DE102021109096A1 - Verfahren, computerprogrammprodukt, fahrassistenzsystem und fahrzeug - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems (110) für ein Fahrzeug (100) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:a) Empfangen (S1) mehrerer, zu unterschiedlichen Erfassungszeitpunkten (t0 - t14) erfasster Ultraschall-Sensorsignale (SIG0 - SIG14) eines Ultraschallsensors (121 - 126, 131 - 136) des Fahrzeugs (100),b) Ermitteln (S2) eines jeweiligen Reflexionssignals (PO - P10) eines Objekts (210) in einer Umgebung (200) des Fahrzeugs (100) in den empfangenen Ultraschall-Sensorsignalen (SIG0 - SIG14),c) Ermitteln (S3) einer jeweiligen Distanz (D) zwischen dem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) und dem Objekt (210) in Abhängigkeit des jeweiligen ermittelten Reflexionssignals (P0- P10) und Zuordnen des Erfassungszeitpunkts (t0 - t14) des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals (121 - 126, 131 - 136) zu der jeweiligen ermittelten Distanz (D),d) Ermitteln (S4) einer Relativgeschwindigkeit (104) zwischen dem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) und dem Objekt in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen (D) und deren jeweiligen Erfassungszeitpunkten (t0 - t14), unde) Ermitteln (S5), ob das Objekt (210) ein bewegtes Objekt ist, in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit (104) und einer zu den Erfassungszeitpunkten (t0 - t14) der zugrundeliegenden Distanzen (D) aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (102).

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems für ein Fahrzeug, ein Computerprogrammprodukt, ein Fahrassistenzsystem sowie ein Fahrzeug mit einem solchen Fahrassistenzsystem.
• Es sind Fahrassistenzsysteme bekannt, die auf Basis von Ultraschallsensorik einen Abstand eines Fahrzeugs zu Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs ermitteln. Dies wird beispielsweise für Einparkhilfen genutzt. Ultraschallsensorik ist aufgrund der begrenzten Reichweite und der geringen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Luft hauptsächlich für geringe Fahrzeuggeschwindigkeiten nutzbar. Problematisch hat sich bislang die Erkennung von dynamischen Objekten mittels Ultraschallsensorik erwiesen. Ein großer Vorteil der Ultraschallsensorik im Vergleich zu komplexeren Systemen, wie Radar oder Lidar, sind die vergleichsweise geringen Kosten sowie die hohe Verbreitung.
• DE 10 2015 117 379 A1 offenbart ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mit zumindest einer kraftfahrzeugseitigen Ultraschall-Detektionseinrichtung der Umgebungsbereich erfasst wird, wobei zu zumindest zwei verschiedenen Zeitpunkten jeweils ein Erfassungszyklus zum Erfassen des Umgebungsbereichs mit der Ultraschall-Detektionseinrichtung durchgeführt wird, und die in den beiden Erfassungszyklen erfassten Informationen über ein Objekt in dem Umgebungsbereich einem Beurteilungsmodell bereitgestellt werden, wobei mit dem Beurteilungsmodell abhängig von diesen Informationen der Ultraschall-Detektionseinrichtung beurteilt wird, ob das Objekt als ein dynamisches Objekt klassifiziert wird.
• DE 10 2016 213 254 B3 offenbart ein Verfahren zum Erfassen einer Objektbewegung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs, wobei für einen jeweiligen Messzyklus mittels zumindest eines Radarsensors ein von dem Objekt reflektiertes Reflexionssignal erfasst und die Objektbewegung des Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten Reflexionssignal ermittelt wird, und wobei in zumindest einigen Messzyklen die Objektbewegung zusätzlich in Abhängigkeit von einer auf einer Bewegungshistorie des Objekts basierenden Bewegungsprädiktion ermittelt wird. Hierbei wird in einem mittels des Reflexionssignals ermittelten und mit einer Objektgeschwindigkeit des Objekts korrelierten Signal eine Welligkeit ermittelt, die durch eine Relativbewegung, welche ein Teil des Objekts bezüglich eines Rests des Objekts ausführt, erzeugt wird, und, falls die Welligkeit ein vorbestimmtes Änderungskriterium erfüllt, wird die Objektbewegung unabhängig von der Bewegungsprädiktion ermittelt.
• DE 10 2009 029 465 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung von Bewegungsrichtung und Relativgeschwindigkeit eines sich relativ zu einem Fahrzeug bewegenden Objektes im Detektionsbereich von mindestens zwei Sensoren an dem Fahrzeug, bei dem an einem ersten Schritt der Abstand des Objekts zu den Sensoren, die Geschwindigkeitskomponenten des Objekts auf die Sensoren zu oder von den Sensoren weg und der Winkel zwischen der Strecke vom Objekt zum jeweiligen Sensor und der Senkrechten zur Verbindung zwischen den Sensoren ermittelt wird und in einem zweiten Schritt der Geschwindigkeitsvektor und damit die Relativgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung des sich bewegenden Objektes aus den zuvor ermittelten Daten bestimmt wird.
• Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Betrieb eines Fahrassistenzsystems zu verbessern.
• Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte:
1. a) Empfangen mehrerer, zu unterschiedlichen Erfassungszeitpunkten erfasster Ultraschall-Sensorsignale eines Ultraschallsensors des Fahrzeugs,
2. b) Ermitteln eines jeweiligen Reflexionssignals eines Objekts in einer Umgebung des Fahrzeugs in den empfangenen Ultraschall-Sensorsignalen,
3. c) Ermitteln einer jeweiligen Distanz zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt in Abhängigkeit des jeweiligen ermittelten Reflexionssignals und Zuordnen des Erfassungszeitpunkts des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals zu der jeweiligen ermittelten Distanz,
4. d) Ermitteln einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen und deren jeweiligen Erfassungszeitpunkten, und
5. e) Ermitteln, ob das Objekt ein bewegtes Objekt ist, in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit und einer zu den Erfassungszeitpunkten der zugrundeliegenden Distanzen aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit.
• Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass ausschließlich auf Basis von Ultraschall-Sensorik sehr schnell ermittelbar ist, ob ein Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs sich bewegt oder ortsfest ist. Es kann damit eine mögliche Gefahrenquelle erkannt werden und der Betrieb des Fahrzeugs kann auf Basis dieser Information sicherer werden. Ultraschall-Sensorik weist bei Fahrzeugen eine hohe Verbreitung auf und ist beispielsweise auch in günstigen Fahrzeugen vorhanden, da die Technologie wenig komplex ist und in der Herstellung keine hohen Kosten verursacht, insbesondere im Vergleich zu bildgebenden Umgebungserfassungssystemen, wie Kameras, Lidar oder Radar.
• Die Ultraschall-Sensorsignale, die empfangen werden, werden von wenigstens einem Ultraschall-Sensor des Fahrzeugs erfasst. Unterschiedliche Ultraschall-Sensorsignale eines bestimmten Ultraschallsensors weisen unterschiedliche Erfassungszeitpunkte auf. Vorzugsweise weisen die mehreren Ultraschall-Sensorsignale sequenzielle Erfassungszeitpunkte auf, beispielsweise liegen die Ultraschall-Sensorsignale jeweils zwischen 50 ms - 150 ms auseinander.
• Ein jeweiliges Ultraschall-Sensorsignal entspricht insbesondere einer erfassten Schwingung einer Membran des Ultraschallsensors als Funktion der Zeit. Die Membran des Ultraschallsensors wird beispielsweise durch einlaufende Ultraschallwellen in Schwingung versetzt. Beispielsweise handelt es sich dabei um Ultraschallwellen, die von dem Ultraschallsensor zuvor erzeugt und abgestrahlt wurden und die an dem Objekt in der Umgebung reflektiert wurden. Die einlaufenden Ultraschallwellen können auch von einem anderen Ultraschallsensor abgestrahlt worden sein. Die Schwingung der Membran ist insbesondere proportional zu einem Schalldruck der einlaufenden Ultraschallwellen. Ein jeweiliges Ultraschall-Sensorsignal umfasst beispielsweise ein Erfassungs-Zeitintervall zwischen 5 - 100 ms, vorzugsweise 5 - 50 ms. Das heißt, dass das Ultraschall-Sensorsignal alle Schwingungen der Membran, die in diesem Zeitintervall auftraten, enthält.
• Ein jeweiliges Ultraschall-Sensorsignal kann als Ultraschall-Datensignal empfangen werden. Hierbei wird das von dem Ultraschallsensor erfasste analoge Messsignal, das mit der Schwingung der Membran des Ultraschallsensors korrespondiert, beispielsweise direkt digitalisiert. Das Digitalisieren des analogen Messsignals kann aber auch im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt werden.
• Das Ermitteln des Reflexionssignals wird insbesondere für jedes der Ultraschall-Sensorsingale durchgeführt. Es umfasst beispielsweise ein Analysieren des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals. Es wird dabei insbesondere ermittelt, ob eine Amplitude einer Hüllkurve des empfangenen Schalldrucks über einem vorbestimmten Schwellwert liegt. Falls das Ultraschall-Sensorsignal mehrere solcher „Peaks“ umfasst, wird insbesondere der Peak mit der höchsten Amplitude als das Reflexionssignal ausgewählt.
• Es sei angemerkt, dass nicht jedes empfangene Ultraschall-Sensorsignal ein Reflexionssignal enthalten muss. Es kann vorkommen, dass kein Objekt in der Umgebung ist, an dem die Ultraschallwellen reflektiert werden und/oder dass das Reflexionssignal zu schwach ist, um eindeutig einem Objekt zugehörig ermittelt zu werden.
• Auf Basis des ermittelten Reflexionssignals lässt sich ein Abstand zu dem Objekt, an dem die Ultraschallwellen reflektiert wurden, ermitteln. Hierzu wird insbesondere die Laufzeit des Peaks ermittelt, wobei der Startzeitpunkt der Zeitpunkt des Aussendens oder Abstrahlens der Ultraschallwellen ist. Auf Basis der Laufzeit und der Schallgeschwindigkeit, die insbesondere unter Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen, wie die Umgebungstemperatur, die Distanz zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt ermittelt werden.
• Die jeweilige ermittelte Distanz wird beispielsweise mit dem zugeordneten Erfassungszeitpunkt zwischengespeichert.
• Wenn nun für zwei unterschiedliche Ultraschall-Sensorsignale, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst wurden, eine jeweilige Distanz zu dem Objekt ermittelt wird, kann auf Basis des Unterschieds der beiden ermittelten Distanzen und unter Berücksichtigung des Zeitintervalls, das durch die Erfassungszeitpunkte gebildet wird, eine relative Geschwindigkeit zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt ermittelt werden. Die auf diese Weise ermittelte Relativgeschwindigkeit bezieht sich insbesondere auf eine Geschwindigkeit entlang einer direkten Verbindungslinie zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt.
• Unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, die beispielsweise von einer Odometrie des Fahrzeugs, beispielsweise basierend auf einem Raddrehzahlsensor, empfangen wird, lässt sich auf Basis der ermittelten Relativgeschwindigkeit ermitteln, ob das Objekt eine Eigenbewegung durchführt, die einen Geschwindigkeitsanteil in Richtung auf das Fahrzeug oder den Ultraschallsensor zu umfasst, das heißt, ob es ein bewegtes Objekt ist, wie beispielsweise ein Fußgänger, ein Radfahrer, oder ein sonstiger Verkehrsteilnehmer, der sich auf das Fahrzeug zu bewegt. Unter der Eigenbewegung des Objekts wird verstanden, dass sich das Objekt relativ zu der Umgebung bewegt, also seine Position in einem ortsfesten Bezugssystem verändert.
• Die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit, die hierbei genutzt wird, ist insbesondere eine mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit während des Zeitintervalls, das durch die Erfassungszeitpunkte der zugrundeliegenden Distanzen begrenzt ist.
• Das vorgeschlagene Verfahren wird vorzugsweise bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten, wie bis zu 20 km/h, bevorzugt bis zu 15 km/h, weiter bevorzugt bis zu 10 km/h, verwendet.
• Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt d) ferner:
• Auswählen einer vorbestimmten Anzahl ermittelter Distanzen gemäß vorbestimmter Auswahlkriterien, wobei die Auswahlkriterien umfassen:
  • der zugeordnete Erfassungszeitpunkt liegt innerhalb eines vorbestimmten zurückliegenden Zeitintervalls, eine Änderung der Distanz zwischen zwei aufeinanderfolgenden ermittelten Distanzen ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Schwellwert, eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden zugeordneten Erfassungszeitpunkten ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Schwellwert,
• Ermitteln einer Regressionsgeraden auf Basis der ausgewählten Anzahl ermittelter Distanzen, und
• Ermitteln der Relativgeschwindigkeit auf Basis der ermittelten Regressionsgeraden.
