DE102020213321A1 - Method for detecting an object in an area surrounding a motor vehicle and assistance system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung gibt ein Verfahren (100) zum Erfassen eines Objekts (2, 3, 4, 5) in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs (1) mittels eines Assistenzsystems (7) des Kraftfahrzeugs (1) an, bei welchem das Kraftfahrzeug (1) relativ zu dem Objekt (2, 3, 4, 5) bewegt wird und mit einem Ultraschallsensor (8) des Assistenzsystems Ultraschallsignale ausgesendet werden. Dabei werden Echos (10, 11, 12, 13) der von dem Objekt (2, 3, 4, 5) reflektierten Ultraschallsignale empfangen, wobei mittels einer Steuereinrichtung anhand der empfangenen Echos (10, 11, 12, 13) jeweilige Entfernungswerte ermittelt werden und das Objekt (2, 3, 4, 5) basierend auf den Entfernungswerten der Echos (10, 11, 12, 13) detektiert wird. Erfindungsgemäß wird für mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Echos (10, 11, 12, 13) eine jeweilige Differenz zwischen den Entfernungswerten von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Echos (10, 11, 12, 13) gebildet, wobei das Objekt (2, 3, 4, 5) basierend auf den gebildeten Differenzen detektiert wird. Weiter gibt die Erfindung ein Assistenzsystem (7) mit einem Ultraschallsensor (8) und einer Steuereinrichtung, welche zum Durchführen eines solchen Verfahrens (100) ausgelegt ist, an.The invention specifies a method (100) for detecting an object (2, 3, 4, 5) in an environment of a motor vehicle (1) by means of an assistance system (7) of the motor vehicle (1), in which the motor vehicle (1) relatively is moved to the object (2, 3, 4, 5) and ultrasonic signals are emitted with an ultrasonic sensor (8) of the assistance system. Echoes (10, 11, 12, 13) of the ultrasonic signals reflected by the object (2, 3, 4, 5) are received, with a control device using the received echoes (10, 11, 12, 13) to determine respective distance values and the object (2, 3, 4, 5) is detected based on the distance values of the echoes (10, 11, 12, 13). According to the invention, a respective difference between the distance values of two successive echoes (10, 11, 12, 13) is formed for a plurality of temporally successive echoes (10, 11, 12, 13), the object (2, 3, 4, 5) is detected based on the formed differences. The invention also specifies an assistance system (7) with an ultrasonic sensor (8) and a control device, which is designed to carry out such a method (100).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Lokalisierung einer Parklücke, mittels eines Assistenzsystems des Kraftfahrzeugs, bei welchem das Kraftfahrzeug relativ zu dem Objekt bewegt wird und mit einem Ultraschallsensor des Assistenzsystems Ultraschallsignale ausgesendet werden. Dabei werden Echos der von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignale empfangen und es werden mittels einer Steuereinrichtung anhand der empfangenen Echos jeweilige Entfernungswerte ermittelt, wobei das Objekt basierend auf den Entfernungswerten der Echos detektiert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Assistenzsystem mit einem Ultraschallsensor und einer Steuereinrichtung, welche zum Durchführen eines derartigen Verfahrens ausgelegt ist.The invention relates to a method for detecting an object in the surroundings of a motor vehicle, in particular for locating a parking space, using an assistance system of the motor vehicle, in which the motor vehicle is moved relative to the object and ultrasonic signals are emitted with an ultrasonic sensor of the assistance system. In this case, echoes of the ultrasonic signals reflected by the object are received and respective distance values are determined by means of a control device on the basis of the received echoes, with the object being detected based on the distance values of the echoes. The invention also relates to an assistance system with an ultrasonic sensor and a control device, which is designed to carry out such a method.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren und entsprechende Assistenzsysteme bekannt, welche dem Fahrer mithilfe von Ultraschallsensoren unterschiedliche Informationen über die Umgebung des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stellen und ihn beim Manövrieren des Kraftfahrzeugs und insbesondere beim Lokalisieren einer Parklücke bzw. eines freien Stellplatzes und beim Einparken des Kraftfahrzeugs in die Parklücke unterstützen. Es existieren beispielsweise Assistenzsysteme, die mit einer Parklückenlokalisierung ausgestattet sind und dem Fahrer anzeigen, ob in der unmittelbaren Umgebung des Kraftfahrzeugs eine Parklücke vorhanden ist bzw. ob eine vorhandene Parklücke groß genug ist, um das Kraftfahrzeug darin parken zu können. Derartige Assistenzsystem benötigen zur sicheren Lokalisierung und Abmessung einer Parklücke Informationen über sich in der Umgebung des Fahrzeugs befindlichen Objekte, die beispielsweise durch parkende Fahrzeuge, Bordseine, Wände und Mauern gebildet sein können.Methods and corresponding assistance systems are already known from the prior art, which provide the driver with various information about the surroundings of the motor vehicle using ultrasonic sensors and support him when maneuvering the motor vehicle and in particular when locating a parking space or a free parking space and when parking the vehicle support motor vehicle in the parking space. For example, there are assistance systems that are equipped with parking space localization and show the driver whether there is a parking space in the immediate vicinity of the motor vehicle or whether an existing parking space is large enough to park the motor vehicle in it. For reliable localization and dimensioning of a parking space, such assistance systems require information about objects in the vicinity of the vehicle, which can be formed, for example, by parked vehicles, boards, walls and walls.
