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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Unterbodenbereichs unterhalb eines Kraftfahrzeugs mittels eines Unterbodenüberwachungssystems des Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels zumindest eines Ultraschallsensors des Unterbodenüberwachungssystems zumindest ein Ultraschallsignal in den Unterbodenbereich ausgesendet wird und bei welchem mittels des Ultraschallsensors das in dem Unterbodenbereich reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird, wobei mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Unterbodenüberwachungssystems das ausgesendete und empfangene Ultraschallsignal als Messkurve ausgewertet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Unterbodenüberwachungssystem.
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Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass die Überwachung des Unterbodenbereichs eines Kraftfahrzeugs insbesondere für autonom parkende Kraftfahrzeuge wichtig ist, da in diesem Fall keine Überprüfung durch den Fahrer erfolgt. Die Auswahl an Sensoren zur Unterbodenüberwachung ist dabei eingeschränkt. Beispielsweise werden im Stand der Technik Kamerasysteme verwendet, wobei hierbei die Lichtverhältnisse, aber auch die Verschmutzung zu Problemen führen kann. Die Verschmutzung schränkt auch die Nutzbarkeit von Lidar-Systemen stark ein. Ebenfalls ist bereits bekannt, dass für die Unterbodenüberwachung Ultraschallsensoren eingesetzt werden können. Bei bisherigen Vorschlägen für die Unterbodenüberwachung mittels Ultraschallsensoren basieren diese zumeist auf einer Art Online-Kalibrierung des Systems. Dabei wird beim Abstellen des Kraftfahrzeugs eine Kalibrierung ohne Objekt aufgezeichnet. Diese Kalibrierung kann darin bestehen, dass die Schwellwerte innerhalb der Ultraschallsensoren angepasst werden oder die Einhüllende der Sensorsignale während der Kalibrierung tatsächlich auf einer elektronischen Recheneinrichtung gespeichert und für die weitere Nutzung verarbeitet wird. Die Auswahl der Methode ist dabei von der Art der Ultraschallsensoren und der Möglichkeit, die Einhüllende in der elektronischen Recheneinrichtung zu übertragen, abhängig.
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Ein hierbei genutzter Ansatz ist die Detektion von Objekten dann auf Basis der Einhüllenden zu nutzen, wobei die Einhüllende insbesondere als Schwellwert genutzt wird. Dabei kann im einfachsten Fall detektiert werden, ob bei einer Messung ein neuer oder höherer Amplitudenausschlag vorhanden ist. In diesem Fall würden Teile der gemessenen Signaleinhüllenden oberhalb der Kalibriereinhüllenden liegen.
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Eine Erweiterung dieses Ansatzes ist auch die Dämpfung von Signalanteilen zu überwachen, da auch akustisch schwach reflektierende Objekte, wie zum Beispiel Katzen, für die Unterbodenüberwachung von Bedeutung sind, die eine Abschwächung von Boden- oder Mehrfachreflexionen hervorrufen. Diese Verfahren gehen prinzipiell davon aus, dass sich die Kalibrierung nur geringfügig bis zum Zeitpunkt des erneuten Messens ändert. Tatsächlich kann sich jedoch die Referenzkurve bereits innerhalb kürzester Zeit, beispielsweise innerhalb weniger Millisekunden, gravierend ändern. Grund dafür sind Umgebungseinflüsse, beispielsweise Windstöße. Somit können sich bereits während der Online-Kalibrierung signifikante Änderungen in den einzelnen Messkurven der Kalibrierung zeigen. Berücksichtigt man diese Änderungen, führt das typischerweise mit den beschriebenen Verfahren dazu, dass die Einhüllende verschmiert und dadurch die Sensibilität oder Robustheit der Detektion stark eingeschränkt ist.
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Insbesondere entsteht dabei das Problem, dass bei Umgebungseinflüssen, wie zum Beispiel Wind, die Ultraschallsignale stark beeinflusst werden. Kalibrationbasierte Verfahren benötigen typischerweise statische Umgebungen, um eine Funktion zu gewährleisten. Durch externe Einflüsse sind die Ultraschallsignale in kürzester Zeit, insbesondere auch während der Kalibrierung, stark veränderlich. Die Kraftfahrzeuge sind nicht zwingend witterungsgeschützt abgestellt, so dass eine Unterbodenüberwachung nur dann sinnvoll ist, wenn derartige externe Einflüsse bei der Detektion miteinbezogen werden.