• Bei dieser Ausführungsform wird eine Filterung der Distanzen, auf deren Basis die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Ultraschallsensor ermittelt wird, vorgenommen. Dies ermöglicht eine robustere und zuverlässigere Ermittlung der Relativgeschwindigkeit.
• Es kann sichergestellt werden, dass nur Distanzen bei der Ermittlung verwendet werden, die noch eine ausreichende zeitliche Korrelation mit der tatsächlichen Situation aufweisen. Zudem kann eine Distanz, die einen großen Sprung relativ zu einer anderen Distanz aufweisen, was auf eine fehlerhafte Messung hinweist und/oder darauf, dass das Reflexionssignal von einem anderen Objekt reflektiert wurde, außer Acht gelassen werden. Auch wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit zu sehr verändert, kann eine Ermittlung der Eigenbewegung des Objekts beeinträchtigt sein, weshalb die jeweiligen Distanzen beispielsweise nicht berücksichtigt werden.
• Die vorbestimmte Anzahl umfasst wenigsten zwei Distanzen, kann aber auch drei, vier, fünf oder mehr als fünf Distanzen umfassen. Da eine jeweilige Distanz einen zugeordneten Erfassungszeitpunkt aufweist, kann auf Basis der Anzahl ausgewählter Distanzen ein Zeit-Distanz-Diagramm ermittelt werden. In diesem Diagramm kann die Regressionsgerade ermittelt werden. Die Regressionsgerade wird derart ermittelt, dass eine mittlere Abweichung der einzelnen Distanzen von der Regressionsgeraden minimiert wird. Die Distanzen können hierbei eine unterschiedliche Gewichtung aufweisen, die beispielsweise auf Basis von Messfehlern und/oder Messungenauigkeiten ermittelbar sind.
• Die Steigung der derart ermittelten Regressionsgeraden entspricht der Relativgeschwindigkeit zwischen Ultraschallsensor und Objekt.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Verfahren umfasst der Schritt e) ferner:
• Ermitteln einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelten Relativgeschwindigkeit und der zu dem bestimmten Zeitpunkt aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, und
• Vergleichen der Geschwindigkeitsdifferenz mit einem vorbestimmten Schwellwert.
• Die Relativgeschwindigkeit, die hierbei zugrunde gelegt wird, bezieht sich auf ein Zeitintervall, das durch die Erfassungszeitpunkte der Ultraschall-Sensorsignale begrenzt ist. Die ermittelte Relativgeschwindigkeit entspricht einer mittleren Geschwindigkeit innerhalb dieses Zeitintervalls. Damit weist insbesondere jeder Zeitpunkt des Zeitintervalls die Relativgeschwindigkeit auf. Der bestimmte Zeitpunkt, für den die Geschwindigkeitsdifferenz ermittelt wird, wird aus dem Zeitintervall ausgewählt.
• Das Objekt gilt als ein bewegtes Objekt, wenn die ermittelte Geschwindigkeitsdifferenz über dem vorbestimmten Schwellwert liegt. Der Schwellwert beträgt beispielsweise zwischen 5 cm/s und 25 cm/s, insbesondere 10 cm/s oder 15 cm/s. Der Schwellwert kann in Abhängigkeit der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit vorbestimmt sein. Beispielsweise wird der Schwellwert auf Basis der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet und ermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Tabelle vorgesehen sein, die für unterschiedliche Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschiedliche Schwellwerte vorbestimmt.
• Es sei angemerkt, dass die Relativgeschwindigkeit bei Objekten, die sich auf das Fahrzeug zubewegen oder in den Fahrschlauch des Fahrzeugs hineinbewegen, und von denen daher eine Kollisionsgefahr ausgeht, beispielsweise größer als die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Daher ist die ermittelte Geschwindigkeitsdifferenz in diesem Fall beispielsweise positiv. Andererseits weisen Objekte, die sich nicht bewegen oder die sich von Fahrzeug wegbewegen, eine Relativgeschwindigkeit auf, die kleiner oder gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Daher ist die ermittelte Geschwindigkeitsdifferenz in diesem Fall beispielsweise null oder negativ.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt e) ferner:
• Ermitteln eines Mittelwerts der Geschwindigkeitsdifferenz auf Basis mehrerer, innerhalb eines vorbestimmten zurückliegenden Zeitintervalls liegender ermittelter Geschwindigkeitsdifferenzen, und
• Vergleichen des Mittelwerts der Geschwindigkeits-Differenz mit einem vorbestimmten Schwellwert.
• Der ermittelte Mittelwert kann insbesondere ein gewichteter Mittelwert sein. Der mittelwertkann auf Basis unterschiedlicher Rechenvorschriften gebildet werden, das heißt, der Begriff „Mittelwert“ umfasst nicht nur das arithmetische Mittel, sondern kann auch das geometrische Mittel, das harmonische Mittel und dergleichen umfassen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:
• Ermitteln einer Zeitdauer, bis die Distanz zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt gleich einem vorbestimmten Schwellwert wird, in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit und der ermittelten Distanz, falls das Objekt in Schritt e) als ein bewegtes Objekt ermittelt wurde, und
• Ausgeben eines Warnsignals, falls die ermittelte Zeitdauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist.
• Das Ermitteln der Zeitdauer kann beispielsweise auf Basis einer Extrapolation der Regressionsgeraden bis zu dem Abstand, der dem vorbestimmten Schwellwert entspricht, erfolgen.
• Der vorbestimmte Schwellwert für die Distanz ist beispielsweise Null, das heißt, dass eine Kollision des Ultraschallsensors mit dem Objekt erfolgt.
• Das Ausgeben des Warnsignals umfasst ein Ausgeben eines Signals an ein Steuergerät des Fahrzeugs, insbesondere ein ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) oder dergleichen, sowie ein Ausgeben eines Warnsignals an einen Fahrer des Fahrzeugs, beispielsweise ein akustisches, haptisches und/oder optisches Warnsignal.