Hierzu wird das Kraftfahrzeug üblicherweise an den Objekten vorbeibewegt, wobei während des Vorbeibewegens zu vorbestimmten Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt wird. Bei jedem Messzyklus wird dabei mit einem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet. Dazu wird gewöhnlich eine Membran des Ultraschallsensors mit einem entsprechenden Wandlerelement zu mechanischen Schwingungen angeregt. Dieses Ultraschallsignal wird von den Objekten reflektiert und kann von einer Empfängereinrichtung des Ultraschallsensor als Echo wieder empfangen werden. Anhand der Laufzeitdifferenz zwischen dem Sendezeitpunkt und dem Empfangszeitpunkt kann unter Berücksichtigung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals eine Entfernung zwischen dem Kraftfahrzeug und den Objekten bestimmt werden.For this purpose, the motor vehicle is usually moved past the objects, with a measurement cycle being carried out at predetermined points in time while it is being moved past. With each measuring cycle, an ultrasonic signal is emitted with an ultrasonic sensor. For this purpose, a membrane of the ultrasonic sensor is usually excited to mechanical vibrations with a corresponding transducer element. This ultrasonic signal is reflected by the objects and can be received again as an echo by a receiver device of the ultrasonic sensor. A distance between the motor vehicle and the objects can be determined on the basis of the transit time difference between the time of transmission and the time of reception, taking into account the propagation speed of the ultrasonic signal.
Ein Verfahren und ein Assistenzsystem der eingangs genannten Art sind beispielsweise in der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes Assistenzsystem anzugeben, welches eine möglichst zuverlässige Erfassung des Objekts und basierend darauf insbesondere eine hinreichend genaue Lokalisierung einer Parklücke ermöglicht.The present invention is based on the object of specifying a method for detecting an object in the vicinity of a motor vehicle and a corresponding assistance system which enables the object to be detected as reliably as possible and, based on this, in particular a sufficiently precise localization of a parking space.
Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie des nebengeordneten Anspruchs 12 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.The above object is achieved by the entire teaching of
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Lokalisierung einer Parklücke, mittels eines Assistenzsystems des Kraftfahrzeugs wird das Kraftfahrzeug relativ zu dem Objekt bewegt und es werden mit einem Ultraschallsensor des Assistenzsystems Ultraschallsignale ausgesendet. Dabei werden Echos der von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignale empfangen, wobei mittels einer Steuereinrichtung anhand der empfangenen Echos jeweilige Entfernungswerte ermittelt werden. Das Objekt wird basierend auf den Entfernungswerten der Echos detektiert.In the method according to the invention for detecting an object in the surroundings of a motor vehicle, in particular for locating a parking space, using an assistance system of the motor vehicle, the motor vehicle is moved relative to the object and ultrasonic signals are emitted with an ultrasonic sensor of the assistance system. In this case, echoes of the ultrasonic signals reflected by the object are received, with the respective distance values being determined by means of a control device on the basis of the received echoes. The object is detected based on the distance values of the echoes.
Erfindungsgemäß wird für mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Echos eine jeweilige Differenz zwischen den Entfernungswerten von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Echos gebildet wird, wobei das Objekt basierend auf den gebildeten Differenzen detektiert wird.According to the invention, a respective difference between the distance values of two consecutive echoes is formed for a plurality of temporally consecutive echoes, with the object being detected on the basis of the differences formed.