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Die
DE 2017 111 932 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem ein Ultraschallsignal in einen Bodenbereich unterhalb des Kraftfahrzeugs ausgesendet wird und ein Ultraschallsignal aus dem Bodenbereich empfangen wird und mittels eines Steuergeräts anhand des ausgesendeten und/oder des empfangenen Ultraschallsignals ein Objekt in dem Bodenbereich erkannt wird, wobei das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung ausgesendet wird und das von dem ersten Ultraschallsensor ausgesendete und an einer Fahrbahnoberfläche in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal mit einem zweiten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung empfangen wird und mittels des Steuergeräts anhand eines Anteils des von dem zweiten Ultraschallsensor empfangenen Ultraschallsignals das Objekt erkannt wird.
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Ferner offenbart die
DE 10 2012 200 230 A1 bei einer Erfassung der Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels akustischer Signale Veränderungen, die ein insbesondere moduliertes, akustisches Signal aufgrund von Klimaeinflüssen erfährt, zu detektieren und aus den Veränderungen des Signals ein Modell der momentanen Klimasituation im Umfeld des Fahrzeugs zu erstellen. Dem Modell können Größen, wie beispielsweise die Windstärke und/oder Komponenten der Windrichtung und/oder das Auftreten von Änderungen der Ausbreitungseigenschaften, des akustischen Signals entnommen werden, wobei die Änderungen der Ausbreitungseigenschaften infolge von klimatischen Unterschieden, insbesondere von Temperaturunterschieden, auftreten. Diese Größen werden bei der Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs berücksichtigt und/oder optional für weitere Fahrzeugfunktionen genutzt. Insbesondere wird das Modell der momentanen Klimasituation aus Laufzeitunterschieden von Signalen erstellt, die unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen auf ansonsten gleichen Ausbreitungswegen aufweisen.
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Des Weiteren offenbart die
EP 0 393 225 A1 die Verwendung eines astigmatischen Schallwandlers für vom fahrenden Fahrzeug aus erfolgende Ultraschalldetektion zur Beseitigung des Einflusses der Verwehung des Ultraschallsignals durch den auftretenden Fahrtwind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Unterbodenüberwachungssystem zu schaffen, mittels welchen eine robuste Unterbodenüberwachung realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein computerlesbares Speichermedium sowie durch ein Unterbodenüberwachungssystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Unterbodenbereichs unterhalb eines Kraftfahrzeugs mittels eines Unterbodenüberwachungssystems des Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels zumindest eines Ultraschallsensors des Unterbodenüberwachungssystems zumindest ein Ultraschallsignal in den Unterbodenbereich ausgesendet wird und bei welchem mittels des Ultraschallsensors das in dem Unterbodenbereich reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird, wobei mittels einer elektronischen Recheneinrichtung des Unterbodenüberwachungssystems das ausgesendete und empfangene Ultraschallsignal als Messkurve ausgewertet wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, ein computerlesbares Speichermedium sowie ein Unterbodenüberwachungssystem.
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Es ist vorgesehen, dass ein Cluster oder eine Vielzahl von Clustern auf Basis von einer Vielzahl von aufgenommenen Referenzmesskurven erzeugt wird, wobei eine Zugehörigkeit der Messkurve zu zumindest dem einen Cluster mittels der elektronischen Recheneinrichtung überprüft wird, wobei wenn zu keinem der Cluster eine Zugehörigkeit der Messkurve vorhanden ist, ein Objekt in dem Unterbodenbereich angenommen wird.
