a repeatability of the object detection is located in the “region of interest” above a limit value and the control unit activates the brake actuator when such a solid object is detected.

Dokument DE 10 2013 018 315 A1 beschreibt ein Umfeldmodell mit adaptivem Gitter, bei dem Daten von zumindest einem Sensorsystem zur Umfelderfassung empfangen werden und ein Umfeldmodell in Form einer Gitterkarte erstellt wird. Hierzu können Daten von Sensorsystemen wie beispielsweise Ultraschallsensoren herangezogen werden und gegebenenfalls mit Daten anderer Sensorsysteme fusioniert und plausibilisiert werden. Bei der Gitterkarte können die Größe und/oder die Anordnung der Zellen in dem Gitter abhängig von der Fahrsituation geändert werden.document DE 10 2013 018 315 A1 describes an environment model with an adaptive grid, in which data is received from at least one sensor system for detecting the environment and an environment model is created in the form of a grid map. For this purpose, data from sensor systems such as ultrasonic sensors can be used and, if necessary, fused with data from other sensor systems and checked for plausibility. In the case of the grid map, the size and / or the arrangement of the cells in the grid can be changed depending on the driving situation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objekts unter Verwendung von Ultraschall vorgeschlagen, wobei Ultraschallpulse ausgesendet werden und an Objekten reflektierte Ultraschallechos von mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten Ultraschallsensoren wieder empfangen werden. Dabei ist vorgesehen, dass mögliche Objektpositionen unter Verwendung einer Gitterkarte ermittelt werden, wobei eine Zelle der Gitterkarte einen bestimmten Bereich in der Umgebung repräsentiert und jeder Zelle ein Zähler zugeordnet wird. Im Fall eines empfangenen Direktechos als Ultraschallechos werden die Zähler für diejenigen Zellen erhöht, welche einen Kreisbogen oder eine Kugeloberfläche schneiden, welche durch eine dem Direktecho zugeordnete Entfernung definiert ist, und im Fall eines empfangenen Kreuzechos werden die Zähler für diejenigen Zellen erhöht, welche einen Ellipsenbogen oder eine Ellipsoidoberfläche schneiden, welche durch eine dem Kreuzecho zugeordnete Entfernung und der relativen Lage der beteiligten Ultraschallsensoren definiert ist. Mögliche Objektpositionen werden dann über die Positionen derjenigen Zellen bestimmt, deren Zähler oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt.A method is proposed for determining the position of an object using ultrasound, with ultrasound pulses being transmitted and ultrasound echoes reflected on objects being received again by at least two ultrasound sensors arranged at a distance from one another. It is provided that possible object positions are determined using a grid map, with a cell of the grid map representing a specific area in the vicinity and a counter being assigned to each cell. In the case of a received direct echo as ultrasonic echoes, the counters are incremented for those cells which intersect an arc of a circle or a spherical surface which is defined by a distance assigned to the direct echo, and in the case of a received cross echo, the counters are incremented for those cells which have an elliptical arc or intersect an ellipsoid surface which is defined by a distance assigned to the cross echo and the relative position of the ultrasonic sensors involved. Possible object positions are then based on the positions of those Cells whose count is above a predetermined limit.

Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um Verkehrsteilnehmer wie Fahrzeuge oder Fußgänger oder um Hindernisse wie z.B. Bäume oder Pfosten handeln.The objects can be, for example, road users such as vehicles or pedestrians or obstacles such as trees or posts.

Für eine Bestimmung der Position eines Objekts kann beispielsweise mindestens einer der Ultraschallsensoren ein Ultraschallpuls aussenden, wobei durch zwei oder mehr Ultraschallsensoren von einem Objekt in der Umgebung reflektierte Ultraschallechos empfangen werden können. Das von dem Ultraschallsensor, der den Ultraschallpuls ursprünglich ausgesendet hat, empfangene Ultraschallecho wird dabei Direktecho genannt und das von dem oder den anderen Ultraschallsensor(en) empfangene Ultraschallecho wird Kreuzecho genannt. Aus der Laufzeit, welche vom Aussenden des Ultraschallpulses bis zum Empfang des Ultraschallechos vergeht, sowie der bekannten Schallgeschwindigkeit kann dann der Abstand des Objekts bestimmt werden. Je nach Situation, insbesondere bei mehreren vorhandenen Objekten in der Umgebung, können zu einem ausgesendeten Ultraschallpuls durch einen einzigen Ultraschallsensor auch mehrere Ultraschallechos empfangen werden.For a determination of the position of an object, for example, at least one of the ultrasonic sensors can emit an ultrasonic pulse, wherein ultrasonic echoes reflected from an object in the vicinity can be received by two or more ultrasonic sensors. The ultrasonic echo received by the ultrasonic sensor that originally transmitted the ultrasonic pulse is called the direct echo and the ultrasonic echo received by the other ultrasonic sensor (s) is called the cross echo. The distance to the object can then be determined from the transit time, which elapses from the transmission of the ultrasonic pulse to the reception of the ultrasonic echo, and the known speed of sound. Depending on the situation, in particular if there are several objects in the vicinity, several ultrasonic echoes can also be received by a single ultrasonic sensor for a transmitted ultrasonic pulse.

Die einzelnen Ultraschallsensoren können jeweils nacheinander Ultraschallpulse aussenden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Ultraschallsensoren zeitgleich Ultraschallpulse aussenden, wobei diese zur Unterscheidung bevorzugt kodiert sind. Für eine Kodierung können die Ultraschallpulse moduliert sein und/oder können verschiedene Frequenzen verwenden.The individual ultrasonic sensors can each emit ultrasonic pulses one after the other. Additionally or alternatively, it can be provided that two or more ultrasonic sensors transmit ultrasonic pulses at the same time, these being preferably coded for differentiation. For coding, the ultrasonic pulses can be modulated and / or can use different frequencies.