Die Erfindung geht dabei zunächst von der Überlegung aus, dass eine Parklücke regelmäßig durch bestimmte Objekte, welche üblicherweise eine rechteckige Form aufweisen, nämlich geparkte Fahrzeuge, Borsteine, Wände und Mauern, begrenzt ist. Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass die Entfernungswerte der von der an das Kraftfahrzeug angrenzenden Außenfläche eines derartigen Objekts reflektierten Ultraschallsignale bzw. Echos im Wesentlichen stark miteinander korrelieren. Hier unterscheidet sich also ein anhand eines Echos ermittelter Entfernungswert nicht oder nur geringfügig von einem anhand eines zeitlich nächsten Echos ermittelten Entfernungswert. Mit anderen Worten, wenn die Echos anhand ihres jeweiligen Entfernungswerts in eine beispielsweise über zwei zueinander orthogonale Raumrichtungen aufgetragene Karte eingetragen werden, welche die relative Lage des Kraftfahrzeugs zu einem derartigen Objekt beschreibt, so sind die entsprechenden Echos im Wesentlichen entlang einer Linie angeordnet. Wenn somit mehrere zeitlich aufeinanderfolgende bzw. benachbarte Echos hinsichtlich Ihrer jeweiligen Entfernungswerte bzw. einer Anordnung im Wesentlichen entlang einer Linie ausgewertet werden, so kann darauf basierend äußerst zuverlässig ein entsprechendes Objekt detektiert werden. Daher sieht die Erfindung vor, dass für mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Echos eine jeweilige Differenz zwischen den Entfernungswerten von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Echos gebildet wird, und dass das Objekt basierend auf den gebildeten Differenzen detektiert wird.The invention is initially based on the consideration that a parking space is regularly delimited by certain objects which usually have a rectangular shape, namely parked vehicles, curbs, walls and walls. The invention is also based on the consideration that the distance values of the ultrasonic signals or echoes reflected by the outer surface of such an object adjoining the motor vehicle essentially strongly correlate with one another relate. In this case, therefore, a distance value determined using an echo does not differ or differs only slightly from a distance value determined using an echo that is closest in time. In other words, if the echoes are entered on the basis of their respective distance value in a map that describes the relative position of the motor vehicle to such an object and is plotted over two mutually orthogonal spatial directions, the corresponding echoes are essentially arranged along a line. If several temporally consecutive or adjacent echoes are evaluated with regard to their respective distance values or an arrangement essentially along a line, a corresponding object can be detected extremely reliably on this basis. The invention therefore provides that a respective difference between the distance values of two successive echoes is formed for a plurality of temporally successive echoes, and that the object is detected on the basis of the differences formed.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass dadurch ein Verfahren bereitgestellt wird, mittels dem eine zuverlässige Erfassung eines Objekts und basierend darauf insbesondere eine hinreichend genaue Lokalisierung einer Parklücke ermöglicht möglich ist.The configuration according to the invention has the advantage that it provides a method by means of which an object can be reliably detected and, based on this, in particular a sufficiently precise localization of a parking space is possible.
Im Rahmen dieser Anmeldung wird unter dem Detektieren des Objekts ein Erkennen eines, insbesondere zur Lokalisierung einer Parklücke, relevanten Gegenstands im Umfeld des Kraftfahrzeugs verstanden.In the context of this application, detecting the object is understood to mean recognizing an object in the vicinity of the motor vehicle that is relevant, in particular for locating a parking space.
Der Ultraschallsensor ist vorzugsweise als ein sogenannter eindimensionaler (1 D) Ultraschallsensor ausgebildet, also als ein Ultraschallsensor zur Entfernungsbestimmung.The ultrasonic sensor is preferably designed as a so-called one-dimensional (1D) ultrasonic sensor, ie as an ultrasonic sensor for determining distance.
Der Ultraschallsensor kann beispielsweise in oder hinter einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Alternativ dazu kann der Ultraschallsensor, in oder hinter einem Karosseriebauteil, beispielsweise einer Tür des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.The ultrasonic sensor can be arranged, for example, in or behind a bumper of the motor vehicle. As an alternative to this, the ultrasonic sensor can be arranged in or behind a body component, for example a door of the motor vehicle.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Absolutbetrag der jeweiligen Differenz mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei diejenige Differenz auf einen Differenzwert 0 gesetzt wird, deren Absolutbetrag kleiner als der Grenzwert ist. Auf diese Weise können gewisse Toleranzen berücksichtigt werden und so bei tolerierbaren Abweichungen der Differenzen dennoch ein Objekt detektiert werden. Insbesondere kann dadurch ein als geparktes Fahrzeug ausgebildeten Objekt detektiert werden, das nicht exakt parallel zu der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs parkt, dessen Außenfläche, welche die Ultraschallsignale reflektiert, also nicht exakt parallel zu der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, sondern in einem gewissen Winkel zu der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs.In an advantageous embodiment, the absolute value of the respective difference is compared with a predefined limit value, with that difference being set to a difference value of 0, the absolute value of which is smaller than the limit value. In this way, certain tolerances can be taken into account and an object can still be detected in the event of tolerable deviations in the differences. In particular, an object designed as a parked vehicle can be detected that is not parked exactly parallel to the direction of movement of the motor vehicle, whose outer surface, which reflects the ultrasonic signals, is therefore not aligned exactly parallel to the direction of movement of the motor vehicle, but at a certain angle to the direction of movement of the motor vehicle.