• Der vorbestimmte Schwellwert für die Zeitdauer ist insbesondere eine geschätzte Zeitdauer, die ein Abbremsen des Fahrzeugs auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit, insbesondere bis zum Stillstand, benötigt. Diese Zeitdauer hängt beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, von mechanischen Eigenschaften des Fahrzeugs und/oder von Umgebungsbedingungen ab.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Schritte a) - c) bezüglich mehrerer unterschiedlicher Ultraschallsensoren des Fahrzeugs durchgeführt, wobei für jeden der Ultraschallsensoren korrespondierende Distanzen zu dem Objekt mit zugeordneten Erfassungszeitpunkten ermittelt werden, und es wird eine Multilateration zum Ermitteln einer Position des Objekts in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen des Objekts zu unterschiedlichen Ultraschallsensoren durchgeführt.
• Die Multilateration kann als ein graphisches Positionsbestimmungsverfahren begriffen werden. Alle Punkte, die eine bestimmte Distanz zu einem Punkt aufweisen, liegen (in zwei Dimensionen) auf einem Kreis, dessen Radius der Distanz entspricht, um diesen Punkt herum (in drei Dimensionen auf einer Kugelschale). Ist die Distanz zu zwei Punkten (Ultraschallsensoren) bekannt, ergeben sich entsprechend zwei Kreise um diese Punkte herum. Die beiden Kreise weisen bis zu zwei Schnittpunkte auf (in drei Dimensionen ergibt sich ein Schnittkreis zwischen zwei Kugelschalen). Die Schnittpunkte entsprechen den plausiblen Positionen des Objekts. Ist die Distanz zu einem dritten Punkt bekannt, lässt sich beispielsweise eine der beiden Positionen auf Basis der Plausibilität ausschließen (entsprechendes gilt in drei Dimensionen). Damit ist die Position des Objekts für einen bestimmten Erfassungszeitpunkt oder ein bestimmtes Zeitintervall bekannt.
• Die ermittelte Position bezieht sich hierbei insbesondere auf ein Koordinatensystem des Fahrzeugs, das beispielsweise an einem Mittelpunkt einer Hinterachse des Fahrzeugs fixiert ist (das heißt, der Ursprung des Koordinatensystems ist der Mittelpunkt der Hinterachse). Die Positionen der Ultraschallsensoren in dem Koordinatensystem sind bekannt und vorgegeben. Weiterhin sind beispielsweise die Ausdehnung oder die Koordinaten der Fahrzeugkarosserie des Fahrzeugs vorgegeben, so dass auf Basis der Position des Objekts ein Abstand des Objekts zu dem Fahrzeug ermittelt werden kann.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden zum Durchführen der Multilateration alle ermittelten Distanzen, deren zugeordneter Erfassungszeitpunkt in einem vorbestimmten Intervall liegt und deren Abstand von einem Mittelwert der ermittelten Distanzen kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, genutzt.
• Beim Durchführen der Multilateration können die verschiedenen Distanzen beispielsweise auf Basis ihres jeweiligen Abstands von einem Mittelwert der Distanzen gewichtet werden, das heißt, dass „Ausreißer“, die eine deutlich unterschiedliche Distanz als die Mehrheit der weiteren ermittelten Distanzen aufweisen, weniger stark berücksichtigt werden.
• Das vorbestimmte Intervall, in dem der jeweilige Erfassungszeitpunkt liegt, entspricht insbesondere einem Messzyklus der mehreren Ultraschallsensoren, kann aber auch mehrere Messzyklen umfassen. Unter einem Messzyklus wird verstanden, dass jeder der Ultraschallsensoren wenigstens einmal eine Ultraschallwelle aussendet und dann für eine bestimmte Zeit die Schwingungen der Membran aufzeichnet, um eine eingehende Ultraschallwelle zu erfassen. Hierbei können die Ultraschallsensoren in Gruppen aufgeteilt sein, wobei die unterschiedlichen Gruppen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander die Ultraschallwelle aussenden. Dies hat den Vorteil, dass benachbarte Ultraschallsensoren beispielsweise eine reflektierte Ultraschallwelle erfassen, die von dem jeweils anderen Ultraschallsensor abgestrahlt wurde. Damit kann eine Genauigkeit in der Positionsbestimmung erhöht werden.
• Ein jeweiliger Messzyklus dauert beispielsweise zwischen 50 - 200 ms, wenn für eine einzelne Messung zwischen 25 - 100 ms vergehen und wenigstens zwei Gruppen von Ultraschallsensoren vorhanden sind. Eine jeweilige Gruppe umfasst wenigstens einen Ultraschallsensor.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:
• Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der ermittelten Position des Objekts,
• Ermitteln einer Zeitdauer, bis ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt gleich einem vorbestimmten Schwellwert wird, in Abhängigkeit des ermittelten zeitlichen Verlaufs, und
• Ausgeben eines Warnsignals, falls die ermittelte Zeitdauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist.
• Der zeitliche Verlauf der ermittelten Position des Objekts bezieht sich insbesondere auf mehrere, aufeinanderfolgende Messzyklen. Das Ermitteln des zeitlichen Verlaufs entspricht insbesondere einem Auftragen der jeweiligen Position in einem Positions-Zeit-Diagramm.
• Der zeitliche Verlauf kann beispielsweise durch eine Funktion, insbesondere eine lineare Funktion, angenähert oder beschrieben werden. Dies entspricht einem Ermitteln einer Regressionsgeraden für die Positionen in dem Positions-Zeit-Diagramm.
• Auf Basis des zeitlichen Verlaufs kann ein Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem ein Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug kleiner oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert wird, ermittelt werden, und somit auch die Zeitdauer.
• Der zeitliche Verlauf kann für eine senkrechte und eine parallele Richtung in Bezug auf eine Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs unabhängig voneinander ermittelt werden und es kann für jede der Richtungen eine entsprechende Zeitdauer ermittelt werden. Die Richtungen können auch als Längs- und Querrichtung bezeichnet werden. Hierbei kann für jede Richtung ein eigener vorbestimmter Schwellwert vorgesehen sein.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:
• Ermitteln einer aktuellen Bremsdauer für das Fahrzeug, wobei die Bremsdauer eine Zeitspanne umfasst, die das Fahrzeug benötigt, um in einem aktuellen Betriebszustand zum Stillstand zu kommen.