Die Gitterkarte kann insbesondere zweidimensional oder dreidimensional ausgestaltet werden, wobei jede der Zellen der Gitterkarte einen bestimmten Bereich der Umgebung repräsentiert. Entsprechend ist jeder der Gitterzellen eine Position in dem zweidimensionalen bzw. dreidimensionalen Bereich der Umgebung zugeordnet. Die Gitterkarte kann beispielsweise einen Raumbereich mit den Abmessungen 2,5 m x 2, 5 m x 1 m (Länge x Breite x Höhe) repräsentieren, wobei ein Raster von 5 cm verwendet wird. Für dieses Beispiel ergibt sich eine Gitterkarte mit 50 x 50 x 20 = 50 000 Elemente.The grid map can in particular be designed two-dimensionally or three-dimensionally, with each of the cells of the grid map representing a specific area of the environment. Correspondingly, each of the grid cells is assigned a position in the two-dimensional or three-dimensional area of the environment. The grid map can represent, for example, a spatial area with the dimensions 2.5 mx 2.5 mx 1 m (length x width x height), a grid of 5 cm being used. This example results in a grid map with 50 x 50 x 20 = 50,000 elements.

Der einer Zelle zugeordnete Zähler kann dabei beispielsweise als eine Variable in einem Speicher einer Computereinrichtung oder eines Steuergeräts repräsentiert werden, wobei dann entsprechend die Gitterkarte als ein zwei- bzw. dreidimensionales Array repräsentiert werden kann. Wird als Typ für die Variable eine Ganzzahl mit dem Wertebereich 0 bis 255 gewählt, wird für den Zähler lediglich ein Byte Speicherplatz benötigt. Bei dem zuvor genannten Beispiel mit einer Gitterkarte der Größe 50 x 50 x 20 Elemente würden entsprechend lediglich 50 000 Byte Speicher benötigt. Selbstverständlich ist es dabei möglich, jeder Gitterzelle noch weitere Attribute zuzuweisen und entsprechend in einem Speicher abzulegen, wie beispielsweise ein ermittelter Signalpegel des Ultraschallechos.The counter assigned to a cell can be represented, for example, as a variable in a memory of a computer device or a control device, in which case the grid map can accordingly be represented as a two- or three-dimensional array. If an integer with the value range 0 to 255 is selected as the type for the variable, only one byte of storage space is required for the counter. In the above-mentioned example with a grid map measuring 50 x 50 x 20 elements, only 50,000 bytes of memory would be required accordingly. Of course, it is possible to assign further attributes to each grid cell and to store them accordingly in a memory, such as, for example, a determined signal level of the ultrasonic echo.

Bevorzugt werden die Abmessungen in der Länge und Breite (Straßenebene) im Bereich von 1 m bis 10 m, bevorzugt von 2 m bis 5 m und in der Höhe im Bereich von 0, 5 m bis 5 m, bevorzugt von 1 m bis 2 m gewählt. Die Rastergröße wird bevorzugt im Bereich von 1 cm bis 25 cm, bevorzugt im Bereich von 2 cm bis 10 cm gewählt. Dabei ist es denkbar, für die verschiedenen Dimensionen gleiche oder unterschiedliche Rastergrößen zu verwenden.The dimensions in length and width (street level) in the range from 1 m to 10 m, preferably from 2 m to 5 m and in height in the range from 0.5 m to 5 m, preferably from 1 m to 2 m, are preferred chosen. The grid size is preferably selected in the range from 1 cm to 25 cm, preferably in the range from 2 cm to 10 cm. It is conceivable to use the same or different grid sizes for the different dimensions.

Ist die Gitterkarte zweidimensional, werden Kreisbögen und Ellipsenbögen zur Bestimmung der Zellen verwendet, welche mögliche Positionen eines Objekts repräsentieren. Ist die Gitterkarte dreidimensional, werden Kugeloberflächen und Ellipsoidoberflächen zur Bestimmung der Zellen verwendet. Bei einem Direktecho bestimmt der anhand der Laufzeit ermittelte Abstand den Radius des Kreises bzw. der Kugeloberfläche, wobei sich der Ultraschallsensor im Zentrum des Kreises bzw. der Kugel befindet. Bei einer Ellipse bzw. einer Ellipsoidoberfläche befindet sich der sendende Ultraschallsensor in einem Brennpunkt und der empfangende Ultraschallsensor im anderen Brennpunkt. Der Ellipsenbogen kann dabei in Analogie zur Gärtnermethode konstruiert werden, wobei die Summe der Abstände der Punkte des Ellipsenbogens über die aus der Signallaufzeit des Kreuzechos bestimmte Distanz gegeben ist.If the grid map is two-dimensional, arcs of circles and arcs of ellipses are used to determine the cells which represent possible positions of an object. If the grid map is three-dimensional, spherical surfaces and ellipsoidal surfaces are used to determine the cells. In the case of a direct echo, the distance determined on the basis of the transit time determines the radius of the circle or the surface of the sphere, the ultrasonic sensor being in the center of the circle or sphere. In the case of an ellipse or an ellipsoidal surface, the transmitting ultrasonic sensor is in one focal point and the receiving ultrasonic sensor is in the other focal point. The elliptical arc can be constructed in analogy to the gardening method, the sum of the distances between the points of the elliptical arc being given over the distance determined from the signal propagation time of the cross echo.

Zum Bestimmen der Zellen, welche durch die Kreisbögen und/oder Ellipsenbögen bzw. von den Kugeloberflächen und/oder Ellipsoidoberflächen geschnitten werden, kann der entsprechende Bogen bzw. die entsprechende Oberfläche analytisch dargestellt werden und Schnittpunkte mit den Zellen der Gitterkarte ermittelt werden. Eine Möglichkeit für das Ermitteln der geschnittenen Zellen ist dabei ein an den Bresenham-Algorithmus angelehnter Algorithmus, der ein Rastern von geometrischen Formen wie Kreisen ermöglicht.To determine the cells which are intersected by the circular arcs and / or elliptical arcs or by the spherical surfaces and / or ellipsoidal surfaces, the corresponding arc or the corresponding surface can be displayed analytically and points of intersection with the cells of the grid map can be determined. One possibility for determining the cut cells is an algorithm based on the Bresenham algorithm, which enables geometric shapes such as circles to be rasterized.