Demnach wird der Grenzwert vorteilhafterweise derart vorbestimmt, dass ein Objekt detektiert wird, dessen Außenfläche, welche die Ultraschallsignale reflektiert, in einem Winkel von bis zu 10°, bevorzugst bis zu 5°, zu der Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der der Grenzwert alternativ oder zusätzlich vorbestimmt in Abhängigkeit von technischen Eigenschaften oder Parametern des Ultraschallsensors und/oder einer aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und/oder einer Temperatur in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und/oder einer Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs und/oder einer Einbauhöhe des Ultraschallsensors an dem Kraftfahrzeug. Da die Temperatur und in der Umgebung des Kraftfahrzeugs merkliche Auswirkungen auf die Luftschalldämpfung hat, kann die Temperatur mithilfe eines entsprechenden Sensors erfasst und der Schwellenwert daran angepasst werden. Entsprechendes gilt für die Luftfeuchtigkeit. Dies führt zu einer noch zuverlässigeren Detektion des Objekts.Accordingly, the limit value is advantageously predetermined such that an object is detected whose outer surface, which reflects the ultrasonic signals, is oriented at an angle of up to 10°, preferably up to 5°, to the direction of movement of the motor vehicle. In a further advantageous embodiment, the limit value is alternatively or additionally predetermined as a function of technical properties or parameters of the ultrasonic sensor and/or a current speed of the motor vehicle and/or a temperature in the area surrounding the motor vehicle and/or humidity in the area surrounding the motor vehicle and/or an installation height of the ultrasonic sensor on the motor vehicle. Since the temperature in and around the motor vehicle has a noticeable effect on the airborne sound insulation, the temperature can be recorded using an appropriate sensor and the threshold value can be adjusted accordingly. The same applies to the humidity. This leads to an even more reliable detection of the object.
Vorteilhafterweise wird der Grenzwert durch Anwenden einer Monte-Carlo-Simulation vorbestimmt. Dabei werden beispielsweise Messungen mit einem als geparktes Fahrzeug ausgebildeten Objekt simuliert, das in einem Winkel von 5° in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist bzw. dessen Außenfläche, welche die Ultraschallsignale reflektiert, in einem Winkel von 5° in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist. Zudem wird diesen Messungen auf der Grundlage der beispielweise einem Sensordatenblatt des Ultraschallsensors zu entnehmenden Eigenschaften oder Parameter ein Rauschen hinzugefügt und es werden die Differenzen sowie die Verteilung (Histogramm) der Differenzen berechnet. Basierend darauf wird dann der Grenzwert bestimmt. Alternativ kann der Grenzwert basierend auf realen Messungen und der empirischen Verteilung (Histogramm) der Differenzen oder durch Anwenden einer analytischen Methode bestimmt werden.Advantageously, the limit is predetermined by applying a Monte Carlo simulation. For example, measurements are simulated with an object designed as a parked vehicle, which is aligned at an angle of 5° in relation to the direction of movement of the motor vehicle or whose outer surface, which reflects the ultrasonic signals, is at an angle of 5° in relation to the direction of movement of the motor vehicle is aligned. In addition, noise is added to these measurements on the basis of the properties or parameters to be found, for example, in a sensor data sheet of the ultrasonic sensor, and the differences and the distribution (histogram) of the differences are calculated. The limit value is then determined based on this. Alternatively, the limit value can be determined based on real measurements and the empirical distribution (histogram) of the differences or by applying an analytical method.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Vorzeichen der jeweiligen Differenz bestimmt wird, wobei das Objekt anhand der Vorzeichen detektiert wird. Dabei umfasst das Vorzeichen insbesondere das eine negative Zahl, also einen negativen Differenzwert als negativ, also kleiner 0, kennzeichnende Zeichen, insbesondere Minuszeichen, das eine positive Zahl, also einen positiven Differenzwert als positiv, also größer 0, kennzeichnende Zeichen, insbesondere Pluszeichen, sowie das die Zahl 0 kennzeichnende Zeichen, insbesondere kein Vorzeichen. Eine Detektion des Objekts anhand der jeweiligen Vorzeichen der Differenzen und ein entsprechender Algorithmus sind äußerst robust und ein solcher Algorithmus lässt sich mit verhältnismäßig wenig Rechenleistung ausführen.In a further advantageous embodiment, the sign of the respective difference is determined, with the object being detected using the sign. The sign includes in particular the sign characterizing a negative number, ie a negative differential value as negative, ie less than 0, in particular the minus sign, which denotes a positive number, ie a positive diff reference value as positive, ie greater than 0, characters identifying, in particular plus sign, as well as the character identifying the number 0, in particular no leading sign. A detection of the object based on the respective signs of the differences and a corresponding algorithm are extremely robust and such an algorithm can be carried out with relatively little computing power.