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Dadurch ist es ermöglicht, dass die Unterbodenüberwachung robust gegenüber externen Faktoren, wie beispielsweise Umwelteinflüssen, ist. Insbesondere können diese Umwelteinflüsse durch Umgebungsparameter beschrieben werden. Die Referenzmesskurven werden bei unterschiedlichen externen Faktoren erzeugt, wobei auf Basis der Referenzmesskurven dann wiederum ein Cluster erzeugt werden kann. Bei der Erzeugung der Referenzmesskurven kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass sich kein Objekt im Unterbodenbereich befunden hat, da sonst beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs diesen Bereich nicht überfahren hätte. Sollte nun die Messkurve nicht dem Cluster zugeordnet werden können, so wird nun ein Objekt im Unterbodenbereich angenommen.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Unterbodenüberwachungssystem eine Vielzahl von Ultraschallsensoren aufweist. Die Vielzahl von Ultraschallsensoren beschreibt hier insbesondere mehr als einen Ultraschallsensor. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren am Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet werden und das Ultraschallsignal insbesondere im Wesentlichen parallel zum Unterboden aussenden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Unterbodenüberwachungssystem vier Ultraschallsensoren aufweist. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren im Bereich der jeweiligen Räder des Kraftfahrzeugs angeordnet sein, wodurch eine großflächige und zuverlässige Unterbodenüberwachung des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann.
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Insbesondere ist somit vorgeschlagen, dass ein Clustern der Referenzmesskurven, wobei unter Clustern vorliegend insbesondere eine logische Zusammenfassung der Referenzkurven verstanden wird, durchgeführt wird. Bei den Referenzmesskurven handelt es sich insbesondere um Hüllkurven der empfangenen Ultraschallsignale während der Kalibrierungsphase. Dabei wird davon ausgegangen, dass eine Vielzahl von Referenzmessungen durchgeführt wird und bereits innerhalb der Referenzmessungen durch externe Faktoren, wie beispielsweise Umwelteinflüsse, starke Schwankungen auftreten, da zum Beispiel Messungen bei Windstille und bei verschiedenen Windstößen aufgenommen wurden. Die Referenzmessungen werden dann in verschiedene Cluster, beispielsweise bei Wind und bei keinem Wind, unterteilt. Die Anzahl kann dabei je nach Umgebung und Ansatz schwanken. Mit anderen Worten können je nach Umweltparameter beziehungsweise Umweltbedingungen auch mehr als ein Cluster, insbesondere eine Vielzahl von Clustern, insbesondre beispielsweise zwei Cluster oder mehr als zwei Cluster, erzeugt werden.
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Diese Cluster werden dann mit der aktuell erfassten Messkurve verglichen. Sollte die Messkurve einem der Cluster zugeordnet werden können, so kann bestimmt werden, dass kein Objekt im Unterbodenbereich ist. Sollte hingegen die Messkurve keinem Cluster zugeordnet werden können, so kann davon ausgegangen werden, dass sich ein Objekt im Unterboden befindet.
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Der Vorteil dieses Verfahrens besteht insbesondere in der Betrachtung von dynamischen Szenarien für die Objekterkennung im Unterbodenüberwachungssystem. Dynamische Szenen treten durch Umwelteinflüsse unvermeidlich auf. Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt die vorhandenen Schwankungen bereits als Grundlage für die Kalibrierung. Damit kann die Objekterkennung in der Umgebung im Außenbereich zuverlässig erreicht werden. Zusätzlich kann durch die Verwendung von Referenzmessungen immer noch eine Unabhängigkeit der Methode von der Untergrundbeschaffenheit erzielt werden.
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Mit anderen Worten betrifft die Erfindung eine Unterbodenüberwachung mittels Ultraschallsensoren. Die Idee basiert auf dem Prinzip, dass Referenzmessungen durchgeführt werden und vor einem Losfahren des Kraftfahrzeugs aktuelle Messungen mit diesen Referenzmessungen verglichen werden. Die Störanfälligkeit bei sich ändernden Umwelteinflüssen kann mittels des Verfahrens verringert werden. Insbesondere werden während der Kalibrierung des Kraftfahrzeugs können mehrere Referenzmessungen durchgeführt werden und diese mittels eines Clusterverfahrens gruppiert werden. Bei der Erzeugung der aktuellen Messkurve, beispielsweise vor dem Losfahren des Kraftfahrzeugs, wird nun überprüft, ob die Messung einem der gebildeten Cluster zugeordnet werden kann oder nicht. Falls die Zuordnung nicht möglich ist, wird davon ausgegangen, dass sich in Objekt unter dem Kraftfahrzeug befindet.