Wird der Zähler einer Zelle jeweils um den Wert 1 erhöht, so wird der vorgegebene Grenzwert im Fall einer zweidimensionalen Gitterkarte bevorzugt ≥ 1 gewählt und im Fall einer dreidimensionalen Gitterkarte bevorzugt ≥ 2 gewählt. Je höher der Grenzwert gewählt wird, desto geringer ist der Wahrscheinlichkeit dafür, ein Objekt zu erkennen, obwohl in an dieser Stelle kein reales Objekt vorhanden ist. Umgekehrt sinkt die Sensitivität bei Erhöhung des Grenzwerts, so dass die Wahrscheinlichkeit steigt, ein reales Objekt nicht als solches zu erkennen.The counter of a cell increases by the value 1 is increased, the predetermined limit value is preferably selected to be 1 in the case of a two-dimensional grid map and preferably 2 is selected in the case of a three-dimensional grid map. The higher the selected limit, the lower the probability of recognizing an object even though there is no real object at this point. Conversely, the sensitivity decreases when the limit value is increased, so that the probability increases that a real object will not be recognized as such.

Nicht jeder Bereich eines Bogens bzw. einer Oberfläche kommt als Objektposition in Frage, da die Ultraschallsensoren nur aus bestimmten Richtungen überhaupt Ultraschallechos empfangen können. Bevorzugt werden daher bei Empfang eines Echos nur die Zähler derjenigen Zellen erhöht, welche einen Bereich repräsentieren, aus dem es physikalisch möglich ist, ein Echo zu empfangen. Entsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Erhöhung des Zählers einer Zelle nur dann vorgenommen wird, wenn die Zelle in einem durch einen Sichtbereich des Ultraschallsensors, der das Ultraschallecho empfangen hat, definierten Bereich liegt. Der Sichtbereich kann dabei beispielsweise über einen Kegel definiert werden, wobei dann beispielsweise geprüft werden kann, ob die jeweilige Zelle innerhalb des Volumens des Kegels liegt oder diesen Kegel berührt.Not every area of an arc or a surface can be used as an object position, since the ultrasonic sensors can only receive ultrasonic echoes from certain directions. Therefore, when an echo is received, only the counters of those cells are preferably incremented which represent an area from which it is physically possible to receive an echo. Accordingly, it is preferably provided that the counter of a cell is only increased when the cell is in an area defined by a field of view of the ultrasonic sensor that received the ultrasonic echo. The field of vision can be defined, for example, by means of a cone, in which case it can then be checked, for example, whether the respective cell lies within the volume of the cone or touches this cone.

Bevorzugt ist darüber hinaus vorgesehen, dass der Sichtbereich eines Ultraschallsensors in mindestens zwei Teilbereiche unterteilt ist, wobei jedem der Teilbereiche ein Mindestsignalpegel zugeordnet ist und eine Erhöhung des Zählers einer Zelle nur vorgenommen wird, wenn die Zelle in einem Teilbereich des Sichtbereichs liegt, dessen Mindestsignalpegel durch den Signalpegel des empfangenen Ultraschallechos überschritten wird. Hierzu ist vorgesehen, dass neben der Laufzeit eines Ultraschallechos auch der Signalpegel des empfangenen Ultraschallechos bestimmt wird. Die Teilbereiche können beispielsweise als ineinander angeordnete Kegel definiert werden, wobei beispielsweise ein erster Kegel den vollständigen Sichtbereich repräsentiert und ein zweiter Kegel mit kleinerem Öffnungswinkel einen Kernbereich repräsentiert. Ein Ultraschallecho mit einem hohen Signalpegel kann nur von einem Objekt reflektiert werden, welches sich im Kernbereich des jeweiligen Ultraschallsensors befindet. Entsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mindestsignalpegel für einen Kernbereich höher vorgegeben wird, als für den Sichtbereich außerhalb des Kernbereichs.It is also preferably provided that the field of view of an ultrasonic sensor is divided into at least two sub-areas, each of the sub-areas being assigned a minimum signal level and the counter of a cell is only increased if the cell is in a sub-area of the viewing area whose minimum signal level is through the signal level of the received ultrasonic echo is exceeded. For this purpose, it is provided that, in addition to the transit time of an ultrasonic echo, the signal level of the received ultrasonic echo is also determined. The partial areas can be defined, for example, as cones arranged one inside the other, with a first cone representing the complete field of vision and a second cone with a smaller opening angle representing a core area. An ultrasonic echo with a high signal level can only be reflected by an object that is located in the core area of the respective ultrasonic sensor. Accordingly, it is preferably provided that the minimum signal level is specified higher for a core area than for the viewing area outside the core area.

Bevorzugt wird bei einer Erhöhung des Zählers einer Zelle diese Zelle mit dem empfangen Ultraschallecho für eine spätere weitere Auswertung verknüpft. Dabei wird bevorzugt gespeichert, durch welchen der Ultraschallsensoren, das jeweilige Ultraschallecho empfangen wurde und es werden bevorzugt weitere Attribute wie beispielsweise der aus der Laufzeit des Ultraschallechos bestimmte Abstand und/oder der Signalpegel des Ultraschallechos gespeichert.If the counter of a cell is increased, this cell is preferably linked to the received ultrasonic echo for further evaluation at a later date. It is preferably stored through which of the ultrasonic sensors the respective ultrasonic echo was received and further attributes such as, for example, the distance determined from the transit time of the ultrasonic echo and / or the signal level of the ultrasonic echo are preferably stored.