Dabei wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ein Vorzeichenwert durch das Anwenden einer Signumfunktion auf die jeweilige Differenz bestimmt, wobei bei einem positiven Differenzwert der Vorzeichenwert +1, bei einem negativen Differenzwert der Vorzeichenwert -1 und bei dem Differenzwert 0 der Vorzeichenwert 0 bestimmt wird.In a further advantageous embodiment, a sign value is determined by applying a signum function to the respective difference, the sign value +1 being determined for a positive difference value, the sign value -1 for a negative difference value and the sign value 0 for a difference value 0.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird dann der Vorzeichenwert der Differenz zwischen den Entfernungswerten der zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Echos dem zeitlich späteren Echo der beiden Echos zugeordnet, wobei das Objekt detektiert wird, wenn die Anzahl der zeitlich aufeinanderfolgenden Echos mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Durch den Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert für die Anzahl der zeitlich aufeinanderfolgenden Echos mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 wird die Zuverlässigkeit der Erfassung weiter erhöht. Sofern diese Bedingung erfüllt ist, werden die mehreren aufeinanderfolgenden Echos als entlang einer ausreichend langen Linie angeordnete Echos klassifiziert und es wird basierend darauf das Objekt detektiert. Sofern beispielsweise lediglich zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Echos mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 vorliegen, so kann davon ausgegangen werden, dass diese Echos nicht von einem als Objekt zu detektierendem Gegenstand stammen, was durch die Festlegung eines entsprechenden Schwellenwerts berücksichtigt werden kann. Es wird hier also die Erkenntnis berücksichtigt, dass die zu detektierenden Objekte, insbesondere die eine Parklücke regelmäßig begrenzenden Objekte, üblicherweise eine rechteckige Form aufweisen, und dass von der an das Kraftfahrzeug angrenzenden Außenfläche eines derartigen Objekts bzw. der Außenfläche des Objekts, welche die Ultraschallsignale reflektiert, eine gewisse Mindestanzahl an reflektierten Ultraschallsignales bzw. Echos empfangbar sind.In a further advantageous embodiment, the sign value of the difference between the distance values of the two consecutive echoes is assigned to the later echo of the two echoes, the object being detected when the number of consecutive echoes with assigned sign value 0 exceeds a predetermined threshold value. The reliability of the detection is further increased by the comparison with a predetermined threshold value for the number of temporally successive echoes with an assigned sign value of 0. If this condition is met, the multiple consecutive echoes are classified as echoes arranged along a sufficiently long line and the object is detected based on this. If, for example, there are only two temporally consecutive echoes with an assigned sign value of 0, it can be assumed that these echoes do not originate from an object to be detected, which can be taken into account by defining a corresponding threshold value. The knowledge that the objects to be detected, in particular the objects that regularly delimit a parking space, usually have a rectangular shape is taken into account here, and that the outer surface of such an object adjoining the motor vehicle or the outer surface of the object, which the ultrasonic signals reflected, a certain minimum number of reflected ultrasonic signals or echoes can be received.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Objekt detektiert, wenn zusätzlich das zeitlich letzte Echo der mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Echos einen zugeordneten Vorzeichenwert +1 oder einen zugeordneten Vorzeichenwert -1 aufweist. Ein solches Echos wird als ein nicht (mehr) entlang oder auf der Linie angeordnetes Echo klassifiziert und deutet insbesondere auf ein nicht (mehr) von dem Objekt bzw. von der an das Kraftfahrzeug angrenzenden Außenfläche des Objekts reflektiertes Ultraschallsignal und damit auf das Ende des Objekts bzw. dessen Außenfläche hin. Dieses Vorgehen ermöglicht die Realisierung eines besonders robusten und zuverlässigen Algorithmus zur Detektion des Objekts.In a further advantageous embodiment, the object is detected if, in addition, the temporally last echo of the plurality of temporally successive echoes has an assigned sign value +1 or an assigned sign value -1. Such an echo is classified as an echo not (longer) along or on the line and indicates in particular an ultrasonic signal not (longer) reflected by the object or by the outer surface of the object adjoining the motor vehicle and thus to the end of the object or its outer surface. This procedure makes it possible to implement a particularly robust and reliable algorithm for detecting the object.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird nach dem Bilden der jeweiligen Differenz zunächst ein Medianfilter oder ein Gauß-Filter auf die jeweilige Differenz angewendet. Bei den nachfolgenden Verfahrensschritten bezieht sich die Differenz dann also auf die entsprechend gefilterte Differenz. Durch eine solche Filterung werden insbesondere Varianzen der Fehler der gemessenen bzw. ermittelten Entfernungswerte ausgeglichen.In a further advantageous embodiment, after the respective difference has been formed, a median filter or a Gaussian filter is first applied to the respective difference. In the subsequent method steps, the difference then relates to the correspondingly filtered difference. Such filtering in particular compensates for variances in the errors in the measured or determined distance values.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird anhand des detektierten Objekts eine durch das Objekt begrenzte Parklücke erkannt. Dabei wird die Parklücke zweckmäßigerweise basierend auf dem ersten und/oder letzten Echo der mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Echos mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 erkannt, welche, in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs gesehen, insbesondere den Anfangsbereich bzw. Endbereich der an das Kraftfahrzeug angrenzenden Außenfläche des Objekts repräsentieren.In a further advantageous embodiment, a parking space delimited by the object is recognized on the basis of the detected object. The parking space is expediently identified based on the first and/or last echo of the plurality of temporally successive echoes with an assigned sign value of 0, which, seen in the direction of travel of the motor vehicle, represent in particular the start area or end area of the outer surface of the object adjoining the motor vehicle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Objekt als ein Fahrzeug, ein Bordstein, eine Wand oder eine Mauer detektiert. Derartige Objekte begrenzen regelmäßig eine Parklücke und weisen üblicherweise eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, so dass diese Objekte und folglich eine Parklücke basierend auf den gebildeten Differenzen zwischen den Entfernungswerten von mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Echos detektiert werden können.In a further advantageous embodiment, the object is detected as a vehicle, a curb, a wall or a brick wall. Such objects regularly delimit a parking space and usually have an essentially rectangular shape, so that these objects and consequently a parking space can be detected based on the differences formed between the distance values of a plurality of temporally consecutive echoes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren bei einem assistierten und/oder semi-automatischen und/oder automatischen Einparkverfahren angewendet.In a further advantageous embodiment, the method is used in an assisted and/or semi-automatic and/or automatic parking method.
Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Assistenzsystem mit einem Ultraschallsensor und einer Steuereinrichtung. Dabei ist die Steuereinrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.Furthermore, the present invention includes an assistance system with an ultrasonic sensor and a control device. The control device is designed to carry out the method according to the invention.
Der Ultraschallsensor ist vorzugsweise als ein sogenannter eindimensionaler (1D) Ultraschallsensor ausgebildet, also als ein Ultraschallsensor zur Entfernungsbestimmung.The ultrasonic sensor is preferably designed as a so-called one-dimensional (1D) ultrasonic sensor, ie as an ultrasonic sensor for determining distance.
Der Ultraschallsensor kann beispielsweise in oder hinter einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Alternativ dazu kann der Ultraschallsensor, in oder hinter einem Karosseriebauteil, beispielsweise einer Tür des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.The ultrasonic sensor can be arranged, for example, in or behind a bumper of the motor vehicle. Alternatively, the Ultra sound sensor, be arranged in or behind a body part, for example a door of the motor vehicle.
Vorteilhafterweise umfasst das Assistenzsystem mehrere Ultraschallsensoren, insbesondere mehrere eindimensionale Ultraschallsensoren.The assistance system advantageously includes a number of ultrasonic sensors, in particular a number of one-dimensional ultrasonic sensors.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Assistenzsystem.The advantages and preferred embodiments described for the method according to the invention also apply correspondingly to the assistance system according to the invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Vorbeifahrt an Objekten in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, -
2 ein schematisches Diagramm, das die Echos der Objekte in der Umgebung des Kraftfahrzeugs gemäß1 entlang einer vom Kraftfahrzeug zurückgelegten Strecke darstellt, -
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines Objekts in der Umgebung des Kraftfahrzeugs gemäß1 , -
4 in einer schematischen Darstellung die Situation gemäß1 nach Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und -
5 ein schematisches Diagramm, das die den Echos gem.2 zugeordneten gefilterten Differenzen und Vorzeichenwerte darstellt.
-
1 in a schematic representation of a motor vehicle for carrying out the method according to the invention when driving past objects in an area surrounding the motor vehicle, -
2 a schematic diagram corresponding to the echoes of the objects in the vicinity of themotor vehicle 1 represents along a route covered by the motor vehicle, -
3 a flowchart of a method for detecting an object in the area surrounding the motor vehicle according to1 , -
4 in a schematic representation the situation according to1 after carrying out the method according to the invention, and -
5 a schematic diagram showing the echoes acc.2 associated filtered differences and sign values.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided with the same reference symbols in all figures.