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Ferner ist es möglich, dass auch vor einem Losfahren des Kraftfahrzeugs mehrere aktuelle Messkurven erzeugt werden, die mittels eines Clusterverfahrens gruppiert werden. Es kann dann überprüft werden, ob die gebildeten Cluster mit den Clustern aus der Referenzmessung übereinstimmen oder ob zumindest eines der Cluster aus der Referenzmessung mit einem der Cluster aus der aktuellen Messkurve übereinstimmt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wir ein erster Cluster und ein zweiter Cluster erzeugt werden und wenn die Messkurve dem ersten Cluster und dem zweiten Cluster nicht zugeordnet wird, das Objekt in dem Unterbodenbereich angenommen wird. Insbesondere sind dann lediglich zwei Cluster, also genau zwei Cluster, erzeugt. Dadurch können unterschiedliche Cluster bei unterschiedlichen externen Faktoren erzeugt werden, wodurch eine robuste Unterbodenüberwachung realisiert ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest der erste Cluster und der zweite Cluster während eines Parkens des Kraftfahrzeugs und/oder nach einem Parken des Kraftfahrzeugs erzeugt werden und/oder die Erzeugung des zumindest einen Clusters während einer Kalibrierung des Unterbodenüberwachungssystems durchgeführt wird. Insbesondere kann somit die Referenzmessung an die aktuelle Situation angepasst erzeugt werden. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug sich seinem Parkplatz nähern und beispielsweise bei einem Annähern an die Zielposition können die Referenzmessungen initiiert werden. Es werden dann insbesondere bereits während des Parkvorgangs die Referenzmessungen durchgeführt. Insbesondere können dann auch nach dem Parkvorgang, beispielsweise für eine Minute nach dem Parkvorgang, die Referenzmessungen durchgeführt werden, so dass die Referenzmesskurven bei unterschiedlichen externen Faktoren, insbesondere bei unterschiedlichen Umwelteinflüssen, erzeugt werden können. Im Anschluss daran können dann beispielsweise der erste Cluster und der zweite Cluster erzeugt werden und für die zukünftige Abfahrt des Kraftfahrzeugs herangezogen werden. Ferner kann beispielsweise vorgesehen sein, dass, bevor ein Kraftfahrzeug vom Kraftfahrzeughersteller ausgeliefert wird, eine entsprechende Kalibrierungsmessung zur Erzeugung eines Clusters erzeugt wird. Insbesondere können beispielsweise für Kraftfahrzeuge einer gleichen Serie eine entsprechende Kalibrierungsphase durchgeführt werden, wobei dann diese Daten dieser Kalibrierungsphase auf der elektronischen Recheneinrichtung abgespeichert werden und für eine Vielzahl von Kraftfahrzeugen gemäß der gleichen Serie genutzt werden können.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei der Erzeugung eines Clusters ein thermisches Rauschen im Unterbodenbereich und/oder ein Wind im Unterbodenbereich und/oder ein Gasflimmern im Unterbodenbereich und/oder ein Störgeräusch im Unterbodenbereich berücksichtigt werden. Diese Aufzählung ist rein beispielhaft und keinesfalls als abschließend zu betrachten. Beispielsweise können bei unterschiedlichen Windstärken oder Windrichtungen die entsprechenden Referenzmesskurven erzeugt werden. Aus dieser Vielzahl von Referenzmesskurven wird dann beispielsweise ein Cluster oder die Vielzahl von Clustern erzeugt. Dadurch können unterschiedliche Einflüsse abgedeckt werden. Ferner kann die Vielzahl von Referenzmesskurven auch für einen zweiten Cluster erzeugt werden, so dass auch hier eine größtmögliche Abdeckung von externen Faktoren vorhanden ist. Dadurch kann eine präzise Erzeugung der Cluster realisiert werden, wodurch eine präzise Unterbodenüberwachung durchgeführt werden kann. Insbesondere hat Wind einen großen Einfluss auf die Ultraschallsensoren. Dadurch, dass die Referenzmesskurven während unterschiedlichen Winden erzeugt werden können, können somit zuverlässig Cluster erzeugt werden. Somit können unterschiedliche externe Faktoren berücksichtigt werden, wodurch das Verfahren sehr robust ist und eine verbesserte Unterbodenüberwachung realisiert werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform des Verfahrens werden ein erster Cluster der Vielzahl von Clustern durch Gruppieren der Referenzmesskurven mit einer ersten Gemeinsamkeit und ein zweiter Cluster der Vielzahl von Clustern durch Gruppieren der Referenzmesskurven mit einer zweiten Gemeinsamkeit erzeugt werden. Dadurch können die Cluster zuverlässig auf Basis von Gemeinsamkeiten erzeugt werden. Somit ist eine verbesserte Überwachung des Unterbodenbereichs ermöglicht.