• Der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeugs umfasst die aktuelle Geschwindigkeit, eine Reaktionszeit elektronischer und/oder mechanischer Elemente, die zum Abbremsen des Fahrzeugs betätigt werden, und eine Bremskraft des Fahrzeugs, wobei die Bremskraft unter Berücksichtigung einer Witterung und/oder eines Untergrunds ermittelbar ist.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:
• Einleiten einer Notbremsung, falls die ermittelte Bremsdauer größer oder gleich der ermittelten Zeitdauer, bis der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und/oder dem Fahrzeug und dem Objekt kleiner oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert ist, ist.
• Man kann auch sagen, dass das Warnsignal, das in diesem Fall ausgegeben wird, das Einleiten einer Notbremsung veranlasst.
• Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
• Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
• Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Fahrassistenzsystem umfasst:
• eine Empfangseinheit zum Empfangen mehrerer, zu unterschiedlichen Erfassungszeitpunkten erfasster Ultraschall-Sensorsignale eines Ultraschallsensors des Fahrzeugs, und
• eine Ermittlungseinheit, die dazu eingerichtet ist,
  • ein jeweiliges Reflexionssignal eines Objekts in einer Umgebung des Fahrzeugs in den empfangenen Ultraschall-Sensorsignalen zu ermitteln,
  • eine jeweilige Distanz zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt in Abhängigkeit des jeweiligen erfassten Reflexionssignals zu ermitteln und den Erfassungszeitpunkts des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals der jeweiligen ermittelten Distanz zuzuordnen,
  • eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen und deren jeweiligen Erfassungszeitpunkten zu ermitteln, und
• in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit und einer zu den Erfassungszeitpunkten der zugrundeliegenden Distanzen aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermitteln, ob das Objekt ein bewegtes Objekt ist.
• Dieses Fahrassistenzsystem weist die gleichen Vorteile auf, wie zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt beschrieben wurden. Die Erläuterungen und Definitionen, die zu dem vorgeschlagenen Verfahren beschrieben sind, gelten für das Fahrassistenzsystem entsprechend. Die für das vorgeschlagene Verfahren beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Fahrassistenzsystem entsprechend.
• Die Empfangseinheit und/oder die Ermittlungseinheit kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ferner kann jede der vorliegend genannten Einheiten auch als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer zentralen elektronischen Steuereinrichtung und/oder einem Motorsteuergerät (ECU: Engine Control Unit), ausgebildet sein.
• Das vorgeschlagene Fahrassistenzsystem wird vorzugsweise gemäß dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt betrieben.
• Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Fahrzeug mit wenigstens einem Ultraschallsensor zum Erfassen und Ausgeben eines für eine Umgebung des Fahrzeugs indikativen Ultraschall-Sensorsignals, und mit einem Fahrassistenzsystem gemäß dem dritten Aspekt vorgeschlagen.
• Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Anzahl an Sensoreinheiten, die zum Erfassen des Fahrzustands des Fahrzeugs und zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet sind. Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug beispielsweise mehrere Ultraschallsensoren an einem vorderen Stoßfänger und mehrere Ultraschallsensoren an einem hinteren Stoßfänger.
• Das Fahrzeug kann weitere Sensorik umfassen, wie Bildaufnahmeeinrichtungen, wie eine Kamera, ein Radar (engl. radio detection and ranging) oder auch ein Lidar (engl. light detection and ranging), Ortungssensoren, Radwinkelsensoren und/oder Raddrehzahlsensoren. Insbesondere auf Basis der Ortungssensoren und/oder der Raddrehzahlsensoren kann eine Odometrie durchführbar sein, auf deren Basis beispielsweise die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit bekannt ist.
• Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
• 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100 aus einer Vogelperspektive;
• 2A - 2C zeigen jeweils eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Objekt in einer Umgebung des Fahrzeugs;
• 3A und 3B zeigen jeweils ein beispielhaftes Zeitdiagramm;
• 4 zeigt ein weiteres beispielhaftes Zeitdiagramm;
• 5 zeigt ein beispielhaftes Ortsdiagramm;
• 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Fahrassistenzsystems; und
• 7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems.
• In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
• 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100 aus einer Vogelperspektive. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise ein Auto, das in einer Umgebung 200 angeordnet ist. Das Auto 100 weist ein Fahrassistenzsystem 110 auf, das beispielsweise als ein Steuergerät ausgebildet ist. Zudem sind an dem Auto 100 eine Mehrzahl an Ultraschallsensoren 121 - 126, 131 - 136 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 121 - 126 sind an einer Vorderseite des Fahrzeugs 100 angeordnet und sind zum Erfassen von Objekten 210 (siehe 2A - 2C) in einem vorderen Bereich um das Fahrzeug 100 eingerichtet. Die Ultraschallsensoren 131 - 136 sind an einer Rückseite des Fahrzeugs 100 angeordnet und sind zum Erfassen von Objekten 210 (siehe 2A - 2C) in einem hinteren Bereich um das Fahrzeug 100 eingerichtet.
• Das Fahrassistenzsystem 110 weist beispielsweise einen wie anhand der 6 erläuterten Aufbau auf und ist zum Durchführen des anhand der 7 erläuterten Verfahrens eingerichtet. Das Fahrassistenzsystem 110 kann ferner die anhand der 2 - 5 erläuterten Funktionen aufweisen.
• Außer den in der 1 dargestellten Ultraschallsensoren 121 - 126, 131 - 136 kann das Fahrzeug 100 weitere Sensorik aufweisen, insbesondere einen Raddrehzahlsensor, einen Positions- oder Ortungssensor, einen Lenkwinkelsensor, und dergleichen mehr.
• 2A - 2C zeigen jeweils eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 100 mit einem Objekt 210 in einer Umgebung 200 des Fahrzeugs 100. Anhand der 2A - 2C wird verdeutlicht, wie sich unterschiedliche Bewegungszustände des Objekts 210 aus Sicht des Fahrzeugs 100 und eines bestimmten Ultraschallsensors 125 auswirken.
• 2A zeigt ein statisches Objekts 210, das heißt, das Objekt 210 bewegt sich selbst nicht, sondern ist ortsfest. Das Fahrzeug 100 bewegt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit 102. Die gestrichelte Linie LS deutet die direkte Verbindungslinie zwischen dem Ultraschallsensor 125 und dem Objekt 210 an.