Zur genaueren Bestimmung der Position eines Objekts können zusätzlich Laterationsverfahren verwendet werden, bei denen über mehrere räumlich voneinander beabstandete Sensoren die Entfernung zwischen dem jeweiligen Sensor und dem Objekt bestimmt wird. Dabei reichen für eine Bestimmung im 2D Raum in der Regel von zwei verschiedenen Sensoren und bei einer Bestimmung im 3D Raum von drei verschiedenen Sensoren empfangene Ultraschallechos aus. Eventuell vorhandene Mehrdeutigkeiten können dabei in der Regel dadurch aufgelöst werden, dass eine mögliche Position für ein Objekt, welche sich innerhalb des Fahrzeugs oder auf einer den Sensoren abgewandten Seite befindet, verworfen werden kann.In order to determine the position of an object more precisely, lateration methods can also be used, in which the distance between the respective sensor and the object is determined using several spatially spaced sensors. Ultrasonic echoes received from two different sensors are usually sufficient for a determination in 2D space and ultrasonic echoes received from three different sensors for a determination in 3D space. Any existing ambiguities can generally be resolved in that a possible position for an object, which is located inside the vehicle or on a side facing away from the sensors, can be discarded.

Bevorzugt werden die über die Positionen der Zellen mit einem Zähler oberhalb des Grenzwerts bestimmten möglichen Objektpositionen als Vorauswahl für eine anschließende Bestimmung der Position eines Objekts unter Verwendung eines Laterationsverfahrens verwendet. Sofern einer solchen Zelle empfangene Ultraschallechos zugeordnet wurden, können insbesondere diese Ultraschallechos bzw. die diesen Ultraschallechos zugeordneten Abstände für das Durchführen der Lateration ausgewählt werden. Die über eine solche Lateration erzielte Genauigkeit kann dabei besser sein als die Rastergröße der Gitterkarte.The possible object positions determined via the positions of the cells with a counter above the limit value are preferably used as a preselection for a subsequent determination of the position of an object using a lateration method. If received ultrasound echoes have been assigned to such a cell, in particular these ultrasound echoes or the distances assigned to these ultrasound echoes can be selected for carrying out the lateration. The accuracy achieved via such a lateration can be better than the grid size of the grid map.

Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der Position eines Objekts durch Anwenden eines Filterverfahrens und/oder eines Maschinenlernverfahrens auf die erstellte Gitterkarte. Dabei können insbesondere benachbarte Gitterzellen mit einem Zähler oberhalb des Grenzwerts bzw. deren zugeordnete Positionen berücksichtigt werden.The position of an object is preferably determined by applying a filter method and / or a machine learning method to the grid map created. In particular, adjacent grid cells can be taken into account with a counter above the limit value or their assigned positions.

Bei einer derartigen Filterung können beispielsweise gewichtete Mittelwerte für Cluster aus benachbarten Zellen mit Zählern oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts gebildet werden und daraus eine Position eines Objekts bestimmt werden.With such a filtering, for example, weighted mean values for clusters of neighboring cells can be formed with counters above the predetermined limit value and a position of an object can be determined therefrom.

Durch Anwenden von Maschinenlernverfahren können bestimmte Strukturen aus Zellen mit einem Zähler oberhalb des Grenzwerts zu Objekten zusammengefasst werden. Des Weiteren können Maschinenlernverfahren für das Durchführen einer Objektklassifizierung verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer solchen Objektklassifizierung eine Unterscheidung zwischen Fahrzeugen, Fußgängern, Pfosten, Mauern und so weiter vorgenommen werden,By applying machine learning methods, certain structures from cells can be combined into objects with a counter above the limit value. Furthermore, machine learning methods can be used to carry out an object classification. For example, with such an object classification, a distinction can be made between vehicles, pedestrians, posts, walls and so on.

Bevorzugt werden die Zähler aller Zellen der Gitterkarte nach Durchlaufen eines Messzyklus oder einer vorgegeben Anzahl von Messzyklen zurückgesetzt. Insbesondere werden dabei alle Zellen wieder auf den neutralen Wert „0“ gesetzt.The counters of all cells of the grid map are preferably reset after running through a measuring cycle or a predetermined number of measuring cycles. In particular, all cells are set back to the neutral value "0".

Ein Messzyklus gilt dabei bevorzugt als abgeschlossen, nachdem ein Ultraschallsensor einen Ultraschallpuls ausgesendet hat und die zugehörigen Ultraschallechos von den Ultraschallsensoren empfangen wurden bzw. die maximale vorgegebene Wartezeit für das Empfangen eines Ultraschallechos überschritten wurde. Beispielsweise kann in einem Messzyklus ein Ultraschallsensor senden und beispielsweise bis zu 12 Ultraschallsensoren können das Signal empfangen. Dadurch, dass jeder Ultraschallsensor mehrere Ultraschallechos empfangen kann, beispielsweise bis zu 20 Ultraschallechos, könnten so in einem einzigen Messzyklus beispielsweise bis zu 240 Echos empfangen werden.A measurement cycle is preferably considered to be completed after an ultrasound sensor has sent an ultrasound pulse and the associated ultrasound echoes have been received by the ultrasound sensors or the maximum predetermined waiting time for receiving one Ultrasonic echoes has been exceeded. For example, one ultrasonic sensor can transmit in one measurement cycle and, for example, up to 12 ultrasonic sensors can receive the signal. Because each ultrasonic sensor can receive several ultrasonic echoes, for example up to 20 ultrasonic echoes, up to 240 echoes, for example, could be received in a single measurement cycle.

Das vorgeschlagene Verfahren wird bevorzugt fortlaufend wiederholt, so dass die Objektpositionen ebenfalls fortlaufend ermittelt bzw. aktualisiert werden. Die ermittelten Objekte und deren bestimmten Positionen werden bevorzugt einem Fahrerassistenzsystem zur Verfügung gestellt.The proposed method is preferably repeated continuously, so that the object positions are also continuously determined or updated. The determined objects and their determined positions are preferably made available to a driver assistance system.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Fahrassistenzsystems oder eines Subsystems hiervon in einem Fahrzeug handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-ROM, DVD, Blu-Ray Disc oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa auf einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.According to the invention, a computer program is also proposed according to which one of the methods described herein is carried out when the computer program is executed on a programmable computer device. The computer program can be, for example, a module for implementing a driver assistance system or a subsystem thereof in a vehicle. The computer program can be stored on a machine-readable storage medium, for example on a permanent or rewritable storage medium or in association with a computer device or on a removable CD-ROM, DVD, Blu-Ray disc or a USB stick. Additionally or alternatively, the computer program can be made available for download on a computer device such as a server, for example via a data network such as the Internet or a communication connection such as a telephone line or a wireless connection.