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Referenzmesskurven in Abwesenheit eines Objekts im Unterbodenbereich erzeugt werden. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass sich während der Erzeugung der Referenzmesskurven kein Objekt im Unterbodenbereich befindet. Insbesondere kann dies dadurch realisiert werden, da sich beispielsweise bei einem Parkvorgang des Kraftfahrzeugs kein Objekt im Weg befindet, da ansonsten der Fahrer oder das autonome Kraftfahrzeug den Parkvorgang nicht durchgeführt hätte. Somit kann während des Parkvorgangs davon ausgegangen werden, dass sich kein Objekt im Unterbodenbereich befindet, so dass die Referenzmessungen durchgeführt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird mittels eines unüberwachten Lernens ein Cluster erzeugt. Mit anderen Worten ist es möglich, dass zuerst Merkmale aus den Referenzmesskurven extrahiert werden und dann einem unüberwachten Lernen, welches auch als „Unsupervised Learning“ bezeichnet werden kann, zugeführt werden. Bei diesem „Unsupervised Learning“-Algorithmus kann zum Beispiel ein k-Means- oder ein DBSCAN-Algorithmus eingesetzt werden. Als ünüberwachtes Lernen bezeichnet man ein maschinelles Lernen ohne im Voraus bekannte Zielwerte sowie ohne Belohnung durch die Umwelt. Die (Lern-) Maschine versucht, in den Eingabedaten Muster zu erkennen, die vom strukturlosen Rauschen abweichen. Auf Basis dieses unüberwachten Lernens ist es dann ermöglicht, dass ein Cluster zuverlässig erzeugt werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird ein Cluster mittels eines neuronalen Netzwerks der elektronischen Recheneinrichtung erzeugt. Insbesondere bietet sich zum Erzeugen des Clusters beziehungsweise der Vielzahl von Clustern ein sogenannter Autoencoder an, bei dem die Referenzmesskurven direkt einem neuronalen Netzwerk übergeben werden können. Dadurch ist es ermöglicht, dass auf einfache und dennoch auf präzise Art und Weise ein Cluster erzeugt werden kann.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Cluster durch Bestimmung eines Zentrums und einer Streuung bei der Vielzahl von Referenzmesskurven definiert wird. Beispielsweise können ein Cluster durch einen Schwerpunkt und durch eine Streuung beschrieben werden, wobei der Schwerpunkt dann dem Zentrum entspricht. Startet das Kraftfahrzeug erneut, werden neue Messungen durchgeführt. Anschließend wird versucht, die neue Messkurve mit dem bestehenden Cluster aus der Kalibrierung zuzuordnen. Im einfachsten Fall wird ein Objekt detektiert, wenn die Messkurve keinem bestehenden Cluster zugeordnet werden kann. Eine weitere Möglichkeit ist, die Abstände der aktuellen Messungen zu dem bestehenden Cluster zu betrachten. Je nach Kombination aus Abstandswerten zu dem einzelnen Cluster kann dann eine Entscheidung getroffen werden, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht. Bei den Abständen können verschiedene Metriken verwendet werden. Die Entscheidung, unter welchen Bedingungen ein Objekt vorhanden ist oder nicht, kann dann empirisch ermittelt werden oder wiederum mit Hilfe von beispielsweise einem maschinellen Lernen durchgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird ein mathematischer Abstand der Messkurve zu einem Zentrum eines Clusters mittels der elektronischen Recheneinrichtung bestimmt und in Abhängigkeit von dem bestimmten Abstand die Zugehörigkeit der Messkurve zu dem Cluster bestimmt. Beispielsweise können die Abstände der aktuellen Messungen zu dem bestehenden Cluster betrachtet werden. Je nach Kombination aus Abstandswerten zu dem einzelnen Cluster kann dann eine Entscheidung getroffen werden, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht. Bei den Abständen können verschiedene Metriken verwendet werden. Die Entscheidung, unter welchen Bedingungen ein Objekt vorhanden ist oder nicht, kann dann empirisch ermittelt werden oder wiederum mit Hilfe von beispielsweise einem maschinellen Lernen durchgeführt werden.