In
Seitlich von dem Kraftfahrzeug 1 befinden sich in Fahrtrichtung 6 in dieser Reihenfolge als Objekte ein geparktes erstes Fahrzeug 2, ein davon beabstandetes geparktes zweites Fahrzeug 3 und ein davon wiederum beabstandetes geparktes drittes Fahrzeug 4. Zudem erstreckt sich in Fahrtrichtung 6 entlang eines bestimmten Abschnitts ein Bordstein 5.A parked
Das Kraftfahrzeug 1 bewegt sich hier also in Fahrtrichtung 6 relativ zu diesen Objekten 2, 3, 4, 5, wobei mit dem Ultraschallsensor 8 des Assistenzsystems 7 Ultraschallsignale ausgesendet und Echos 10, 11, 12, 13 der von den Objekten 2, 3, 4, 5 reflektierten Ultraschallsignale empfangen werden. Anhand der so erfassten Echos 10, 11, 12, 13 werden dann mittels der Steuereinrichtung jeweilige Entfernungswerte ermittelt.The
In
Es sind sowohl die das erste Fahrzeug 2 repräsentierenden Echos 10, die das zweite Fahrzeug 3 repräsentierenden Echos 11, die das dritte Fahrzeug 4 repräsentierten Echos 12 sowie die den Bordstein 5 repräsentierten Echos 13 erkennbar.Both the
In einem Schritt 101 findet eine Art Initialisierung statt. Dabei werden gegebenenfalls sämtliche aus einem vorangehenden Prozess noch vorliegende oder abgespeicherte Echos 10, 11, 12, 13 gelöscht und es werden ein Grenzwert für einen Absolutbetrag einer Differenz sowie ein Schwellenwert für eine Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Echos mit einem zugeordneten Vorzeichenwert 0 festgelegt.In a
Für die Erläuterung der nachfolgenden Schritte wird die Annahme getroffen, dass bereits mehrere zeitlich aufeinanderfolgende, von dem dritten Fahrzeug 4, genauer von der dem Kraftfahrzeug 1 zugewandten seitlichen Außenfläche des dritten Fahrzeugs 4 stammende Echos 12 vorliegen, welche nach dem Schritt 101 der Initialisierung unter Anwendung der nachfolgenden Schritte 102 bis 110 sukzessive verarbeitet wurden, dass also die Schritte 102 bis 110 nach dem Schritt 101 der Initialisierung bereits mehrmals durchlaufen wurden.For the explanation of the following steps, the assumption is made that there are already several temporally
In einem Schritt 102 wird nun ein weiteres, zeitlich unmittelbar nächstes Echo 12 zur Verarbeitung ausgewählt.In a
Anschließend wird in einem Schritt 103 eine Differenz zwischen den Entfernungswerten des aktuell hinzugefügten Echos 12 und dem zeitlich unmittelbar vorausgehenden Echo 12 gebildet.Subsequently, in a
In einem nächsten Schritt 104 wird ein Medianfilter oder alternativ ein Gauß-Filter auf die gebildete Differenz angewendet. Dadurch werden Varianzen der Fehler der gemessenen bzw. ermittelten Entfernungswerte ausgeglichen.In a
In einem Schritt 105 wird dann der Absolutbetrag der gefilterten Differenz mit dem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Dadurch können gewisse Toleranzen berücksichtigt werden und so bei tolerierbaren Abweichungen der gefilterten Differenzen dennoch ein Objekt detektiert werden.In a
Sofern der Absolutbetrag der gefilterten Differenz dabei kleiner als der Grenzwert ist, wird die gefilterte Differenz in einem Schritt 106 auf einen Differenzwert 0 gesetzt.If the absolute value of the filtered difference is smaller than the limit value, the filtered difference is set to a difference value of 0 in a
In einem nächsten Schritt 107 wird ein Vorzeichenwert durch das Anwenden einer Signumfunktion auf die gefilterte Differenz bestimmt. Dabei wird bei einem positiven Differenzwert der Vorzeichenwert +1, bei einem negativen Differenzwert der Vorzeichenwert -1 und bei dem Differenzwert 0 der Vorzeichenwert 0 festgelegt. Der entsprechende Vorzeichenwert wird der gefilterten Differenz und dem Echo 12 zugeordnet.In a
Anschließend wird in einem Schritt 108 geprüft, ob die gefilterte Differenz den Vorzeichenwert 0 aufweist. Sofern die gefilterte Differenz den Vorzeichenwert 0 aufweist, wird das aktuelle Echo 12 in einem Schritt 109 in Verbindung mit den bisher bereits verarbeiteten, zeitlich aufeinanderfolgenden Echos 12 von dem dritten Fahrzeug 4, genauer von der dem Kraftfahrzeug 1 zugewandten seitlichen Außenfläche des dritten Fahrzeugs 4 als entlang oder auf einer Linie angeordnetes Echos 12 und daher als ein von der dem Kraftfahrzeug 1 zugewandten seitlichen Außenfläche des dritten Fahrzeugs 4 stammendes Echo 12 klassifiziert.Then, in a
Dies beruht auf der Erkenntnis, dass die Entfernungswerte der von der an das Kraftfahrzeug 1 angrenzenden Außenfläche des dritten Fahrzeugs 4 reflektierten Echos 12 stark miteinander korrelieren, dass sich die Entfernungswerte der entsprechenden Echos 12 also nicht oder nur geringfügig voneinander unterscheiden. Dieser Umstand ist auch anhand des in der