• Aus Sicht des Fahrzeugs 100 weist das Objekt 210 eine scheinbare Geschwindigkeit 103 auf, die betragsmäßig gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit 102 ist aber eine entgegengesetzte Richtung aufweist. Auf Basis von zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelten Distanzen zwischen dem Objekt 210 und dem Ultraschallsensor 125 kann eine Relativgeschwindigkeit 104 zwischen dem Objekt und dem Ultraschallsensor 125 ermittelt werden. Je kürzer das Zeitintervall zwischen den ermittelten Distanzen, umso genauer und zuverlässiger kann die Relativgeschwindigkeit 104 ermittelt werden. Die Relativgeschwindigkeit 104 ist dabei der (vektorielle) Anteil der scheinbaren Geschwindigkeit 103 des Objekts 210, der parallel zu der Verbindungslinie LS liegt, wie schematisch angedeutet ist.
• Auf Basis trigonometrischer Betrachtungen lässt sich ermitteln, dass die Relativgeschwindigkeit 104 kleiner ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit 102.
• 2B zeigt ein Objekt 210, das sich senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 100 von dem Fahrschlauch des Fahrzeugs 100 entfernt, wie durch die Eigenbewegung 212 angedeutet ist. Der Fahrschlauch des Fahrzeugs 100 ist insbesondere die zukünftige Spur des Fahrzeugs 100, wenn es sich gleichmäßig weiterbewegt, insbesondere keine Lenkbewegungen durchführt. Aus Sicht des Fahrzeugs 100, das sich mit der Geschwindigkeit 102 bewegt, weist das Objekt 210 eine scheinbare Bewegung auf, die durch den Vektorpfeil 103 eingezeichnet ist, der sich aus der Summe der Eigenbewegung 212 und der entgegengesetzten Fahrzeuggeschwindigkeit 102 ergibt.
• Wie bereits anhand der 2A beschrieben, kann auf Basis zweier Distanzen zwischen dem Objekt 210 und dem Ultraschallsensor 125 eine Relativgeschwindigkeit 104 ermittelt werden. Die Relativgeschwindigkeit 104 ist dabei der (vektorielle) Anteil der scheinbaren Geschwindigkeit 103 des Objekts 210, der parallel zu der Verbindungslinie LS liegt, wie schematisch angedeutet ist. Es ist offenbar, dass die Relativgeschwindigkeit 104 kleiner als die Fahrzeuggeschwindigkeit 102 ist.
• 2C zeigt ein Objekt 210, das sich senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 100 auf den Fahrschlauch des Fahrzeugs 100 zubewegt, wie durch die Eigenbewegung 212 angedeutet ist. Aus Sicht des Fahrzeugs 100, das sich mit der Geschwindigkeit 102 bewegt, weist das Objekt 210 eine scheinbare Bewegung auf, die durch den Vektorpfeil 103 eingezeichnet ist, der sich aus der Summe der Eigenbewegung 212 und der entgegengesetzten Fahrzeuggeschwindigkeit 102 ergibt.
• Wie bereits anhand der 2A und 2B beschrieben, kann auf Basis zweier Distanzen zwischen dem Objekt 210 und dem Ultraschallsensor 125 eine Relativgeschwindigkeit 104 ermittelt werden. Die Relativgeschwindigkeit 104 ist dabei der (vektorielle) Anteil der scheinbaren Geschwindigkeit 103 des Objekts 210, der parallel zu der Verbindungslinie LS liegt, wie schematisch angedeutet ist. Es ist offenbar, dass die Relativgeschwindigkeit 104 in diesem Fall größer als die Fahrzeuggeschwindigkeit 102 ist.
• Es kann daher auf Basis eines Vergleichs der Relativgeschwindigkeit 104 und der Fahrzeuggeschwindigkeit 102 ermittelt werden, ob das Objekt 210 ein bewegtes Objekts 210 ist, das heißt, eine Eigenbewegung ausführt, und insbesondere, ob sich das Objekt 210 auf das Fahrzeug 100 oder dessen Fahrschlauch zubewegt oder von diesem entfernt. Damit lässt sich ermitteln, ob die Gefahr einer Kollision mit dem Objekt 210 vorhanden ist. Zusätzlich kann eine Zeitdauer bis zu einer potenziellen Kollision ermittelbar sein, wie nachfolgend anhand der 3 - 5 näher erläutert ist.
• 3A und 3B zeigen jeweils ein beispielhaftes Zeitdiagramm. Das Diagramm der 3A weist eine Zeitachse t (horizontale Achse) und eine Laufzeitachse dt (vertikale Achse) auf. Die 3A zeigt mehrere Ultraschall-Sensorsignale SIG0 - SIG14, die zu einem jeweiligen Erfassungszeitpunkt t0 - t14 von einem bestimmten Ultraschallsensor 121 - 126, 131 - 136 (siehe 1) erfasst wurden. Jedes der Ultraschall-Sensorsignale SIG0 - SIG14 umfasst ein bestimmtes Zeitintervall, während dem die Schwingungen der Ultraschallmembran des Ultraschallsensors aufgezeichnet wurden. Das Zeitintervall beträgt beispielsweise zwischen 5 ms und 50 ms, vorzugsweise zwischen 10 ms und 30 ms. Die Auslenkung (Amplitude) der Membran ist aus Gründen der Übersicht in die Zeichenebene hineingelegt. In diesem Beispiel enthalten die Ultraschall-Sensorsignale SIG0 - SIG10 jeweils einen Peak P0 - P10, der einem erfassten Reflexionssignal entspricht. Der Zeitpunkt t0 entspricht dem aktuellen Zeitpunkt.
• Die Laufzeit dt, die für jeden Peak P0 - P10 ermittelt werden kann, kann auf Basis der Schallgeschwindigkeit in eine Distanz umgerechnet werden, wobei beispielsweise folgende Gleichung (1) anwendbar ist: $$\text{D=}\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$2$}\right.\text{dt}\cdot \text{v}\left(\text{Schall}\right)$$

  
• In Gleichung (1) ist D die Distanz zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt, dt ist die gemessene Laufzeit des Reflexionssignals und v(Schall) ist die Schallgeschwindigkeit, die vorzugsweise in Abhängigkeit einer aktuellen Lufttemperatur ermittelt wird. Der Faktor ½ ist notwendig, weil die Ultraschallwellen den Weg zwischen dem Ultraschallsensor zwei Mal durchlaufen (hin und zurück) und die Laufzeit daher dem doppelten Weg entspricht.