Erfindungsgemäß wird außerdem ein Fahrerassistenzsystem zur Bestimmung der Position von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Fahrerassistenzsystem eine Vielzahl von Ultraschallsensoren umfasst. Das Fahrerassistenzsystem ist dabei dazu eingerichtet, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.According to the invention, a driver assistance system for determining the position of objects in the vicinity of a vehicle is also proposed, the driver assistance system comprising a plurality of ultrasonic sensors. The driver assistance system is set up to carry out one of the methods described herein.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung ermöglicht insbesondere bei Verwendung von einer Vielzahl von Ultraschallsensoren, welche Echos von Objekten empfangen, eine genaue und zuverlässige Bestimmung der Position der Objekte und liefert auf diese Weise eine genaue zweidimensionale oder dreidimensionale Umfeldkarte. Durch das Verwenden der Gitterkarte steigt bei zunehmender Zahl der Sensoren und/oder Objekten in der Umgebung der erforderliche Rechenaufwand für die Positionsbestimmung nur gering an, so dass das Verfahren ressourcenschonend umgesetzt werden kann. Dies ermöglicht insbesondere die Implementierung des Verfahrens in üblichen Steuergeräten, welche zum Betrieb von Fahrerassistenzsystemen eingesetzt werden.In particular when using a large number of ultrasonic sensors which receive echoes from objects, the invention enables an exact and reliable determination of the position of the objects and in this way provides an accurate two-dimensional or three-dimensional map of the surroundings. Using the grid map increases the number of sensors and / or objects in the area and the computing effort required for determining the position increases only slightly, so that the method can be implemented in a way that conserves resources. In particular, this enables the method to be implemented in conventional control units which are used to operate driver assistance systems.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

  • 1 Eine schematische Darstellung des Aussendens und Empfangens von Ultraschall zur Erkennung eines Objekts in der Umgebung eines Fahrzeugs,
  • 2 eine schematische Darstellung einer Gitterkarte der Umgebung des Fahrzeugs und
  • 3 eine schematische Darstellung der Sichtbereiche von Ultraschallsensoren des Fahrzeugs.
Show it:
  • 1 A schematic representation of the transmission and reception of ultrasound to detect an object in the vicinity of a vehicle,
  • 2 a schematic representation of a grid map of the surroundings of the vehicle and
  • 3 a schematic representation of the viewing areas of ultrasonic sensors of the vehicle.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

1 zeigt eine Front eines Fahrzeugs 1 mit einem Fahrerassistenzsystem 300 zur Bestimmung der Position von Objekten 2 in der Umgebung des Fahrzeugs 1. 1 shows a front of a vehicle 1 with a driver assistance system 300 for determining the position of objects 2 in the vicinity of the vehicle 1 .

Das Fahrerassistenzsystem 300 umfasst in der in 1 dargestellten Ausführungsform vier Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14, welche alle an der Front des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 11, 12, 13 und 14 können beispielsweise in eine Stoßstange des Fahrzeugs 1 eingearbeitet sein. Das Fahrerassistenzsystem 300 umfasst darüber hinaus ein Steuergerät 100, welches mit den Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14 verbunden ist. Das Steuergerät 100 ist dazu eingerichtet, die verbundenen Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14 für das Aussenden von Ultraschallpulsen 20 anzusteuern und empfangene Ultraschallechos 31, 43 zu verarbeiten.The driver assistance system 300 includes in the in 1 embodiment shown four ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th , 14th all of which are at the front of the vehicle 1 are arranged. The ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th and 14th can for example in a bumper of the vehicle 1 be incorporated. The driver assistance system 300 also includes a control unit 100 , which with the ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th , 14th connected is. The control unit 100 is set up for this purpose, the connected ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th , 14th for sending ultrasonic pulses 20th to control and received ultrasonic echoes 31 , 43 to process.

In der In 1 dargestellten Situation befindet sich ein Objekt 2 vor dem Fahrzeug 1. Selbstverständlich kann sich auch mehr als ein Objekt 2 in der Umgebung befinden, jedoch wird für eine bessere Übersicht der Ablauf des Verfahrens an einem einzigen Objekt 2 beschrieben.In the In 1 there is an object 2 in front of the vehicle 1 . Of course, there can also be more than one object 2 are located in the area, however, for a better overview, the procedure is carried out on a single object 2 described.

Um Objekte 2 in der Umgebung zu erkennen und deren Position zu ermitteln, senden die Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14 Ultraschallpulse 20 aus und Empfangen von Objekten 2 reflektierte Ultraschallechos 31, 43. Zur besseren Übersicht ist in der 1 nur das Aussenden eines Ultraschallpulses 20 durch einen ersten Ultraschallsensor 11 dargestellt. Selbstverständlich können aber auch die weiteren Ultraschallsensoren 12, 13, 14 ebenfalls Ultraschallpulse 20 aussenden.To objects 2 to recognize in the environment and to determine their position, send the Ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th , 14th Ultrasonic pulses 20th from and receiving objects 2 reflected ultrasonic echoes 31 , 43 . For a better overview, the 1 just sending out an ultrasonic pulse 20th by a first ultrasonic sensor 11 shown. Of course, the other ultrasonic sensors can also 12th , 13th , 14th also ultrasonic pulses 20th send out.

Der Ultraschallpuls 20 wird von dem Objekt 2 reflektiert. Dabei wird ein vom ersten Ultraschallsensor 11 empfangenes Ultraschallecho als Direktecho 31 bezeichnet, da der ursprüngliche Ultraschallpuls 20 durch den ersten Ultraschallsensor 11 ausgesendet wurde. Von anderen der Ultraschallsensoren 12, 13, 14 empfangene Ultraschallechos werden als Kreuzechos 43 bezeichnet, wobei zur Vereinfachung der Darstellung der 1 nur der Empfang des Kreuzechos 43 durch einen dritten Ultraschallsensor 13 eingezeichnet ist. The ultrasound pulse 20th is from the object 2 reflected. One of the first ultrasonic sensors 11 received ultrasonic echo as direct echo 31 as the original ultrasound pulse 20th through the first ultrasonic sensor 11 was sent out. From another of the ultrasonic sensors 12th , 13th , 14th received ultrasonic echoes are called cross echoes 43 referred to, in order to simplify the representation of the 1 only the reception of the cross echo 43 by a third ultrasonic sensor 13th is drawn.