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als mathematischer Abstand ein euklidischer Abstand bestimmt wird und in Abhängigkeit von dem bestimmten euklidischen Abstand der Messkurve zu dem Cluster ein Objekt in dem Unterbodenbereich detektiert wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn bei der Bestimmung der Zugehörigkeit der Messkurve zu einem der Cluster eine Kombination der Abstände zu mehreren oder jedem der Cluster berücksichtigt wird. Dies ermöglicht eine noch genauere Abschätzung, ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche in einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das Verfahren zum Überwachen eines Unterbodenbereichs nach dem vorhergehenden Aspekt durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor einer elektronischen Recheneinrichtung abgearbeitet wird.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Speichermedium mit einem Computerprogrammprodukt nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Computerlesbare Speichermedium kann insbesondere als Teil einer elektronischen Recheneinrichtung ausgebildet sein.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Unterbodenüberwachungssystem zum Überwachen eines Unterbodenbereichs unterhalb eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Ultraschallsensor und mit zumindest einer elektronischen Recheneinrichtung, welches ein computerlesbares Medium nach dem vorhergehenden Aspekt aufweist, wobei das Unterbodenüberwachungssystem zum Durchführen eines Verfahrens nach dem vorhergehenden Aspekt ausgebildet ist. Insbesondere wird das Verfahren mittels des Unterbodenüberwachungssystems durchgeführt.
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Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Unterbodenüberwachungssystem nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Unterbodenüberwachungssystems, des Kraftfahrzeugs, des Computerprogrammprodukts sowie des computerlesbaren Speichermediums anzusehen. anzusehen. Das Unterbodenüberwachungssystem sowie das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Unterbodenüberwachungssystems;
- 2 ein schematisches Diagramm von Referenzkurven; und
- 3 ein schematisches Diagramm gemäß dem Verfahren.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Frontansicht ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Ausführungsform eines Unterbodenüberwachungssystems 2. Das Unterbodenüberwachungssystem 2 weist zumindest einen Ultraschallsensor 3, 4 im Vorliegenden insbesondere zwei Ultraschallsensoren 3, 4 auf, wobei die zwei Ultraschallsensoren 3, 4 insbesondere einen ersten Ultraschallsensor 3 und einen zweiten Ultraschallsensor 4 umfassen. Ferner weist das Unterbodenüberwachungssystem 2 eine elektronische Recheneinrichtung 5 auf, welche insbesondere ein computerlesbares Speichermedium umfasst, welches wiederum ein Computerprogrammprodukt aufweist.
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Im Nachfolgenden wird insbesondere von einem Ultraschallsensor 3, 4 gesprochen. Insbesondere betrifft das nachfolgende Verfahren analog somit den ersten Ultraschallsensor 3 und auch den zweiten Ultraschallsensor 4. Das nachfolgende Verfahren wird somit anhand lediglich eines Ultraschallsensors 3, 4 beschrieben, wobei auch zwei Ultraschallsensoren 3, 4 oder auch mehr, bevorzugt vier Ultraschallsensoren 3, 4, für das Verfahren eingesetzt werden können. Nachfolgend ist insbesondere der erste Ultraschallsensor 3 auf einer rechten Seite des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet, und der zweite Ultraschallsensor 4 ist auf einer linken Seite des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Insbesondere können die weiteren Ultraschallsensoren 3, 4 beispielsweise heckseitig angeordnet sein, während der erste Ultraschallsensor 3 und der zweite Ultraschallsensor 4 frontseitig angeordnet sind.