• Da der Zusammenhang linear ist, lässt sich aus dem Diagramm der 3A ablesen, dass sich die Distanz zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt verringert.
• Die 3B zeigt ein Abstand-Zeitdiagramm, bei dem die horizontale Achse D dem ermittelten Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt entspricht. Die Zeitpunkte t0 - t14 korrespondieren mit jenen des Diagramms der 3A. Für jedes Ultraschall-Sensorsignal SIG0 - SIG14, das einen Peak P0- P10 aufweist, ist in dem Diagramm der 3B ein „x“ an dem entsprechenden Zeitpunkt t0 - t10 eingezeichnet, die auch als Messwerte bezeichnet werden können.
• Weiterhin sind in der 3B vier Ausgleichs- oder Regressionsgeraden R1 - R4 beispielhaft eingezeichnet. Die Regressionsgerade R1 wurde beispielsweise zum Zeitpunkt t9 auf Basis der beiden Messwerte der Zeitpunkte t9 und t10 ermittelt. Die Regressionsgerade R2 wurde beispielsweise zum Zeitpunkt t8 auf Basis der Messwerte der Zeitpunkte t8, t9 und t10 ermittelt, weshalb die Regressionsgerade R2 im Vergleich mit der Regressionsgeraden R1 andere Parameter (Steigung und Ordinatenabschnitt) aufweist. Die Regressionsgerade R3 wurde beispielsweise zum Zeitpunkt t4 auf Basis der Messwerte der Zeitpunkte t4 - t7 ermittelt und die Regressionsgerade R4 wurde beispielsweise zum Zeitpunkt t0 auf Basis der Messwerte der Zeitpunkte t0 - t4 ermittelt.
• Jede der Regressionsgeraden R1 - R4 kann zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit 104 (siehe 2 oder 4) zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt 210 (siehe 2) dienen. Hierzu wird die Steigung der jeweiligen Regressionsgeraden R1 - R4 ermittelt. Die derart ermittelte Relativgeschwindigkeit 104 entspricht einem Mittelwert der Relativgeschwindigkeit 104 in dem jeweiligen zugrundeliegenden Zeitintervall.
• Weiterhin kann mittels einer Extrapolation der jeweiligen Regressionsgeraden R1 - R4 ein Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem der Abstand D kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert wird. Dies ist in der 3B beispielhaft dargestellt. Der vorbestimmte Schwellwert für den Abstand D ist beispielsweise null, das heißt, zu dem ermittelten Zeitpunkt könnte der Ultraschallsensor mit dem Objekt 210 kollidieren. Jede Regressionsgerade R1 - R4 ergibt hierbei einen anderen Zeitpunkt tR1 - tR4, was an den jeweils unterschiedlichen Parametern der Regressionsgeraden R1 - R4 liegt.
• Die Genauigkeit, mit der der jeweilige Zeitpunkt ermittelbar ist, hängt beispielsweise von einer Streuung der Messwerte sowie von der Zeitdauer oder dem Abstand bis zur potenziellen Kollision ab.
• 4 zeigt ein weiteres beispielhaftes Zeitdiagramm, wobei das Diagramm zwei vertikale Achsen V und dV aufweist, wobei links die Geschwindigkeitsachse V und rechts die Geschwindigkeitsdifferenz-Achse dV angeordnet sind. Die durchgezogene Linie 102 stellt beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit V dar und die Punkte 104 stellen eine ermittelte Relativgeschwindigkeit zwischen einem Objekt 210 (siehe 2A - 2C) und dem Fahrzeug 100 (siehe 1 oder 2) dar, die jeweils zu den Zeitpunkten t0 - t10 ermittelt wurde. Zu den Zeitpunkten t9 und t10 ist die Relativgeschwindigkeit 104 identisch zu der Fahrzeuggeschwindigkeit 102, was beispielsweise bedeutet, dass sich das Objekt 210 nicht bewegt. Zu den Zeitpunkten t0 - t8 bewegt sich das Objekt 210 und die Relativgeschwindigkeit 104 ist unterschiedlich zu der Fahrzeuggeschwindigkeit 102.
• Die Punkte 106 zeigen eine ermittelte Geschwindigkeitsdifferenz an und beziehen sich auf die dV-Achse. Diese ist zu den Zeitpunkten t9 und t10 null und nimmt zu den späteren Zeitpunkten zu. Die gestrichelte Linie 108 zeigt beispielsweise einen Mittelwert der ermittelten Geschwindigkeitsdifferenzwerte 106 an, wobei es sich insbesondere um einen gleitenden Durchschnitt handelt, der beispielsweise jeweils die letzten fünf Werte berücksichtigt. Daher zieht der Mittelwert 108 etwas verzögert an. Auf der dV-Achse ist ein Schwellwert dVth eingetragen. Wenn der Mittelwert 108 Geschwindigkeitsdifferenz dV den Schwellwert dVth überschreitet, dann wird das Objekt 210 beispielsweise als bewegtes Objekt eingestuft. Das ist in diesem Beispiel zwischen t3 und t4 der Fall. Der Schwellwert beträgt beispielsweise 10 cm/s. Die Verwendung des Mittelwerts 108 macht das Verfahren robuster, da einzelne Messwerte, insbesondere Ausreißer, nicht so sehr ins Gewicht fallen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass Ausreißer gar nicht beachtet werden.
• In diesem Beispiel wird beispielsweise zum Zeitpunkt t2 ermittelt, dass eine Kollision mit dem Objekt 210 droht. Daher wird eine Notbremsung eingeleitet, weshalb die Geschwindigkeit 102 des Fahrzeugs 100 schnell abfällt und bis zum Stillstand kommt.