Anhand der Laufzeit, welche vom Aussenden des Ultraschallpulses 20 bis zum Empfang des Direktechos 31 vergeht, sowie der bekannten Schallgeschwindigkeit kann dann der Abstand des Objekts 2 zum ersten Ultraschallsensor 11 bestimmt werden. Auch dem Kreuzecho 43 kann über die Laufzeit ein Abstand zugeordnet werden. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Positionsbestimmungsverfahren ist vorgesehen, direkt nach Ermittlung der Abstände, mittels eines Laterationsverfahrens die Position des Objekts 2 relativ zu den Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14 zu bestimmen.Based on the transit time from the transmission of the ultrasonic pulse 20th until the direct echo is received 31 passes, as well as the known speed of sound can then be the distance of the object 2 to the first ultrasonic sensor 11 to be determined. Also the cross echo 43 a distance can be assigned over the running time. In the case of the position determination methods known from the prior art, the position of the object is provided directly after the distances have been determined by means of a lateration method 2 relative to the ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th , 14th to determine.

Bei dem Direktecho 31 bestimmt der anhand der Laufzeit ermittelte Abstand den Radius eines Kreisbogens 51, der mögliche Positionen des Objekts 2 beschreibt. Dabei befindet sich der erste Ultraschallsensor 11 im Zentrum des Kreisbogens 51. Bei dem Kreuzecho 43 werden die möglichen Positionen des Objekts 2 durch einen Ellipsenbogen 63 beschrieben, wobei sich der sendende erste Ultraschallsensor 11 in einem Brennpunkt und der empfangende dritte Ultraschallsensor 13 im anderen Brennpunkt befindet. Der Ellipsenbogen 63 kann beispielsweise in Analogie zur Gärtnermethode konstruiert werden, wobei die Summe der Abstände der Punkte des Ellipsenbogens 63 über die aus der Signallaufzeit des Kreuzechos 43 bestimmte Distanz gegeben ist. Die Position des Objekts 2 ist durch den Schnittpunkt des Kreisbogens 51 mit dem Ellipsenbogen 63 gegeben.With the direct echo 31 the distance determined on the basis of the running time determines the radius of a circular arc 51 , the possible positions of the object 2 describes. The first ultrasonic sensor is located here 11 in the center of the circular arc 51 . At the cross echo 43 are the possible positions of the object 2 through an elliptical arc 63 described, wherein the transmitting first ultrasonic sensor 11 in a focal point and the receiving third ultrasonic sensor 13th is in the other focal point. The elliptical arc 63 can be constructed, for example, in analogy to the gardening method, with the sum of the distances between the points of the elliptical arc 63 from the signal propagation time of the cross echo 43 a certain distance is given. The position of the object 2 is through the intersection of the circular arc 51 with the elliptical arc 63 given.

Befinden sich mehrere Objekte 2 in der Umgebung des Fahrzeugs 1 oder werden für die Bestimmung von Abständen durch mehrere der Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14 Ultraschallpulse 20 ausgesendet und Ultraschallechos 31, 43 wieder empfangen, so erhöht sich die Anzahl der bei der Lateration zu berücksichtigenden Abstände. Dabei ist allein aus den erhaltenen Abständen nicht ersichtlich, welche der Kreisbögen 51 bzw. Ellipsenbögen 63 für die Positionsbestimmung miteinander geschnitten werden müssen. Vor allem bei Szenarien, mit sehr vielen verschiedenen Objekten 2 kann es vorkommen, dass durch falsche Schnittpunkte falsche Positionen gebildet werden. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen nach dem Bestimmen der Abstände über die Laufzeiten der empfangenen Ultraschallechos 31, 43, mögliche Objektpositionen über eine Gitterkarte 200, vergleiche 2, zu bestimmen.If there are multiple objects 2 in the vicinity of the vehicle 1 or are used to determine distances by several of the ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th , 14th Ultrasonic pulses 20th emitted and ultrasonic echoes 31 , 43 received again, the number of distances to be taken into account during lateration increases. It is not clear from the obtained distances alone which of the arcs of the circle 51 or elliptical arcs 63 have to be cut with each other for position determination. Especially in scenarios with a lot of different objects 2 it can happen that incorrect positions are formed due to incorrect intersection points. Therefore, according to the invention, provision is made after determining the distances via the transit times of the received ultrasonic echoes 31 , 43 , possible object positions via a grid map 200 , compare 2 to determine.

2 zeigt für die in 2 dargestellte Situation eine Gitterkarte 200. Die Gitterkarte 200 ist in dem dargestellten Beispiel eine zweidimensionale Gitterkarte mit 10 x 10 Elementen bzw. Zellen 210, welche einen vor dem Fahrzeug 1 liegenden Bereich der Umgebung repräsentiert. 2 shows for the in 2 the situation shown is a grid map 200 . The grid map 200 is in the example shown a two-dimensional grid map with 10 x 10 elements or cells 210 which one in front of the vehicle 1 represents the lying area of the environment.

Zur Bestimmung möglicher Positionen des Objekts 2 für die in der in 1 dargestellte Situation ist jeder der Zellen 210 ein Zähler zugeordnet. Dieser Zähler wird um den Wert 1 erhöht, wenn der dem Direktecho 31 zugeordnete Kreisbogen 51 die entsprechende Zelle 210 schneidet. In der Darstellung der 2 wurden diese ersten Zellen 211 mit einer ersten Schraffur markiert. Ebenso wird der Zähler für diejenigen Zellen 210 um den Wert 1 erhöht, welche von dem dem Kreuzecho 43, vergleiche 1, zugeordneten Ellipsenbogen 63 geschnitten werden. In der Darstellung der 2 wurden diese zweiten Zellen 213 mit einer zweiten Schraffur markiert.To determine possible positions of the object 2 for those in the in 1 situation shown is each of the cells 210 assigned a counter. This counter is around the value 1 increased if the direct echo 31 assigned circular arc 51 the corresponding cell 210 cuts. In the representation of the 2 these were the first cells 211 marked with a first hatching. Likewise is the counter for those cells 210 about the value 1 increases which of the cross echo 43 , compare 1 , associated elliptical arc 63 get cut. In the representation of the 2 became these second cells 213 marked with a second hatching.