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Beim Verfahren zum Überwachen eines Unterbodenbereichs 6 unterhalb des Kraftfahrzeugs 1 mittels des Unterbodenüberwachungssystems 2 des Kraftfahrzeugs 1 wird mittels zumindest des einen Ultraschallsensors 3 des Unterbodenüberwachungssystems 2 zumindest ein Ultraschallsignal 7 in den Unterbodenbereich 6 ausgesendet und es wird mittels des Ultraschallsensors 3 das in dem Unterbodenbereich 6 reflektierte Ultraschallsignal 8 empfangen, wobei mittels der elektronischen Recheneinrichtung 5 des Unterbodenüberwachungssystems 2 das ausgesendete und empfangene Ultraschallsignal 7, 8 als Messkurve 9 (3) ausgewertet wird.
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Es ist vorgesehen, dass ein Cluster 11, 12 (3) oder eine Vielzahl von Clustern 11, 12 auf Basis von einer Vielzahl von aufgenommenen Referenzmesskurven 10 (2) erzeugt wird, wobei eine Zugehörigkeit der Messkurve 9 zu zumindest dem einen Cluster 11, 12 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 5 überprüft wird, wobei wenn zu keinem der Cluster 11, 12 eine Zugehörigkeit der Messkurve 9 vorhanden ist, ein Objekt 13 in dem Unterbodenbereich 6 angenommen wird.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Referenzmesskurven 10 in Abwesenheit des Objekts 13 im Unterbodenbereich 6 erzeugt werden. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass zur Erzeugung der Referenzmesskurven 10 und zur Erzeugung des Clusters 11, 12 die Referenzmesskurven 10 derart durchgeführt werden, dass kein Objekt 13 im Unterbodenbereich 6 vorhanden ist.
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Ferner zeigt die 1, dass ein Cluster 11, 12 mittels eines neuronalen Netzwerks 14 der elektronischen Recheneinrichtung 5 erzeugt werden kann.
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2 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Diagramm mit einer Zahl von Referenzmesskurven 10. Insbesondere ist auf einer Abszisse eine Sample-Rate, also eine Aufnahmerate des Ultraschallsensors 3, 4, aufgetragen, und auf der Ordinate ist die Amplitude des Ultraschallsignals, insbesondere des reflektierten Ultraschallsignals 8, angegeben.
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Mit anderen Worten zeigt die 2 verschiedene Hüllkurven eines Ultraschallsensors 3, 4, die während der Referenzmessungen aufgenommen wurden. Es zeigen sich hierbei bereits deutliche Schwankungen in den Amplituden zwischen den verschiedenen gezeigten Hüllkurven. Diese Schwankungen resultieren aus verschiedenen Umwelteinflüssen. Die erfindungsgemäße Idee schlägt nun vor, diese Referenzmesskurven 10 verschiedenen Clustern, insbesondere den Clustern 11, 12, zuzuordnen. Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Referenzmesskurven 10 direkt mit Hilfe von dem neuronalen Netzwerk 14 geclustert werden oder vorher charakteristische Merkmale extrahiert werden und anschließend beispielsweise mittels eines traditionellen „Unsupervised Learning“, mit anderen Worten eines unüberwachten Lernens, geclustert werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass mittels eines unüberwachten Lernens ein Cluster 11, 12 erzeugt wird.