In einem Schritt 110 wird dann überprüft, ob die Anzahl der nun vorliegenden zeitlich aufeinanderfolgenden Echos 12 mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 den Schwellenwert überschreitet. Sofern der Schwellenwert nicht überschritten ist, geht das Verfahren 100 zurück zu Schritt 102 und es werden somit für ein weiteres, zeitlich nächstes Echo 12 die oben beschriebenen Verfahrensschritte durchlaufen.In a
Für den Fall, dass der Schwellenwert überschritten ist, wird das aktuelle Echo 12 zusammen mit den bisher bereits verarbeiteten, zeitlich aufeinanderfolgenden Echos 12 als entlang einer grundsätzlich ausreichend langen Linie angeordnete Echos 12 klassifiziert. Das heißt, es liegt zwar eine ausreichend große (Mindest-)Anzahl an zeitlich aufeinanderfolgenden Echos 12 mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 vor, welche grundsätzlich auf ein zu detektierendes Objekt schließen lassen. Allerdings könnte das Objekt bzw. dessen entsprechende Außenfläche zu diesem Zeitpunkt oder anders ausgedrückt anhand der aktuell bereits verarbeiteten, zeitlich aufeinanderfolgenden Echos 12 noch nicht vollständig vermessen worden sein. Daher geht das Verfahren 100 zurück zu Schritt 102, wodurch für ein weiteres, zeitlich nächstes Echo 12 die oben beschriebenen Verfahrensschritte durchlaufen werden.In the event that the threshold value is exceeded, the
Sofern im Schritt 108 dagegen ermittelt wird, dass die gefilterte Differenz des aktuellen Echos 12 nicht den Vorzeichenwert 0 aufweist, sondern den Vorzeichenwert -1 oder +1, so geht das Verfahren 100 von Schritt 108 unmittelbar zu Schritt 112 über. Ein solches Echos 12 wird als ein nicht (mehr) entlang oder auf der Linie angeordnetes Echo 12 klassifiziert und deutet auf ein nicht (mehr) von dem Fahrzeug 4 bzw. von der an das Kraftfahrzeug 1 zugewandten seitlichen Außenfläche des Fahrzeugs 4 reflektiertes Ultraschallsignal und damit auf das Ende des Fahrzeugs 4 bzw. dessen entsprechender Außenfläche hin. Dieses Vorgehen ermöglicht die Realisierung eines besonders robusten und zuverlässigen Algorithmus zur Detektion des Fahrzeugs 4.If, on the other hand, it is determined in
In Schritt 112 wird überprüft, ob die Anzahl der bisher bereits verarbeiteten, zeitlich aufeinanderfolgenden Echos 12 mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 den Schwellenwert überschreitet.In
Wenn der Schwellenwert überschritten ist, so werden in einem Schritt 113 die bisher bereits verarbeiteten, zeitlich aufeinanderfolgenden Echos 12 mit zugeordnetem Vorzeichenwert 0 als entlang einer ausreichend langen Linie angeordnete Echos 12 klassifiziert und es wird basierend darauf das dritte Fahrzeug 4 detektiert und dieses als eine dritte Linie 15 ausgegeben.If the threshold value is exceeded, in a
In einem nächsten Schritt 114 werden sämtliche vorliegende oder abgespeicherte Echos 12 gelöscht und das Verfahren geht zurück zu Schritt 102. Anschließend werden wieder, entsprechend der obigen Ausführungen, die weiteren Verfahrensschritte durchlaufen.In a
Das hier beispielhaft zur Erfassung des dritten Fahrzeugs 4 erläuterte Verfahren 100 wird entsprechend zur Erfassung des ersten Fahrzeugs 2, des zweiten Fahrzeugs 3 sowie des Bordsteins 5 angewendet. Die angegebenen Verfahrensschritte werden also für alle erfassten Echos 10, 11, 12, 13 durchlaufen. Basierend auf diesem Verfahren 100 können somit das erste Fahrzeug 2, das zweite Fahrzeug 3, das dritte Fahrzeug 4 sowie der Bordstein 5 als eine jeweilige Linie 15, 16, 17, 18 zuverlässig detektiert und entsprechend ausgegeben und basierend darauf Parklücken 19, 20 lokalisiert werden.The
In
Basierend auf dem detektierten zweiten Fahrzeug 3, dem detektierten dritten Fahrzeug 4 und dem detektierten Bordstein 5 bzw. auf den entsprechenden Linien 17, 15, 18 wurde eine erste Parklücke 19 erkannt und deren Abmessung ermittelt. Anhand des detektierten ersten Fahrzeugs 2 und des detektierten zweiten Fahrzeugs 3 bzw. der entsprechenden Linien 16, 17 wurde zudem eine zweite Parklücke 20 erkannt und deren Abmessung ermittelt. Darüber hinaus wurden die Parklücken 19, 20 auf Grundlage eines anschließenden Vergleichs der ermittelten Abmessungen der Parklücken 19, 20 mit der Abmessung des Kraftfahrzeugs 1 und des zum Rangieren erforderlichen Raums als für das Kraftfahrzeug 1 geeignete Parklücken 19, 20 lokalisiert.Based on the detected
In
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