In dem in 2 dargestellten Beispiel existieren zwei überlappende Zellen 215, welche sowohl mit der ersten Schraffur als auch mit der zweiten Schraffur markiert sind. Der Zähler dieser überlappenden Zellen 215 wurde zweimal erhöht und hat somit den Wert zwei. Wird ein Grenzwert von 1 vorgegeben, so überschreiten nur die Zähler dieser überlappenden Zellen 215 diesen Grenzwert und kommen als mögliche Positionen für das Objekt 2 in Frage.In the in 2 In the example shown, there are two overlapping cells 215 , which are marked with both the first hatching and the second hatching. The counter of these overlapping cells 215 has been raised twice and is therefore equal to two. If a limit value of 1 is specified, only the counters of these overlapping cells are exceeded 215 this limit value and come as possible positions for the object 2 in question.

3 zeigt schematisch für das Fahrzeug 1 mit dem Fahrerassistenzsystem 300 Sichtbereiche 81, 83 des ersten Ultraschallsensors 11 und des dritten Ultraschallsensors 13. Selbstverständlich weisen auch ein zweiter Ultraschallsensor 12 und ein vierter Ultraschallsensor 14 entsprechende Sichtbereiche auf, welche in der Darstellung der 3 zur besseren Übersicht nicht dargestellt sind. Die Sichtbereiche 81, 83 stellen diejenigen Bereiche der Umgebung des Fahrzeugs 1 dar, in denen die jeweiligen Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14 Objekte 2 durch das Empfangen von Ultraschallechos 31, 43 detektieren können. Dies kann beispielsweise dazu ausgenutzt werden, um beim Erstellen der Gitterkarte 200, vergleiche 2, nur die Zähler für diejenigen Zellen 210 zu erhöhen, welche innerhalb des Sichtbereichs 81, 83 des Ultraschallsensors 11, 12, 13, 14 liegen, der das entsprechende Ultraschallecho 31, 43 empfangen hat. 3 shows schematically for the vehicle 1 with the driver assistance system 300 Viewing areas 81 , 83 of the first ultrasonic sensor 11 and the third ultrasonic sensor 13th . Of course, a second ultrasonic sensor also has 12th and a fourth ultrasonic sensor 14th corresponding viewing areas, which are shown in the representation of the 3 are not shown for a better overview. The viewing areas 81 , 83 represent those areas around the vehicle 1 represent in which the respective ultrasonic sensors 11 , 12th , 13th , 14th Objects 2 by receiving ultrasonic echoes 31 , 43 can detect. This can be used, for example, when creating the grid map 200 , compare 2 , just the counters for those cells 210 to increase which is within the field of view 81 , 83 of the ultrasonic sensor 11 , 12th , 13th , 14th lie, the corresponding ultrasonic echo 31 , 43 received.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, die Sichtbereiche 81, 83 in mehrere Teilbereiche zu unterteilen. In dem Beispiel der 2 ist dazu jedem der Sichtbereiche 81, 83 noch ein Kernbereich 71, 73 zugeordnet, welcher jeweils vollständig innerhalb des entsprechenden Sichtbereichs 81, 83 liegt, jedoch kleiner ist. Bei der Auswertung empfangener Ultraschallechos 31, 43 wird dann ausgenutzt, dass ein Ultraschallecho 31, 43 mit einem hohen Signalpegel nur von einem Objekt 2 reflektiert werden, welches sich im Kernbereich 71, 73 des jeweiligen Ultraschallsensors 11, 12, 13, 14 befindet. Entsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass für die einzelnen Teilbereiche jeweils Mindestsignalpegel vorgegebenen werden, wobei der Mindestsignalpegel für die Kernbereiche 71, 73 höher vorgegeben wird, als für den Teil der Sichtbereiche 81, 83, der außerhalb der Kernbereiche 71, 73 liegt. Eine Erhöhung des Zählers einer Zelle 210 wird entsprechend nur dann vorgenommen, wenn die Zelle 210 in einem Teilbereich des Sichtbereichs 81, 83 liegt, dessen Mindestsignalpegel durch den Signalpegel des empfangenen Ultraschallechos 31, 43 überschritten wird.In addition, the viewing areas can be provided 81 , 83 to be divided into several sub-areas. In the example of the 2 is to each of the viewing areas 81 , 83 another core area 71 , 73 assigned, which each completely within the corresponding field of view 81 , 83 but is smaller. When evaluating received ultrasound echoes 31 , 43 is then exploited that an ultrasonic echo 31 , 43 with a high signal level only from one object 2 reflected in the core area 71 , 73 of the respective ultrasonic sensor 11 , 12th , 13th , 14th is located. Accordingly, provision is preferably made for minimum signal levels to be specified for each of the individual sub-areas, the minimum signal level for the core areas 71 , 73 is specified higher than for the part of the viewing areas 81 , 83 that is outside the core areas 71 , 73 lies. An increment in a cell's counter 210 is made accordingly only if the cell 210 in a part of the field of vision 81 , 83 whose minimum signal level is determined by the signal level of the received ultrasonic echo 31 , 43 is exceeded.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10027828 A1 [0005]DE 10027828 A1 [0005]
  • EP 3398824 A1 [0006]EP 3398824 A1 [0006]
  • DE 102013018315 A1 [0007]DE 102013018315 A1 [0007]