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3 zeigt ein schematisches Diagramm gemäß dem Verfahren. Insbesondere kann auf der Abszisse eine erste Gemeinsamkeit der Referenzmesskurven 10 und auf der Ordinate eine zweite Gemeinsamkeit der Referenzmesskurven 10 aufgetragen sein. Ein erster Cluster 11 der Vielzahl von Clustern 11, 12 kann beispielsweise durch Gruppieren der Referenzmesskurven 10 mit einer ersten Gemeinsamkeit und ein zweiter Cluster 12 der Vielzahl von Clustern 11, 12 kann beispielsweise durch Gruppieren der Referenzmesskurven 10 mit einer zweiten Gemeinsamkeit erzeugt werden. Insbesondere zeigt die 3 eine Vielzahl von Referenzkurven 10, welche im zweidimensionalen Raum entsprechend eingetragen wurden. Ferner zeigt die 3 eine Vielzahl von Messkurven 9, welche ebenfalls im zweidimensionalen Raum eingetragen wurden. Die Referenzkurven 10 wurden entsprechend geclustert. Insbesondere wurden die Referenzkurven 10 dem ersten Cluster 11 und dem zweiten Cluster 12 zugeordnet. Der erste Cluster 11 beschreibt vorliegend eine erste Gemeinsamkeit, und der zweite Cluster 12 beschreibt insbesondere eine zweite Gemeinsamkeit. Beispielsweise können als Gemeinsamkeiten bei der Erzeugung eines Clusters 11, 12 ein thermisches Rauschen im Unterbodenbereich 6 und/oder ein Wind im Unterbodenbereich 6 und/oder ein Gasflimmern im Unterbodenbereich 6 und/oder ein Störgeräusch im Unterbodenbereich 6 berücksichtigt werden.
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Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Cluster 11, 12 während einer Kalibrierung des Unterbodenüberwachungssystems 2 erzeugt werden. Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass ein Cluster 11, 12 während eines Parkens des Kraftfahrzeugs 1 und/oder nach einem Parken des Kraftfahrzeugs 1 erzeugt werden.
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Insbesondere zeigt somit die 3 ein Beispiel für das Zusammenfassen, insbesondere für das Clustering. In der 3 ist eine Projektion der Eigenschaften der Referenzmesskurven 10 und der Messkurven 9 in einem zweidimensionalen Raum zur Veranschaulichung dargestellt. Vereinfachend ist hier dargestellt, dass sich die Referenzmesskurven 10 in zwei verschiedene Clustern 11, 12 aufteilen, je nachdem, ob beispielsweise Wind während der Referenzmessung vorhanden war oder nicht. Wird nun die Messkurve 9 beziehungsweise die Vielzahl von Messkurven 9 erzeugt, bei denen sich ein Objekt 13 im Detektionsbereich der Ultraschallsensoren 3, 4 befindet, können diese Messkurven 9 ebenfalls in die Zeichnung projiziert werden. Es ergibt sich, wie vorliegend gezeigt, ein Bild, bei dem es ersichtlich ist, dass die neuen Punkte, welche den Messkurven 9 entsprechen, keinem der vorhergehenden Cluster 11, 12 zugeordnet werden können. Dies lässt direkt darauf schließen, dass sich in den neuen Messungen ein Objekt 13 befindet. Dabei tritt auch bei den neuen Messungen eine Streuung, zum Beispiel durch Wind, auf. Eine Möglichkeit zur Objektdetektion besteht, wie oben beschrieben, auch darin, entsprechende mathematische Abstände der einzelnen Messkurven 9 zu entsprechenden Schwerpunkten der Cluster 11, 12 unter Berücksichtigung der Streuung innerhalb der Cluster 11, 12 auszuwerten. Die Abstände können dann konventionell oder über Klassifikation auf Basis von maschinellem Lernen interpretiert werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass ein Cluster 11, 12 durch Bestimmung eines Zentrums und einer Streuung bei der Vielzahl von Referenzmesskurven 10 definiert wird. Insbesondere kann ein mathematischer Abstand der Messkurve 9 zu dem Zentrum eines Clusters 11, 12 mittels der elektronischen Recheneinrichtung 5 bestimmt wird und in Abhängigkeit von dem bestimmten Abstand das Objekt 13 im Unterbodenbereich 6 detektiert wird. Hierzu kann beispielsweise als mathematischer Abstand ein euklidischer Abstand bestimmt werden und in Abhängigkeit des bestimmten euklidischen Abstands der Messkurve 9 zu dem Cluster 11, 12 und dem zweiten Cluster 12 das Objekt 13 in dem Unterbodenbereich 6 detektiert werden.
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Insbesondere ist auf diese Weise eine Objektdetektion auch in dynamischen Szenarien im Unterbodenbereich 6 ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2017111932 A1 [0006]
- DE 102012200230 A1 [0007]
- EP 0393225 A1 [0008]