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung der Position von Objekten (2) unter Verwendung von Ultraschall, wobei Ultraschallpulse (20) ausgesendet werden und an Objekten (2) reflektierte Ultraschallechos (31, 43) von mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) wieder empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass mögliche Objektpositionen unter Verwendung einer Gitterkarte (200) ermittelt werden, wobei eine Zelle (210) der Gitterkarte (200) einen bestimmten Bereich in der Umgebung repräsentiert, jeder Zelle (210) ein Zähler zugeordnet wird, und im Fall eines empfangenen Direktechos (31) die Zähler für diejenigen Zellen (210) erhöht werden, welche einen Kreisbogen (51) oder eine Kugeloberfläche schneiden, welche durch eine dem Direktecho (31) zugeordnete Entfernung definiert ist, und im Fall eines empfangenen Kreuzechos (43) die Zähler für diejenigen Zellen (210) erhöht werden, welche einen Ellipsenbogen (63) oder eine Ellipsoidoberfläche schneiden, welche durch eine dem Kreuzecho (43) zugeordnete Entfernung und der relativen Lage der beteiligten Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) definiert ist, wobei mögliche Objektpositionen über die Positionen derjenigen Zellen (210) bestimmt werden, deren Zähler oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt.Method for determining the position of objects (2) using ultrasound, with ultrasound pulses (20) being transmitted and ultrasound echoes (31, 43) reflected on objects (2) from at least two spaced apart ultrasound sensors (11, 12, 13, 14) ) are received again, characterized in that possible object positions are determined using a grid map (200), wherein a cell (210) of the grid map (200) represents a specific area in the environment, a counter is assigned to each cell (210), and in the case of a received direct echo (31) the counters are incremented for those cells (210) which intersect an arc (51) or a spherical surface which is defined by a distance assigned to the direct echo (31), and in the case of a received cross echo (43) the counters are incremented for those cells (210) which intersect an elliptical arc (63) or an ellipsoidal surface which d A distance assigned to the cross echo (43) and the relative position of the ultrasonic sensors (11, 12, 13, 14) involved are defined, with possible object positions being determined via the positions of those cells (210) whose counter is above a predetermined limit value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung des Zählers einer Zelle (210) nur dann vorgenommen wird, wenn die Zelle (210) in einem durch einen Sichtbereich (81, 83) des Ultraschallsensors (11, 12, 13, 14), der das Ultraschallecho (31, 43) empfangen hat, definierten Bereich liegt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the counter of a cell (210) is only increased when the cell (210) is in a field of view (81, 83) of the ultrasonic sensor (11, 12, 13, 14) that detects the ultrasonic echo (31, 43) has received the defined area. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichtbereich (81, 83) eines Ultraschallsensors (11, 12, 13, 14) in mindestens zwei Teilbereiche unterteilt ist, wobei jedem der Teilbereiche ein Mindestsignalpegel zugeordnet ist und eine Erhöhung des Zählers einer Zelle (210) nur vorgenommen wird, wenn die Zelle (210) in einem Teilbereich des Sichtbereichs (81, 83) liegt, dessen Mindestsignalpegel durch den Signalpegel des empfangenen Ultraschallechos (31, 43) überschritten wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the viewing area (81, 83) of an ultrasonic sensor (11, 12, 13, 14) is divided into at least two sub-areas, each of the sub-areas being assigned a minimum signal level and an increase in the counter of a cell (210) only made when the cell (210) lies in a partial area of the viewing area (81, 83) whose minimum signal level is exceeded by the signal level of the received ultrasonic echo (31, 43). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erhöhung des Zählers einer Zelle (210) diese Zelle (210) mit dem empfangen Ultraschallecho (31, 43) für eine spätere weitere Auswertung verknüpft wird.Method according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that when the counter of a cell (210) is increased, this cell (210) is linked to the received ultrasonic echo (31, 43) for further evaluation at a later date. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Positionen der Zellen (210) mit einem Zähler oberhalb des Grenzwerts bestimmten möglichen Objektpositionen als Vorauswahl für eine anschließende Bestimmung der Position eines Objekts (2) unter Verwendung eines Laterationsverfahrens verwendet werden.Method according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the possible object positions determined via the positions of the cells (210) with a counter above the limit value are used as a preselection for a subsequent determination of the position of an object (2) using a lateration method. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Position eines Objekts (2) durch Anwenden eines Filterverfahrens und/oder eines Maschinenlernverfahrens auf die erstellte Gitterkarte (200) erfolgt.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the position of an object (2) is determined by applying a filter method and / or a machine learning method to the grid map (200) created. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähler aller Zellen (210) der Gitterkarte (200) nach Durchlaufen eines Messzyklus oder einer vorgegeben Anzahl von Messzyklen zurückgesetzt werden.Method according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the counters of all cells (210) of the grid map (200) are reset after running through a measuring cycle or a predetermined number of measuring cycles. Verfahren nach Anspruch 7, wobei ein Messzyklus abgeschlossen ist, nachdem einer der Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) einen Ultraschallpuls (20) ausgesendet hat und die zugehörigen Ultraschallechos (31, 43) von den Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) empfangen wurden.Procedure according to Claim 7 , a measurement cycle being completed after one of the ultrasonic sensors (11, 12, 13, 14) has transmitted an ultrasonic pulse (20) and the associated ultrasonic echoes (31, 43) have been received by the ultrasonic sensors (11, 12, 13, 14) . Computerprogramm, das das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt, wenn es auf einem Computer abläuft.Computer program that executes the method according to one of the Claims 1 until 8th when it runs on a computer. Fahrerassistenzsystem (300) zur Bestimmung der Position von Objekten (2) in der Umgebung eines Fahrzeugs (1), wobei das Fahrzeug (1) eine Vielzahl von Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) umfasst, dazu gekennzeichnet, dass das Fahrerassistenzsystem (300) dazu eingerichtet ist, eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.Driver assistance system (300) for determining the position of objects (2) in the vicinity of a vehicle (1), the vehicle (1) comprising a plurality of ultrasonic sensors (11, 12, 13, 14), characterized in that the driver assistance system ( 300) is set up to perform one of the methods according to one of the Claims 1 until 8th to execute.
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