• 5 zeigt ein beispielhaftes Ortsdiagramm mit zwei Koordinatenachsen x und y. Im unteren Bereich ist beispielhaft ein Umriss eines Fahrzeugs 100 dargestellt, das sechs Ultraschallsensoren 121 - 126 umfasst. Im oberen Bereich sind vier Messwerte t3-t4, t2-t3, t1-t2, t0-t1 dargestellt. Bei den Messwerten t3-t4, t2-t3, t1-t2, t0-t1 handelt es sich um zweidimensionale Positionen, die mittels einer Multilateration auf Basis mehrerer erfasster Ultraschall-Sensorsignale ermittelt wurden. Die Bezeichnung der Messwerte t3-t4, t2-t3, t1-t2, t0-t1 gibt hierbei insbesondere das Zeitintervall an, in dem die zugrundeliegenden Ultraschall-Sensorsignale empfangen wurden.
• Beispielsweise empfangen in einem ersten Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t4 und t3 die Ultraschallsensoren 121, 122, 123 und 124 ein Reflexionssignal. Auf Basis jedes empfangenen Signals wird zunächst jeweils eine Distanz zwischen dem jeweiligen Ultraschallsensor und dem Objekt ermittelt. Auf Basis der mehreren ermittelten Distanzen wird eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt. Wenn die ermittelten Distanzen etwa gleiche Werte aufweisen, kann davon ausgegangen werden, dass diese sich auf das gleiche Objekt beziehen. Bei der Plausibilitätsprüfung kann daher vorgesehen sein, dass ein Unterschied zwischen zwei Distanzen nicht größer sein darf als der Abstand der beiden zugrundeliegenden Ultraschallsensoren. Wenn der Unterschied größer ist, wird angenommen, dass die Reflexionssignale nicht vom gleichen Objekt stammen, weshalb nicht beide Distanzen in die Multilateration einfließen. Es sei angemerkt, dass die Plausibilitätsprüfung auch anders und/oder auf Basis zusätzlicher Merkmale durchgeführt werden kann. Alle Distanzen, die nach der Plausibilitätsprüfung als dem gleichen Objekt zugehörig gelten, werden für die Multilateration verwendet. Hierbei werden die jeweiligen Distanzen mit den Positionen der jeweiligen Ultraschallsensoren 121 - 126 beispielsweise an einen entsprechenden Algorithmus ausgegeben, der die wahrscheinlichste Objektposition auf Basis einer Fehlerminimierung oder dergleichen ermittelt.
• Auf Basis von zwei Positionen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten ermittelt wurden, kann eine Bewegungsrichtung des Objekts 210 ermittelt werden. Hierzu wird beispielsweise eine Gerade R1, R2, R3 durch die jeweilige Position gelegt.
• Auf Basis der jeweiligen Geraden R1, R2, R3 kann mittels Extrapolation (nicht dargestellt) eine Zeitdauer bis zu einer Kollision des Fahrzeugs 100 mit dem Objekt 210 ermittelt werden (oder eine Zeitdauer, bis der Abstand zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug einen bestimmten Wert einnimmt oder unterschreitet).
• 6 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Fahrassistenzsystems 110 für eine Fahrzeug 100 (siehe 1). Das Fahrassistenzsystem 110 umfasst eine Empfangseinheit 114 zum Empfangen mehrerer, zu unterschiedlichen Erfassungszeitpunkten t0 - t14 (siehe 3A) erfasster Ultraschall-Sensorsignale SIG eines Ultraschallsensors 121 - 126, 131 - 136 (siehe 1 oder 5) des Fahrzeugs 100, und eine Ermittlungseinheit 114. Die Ermittlungseinheit 114 ist zum Ermitteln eines jeweiligen Reflexionssignals P0 - P10 (siehe 3A) eines Objekts 210 (siehe 2) in einer Umgebung 200 (siehe 1 oder 2) des Fahrzeugs 100 den mehreren empfangenen Ultraschall-Sensorsignalen SIG eingerichtet. Weiterhin ist die Ermittlungseinheit 114 dazu eingerichtet, eine jeweilige Distanz D (siehe 3B) zwischen dem Ultraschallsensor 121 - 126, 131 - 136 und dem Objekt 210 in Abhängigkeit des jeweiligen erfassten Reflexionssignals P0 - P10 zu ermitteln und den Erfassungszeitpunkt t0 - t10 des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals SIG der jeweiligen ermittelten Distanz D zuzuordnen. Weiterhin ist die Ermittlungseinheit 114 dazu eingerichtet, eine Relativgeschwindigkeit 104 (siehe 2 oder 4) zwischen dem Ultraschallsensor 121 - 126, 131 - 136 und dem Objekt 210 in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen D und deren jeweiligen Erfassungszeitpunkten t0 - t10 zu ermitteln. Weiterhin ist die Ermittlungseinheit 114 dazu eingerichtet, in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit 104 und einer zu den Erfassungszeitpunkten t0 - t10 der zugrundeliegenden Distanzen D aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit 102 (siehe 2 oder 4) zu ermitteln, ob das Objekt 210 ein bewegtes Objekt ist.
• 7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems 110 (siehe 1 oder 6) für ein Fahrzeug 100 (siehe 1, 2 oder 5). In einem ersten Schritt S1 werden mehrere, zu unterschiedlichen Erfassungszeitpunkten t0 - t14 (siehe 3A) erfasste Ultraschall-Sensorsignale SIG0 - SIG14 (siehe 3A) eines Ultraschallsensors 121 - 126, 131 - 136 des Fahrzeugs 100 empfangen. In einem zweiten Schritt S2 wird ein jeweiliges Reflexionssignal P0 - P10 (siehe 3A) eines Objekts 210 in einer Umgebung 200 (siehe 1 oder 2) des Fahrzeugs 100 in den empfangenen Ultraschall-Sensorsignalen SIG0 - SIG14 ermittelt. In einem dritten Schritt S3 wird eine jeweilige Distanz D zwischen dem Ultraschallsensor 121 - 126, 131 - 136 und dem Objekt 210 in Abhängigkeit des jeweiligen ermittelten Reflexionssignals P0 - P10, insbesondere einer Laufzeit dT (siehe 3A) des Reflexionssignals P0 - P10 ermittelt und der Erfassungszeitpunkt t0 - t10 des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals SIG0 - SIG14 wird der jeweiligen ermittelten Distanz D zugeordnet. In einem vierten Schritt S4 wird eine Relativgeschwindigkeit 104 (siehe 2 oder 4) zwischen dem Ultraschallsensor 121 - 126, 131 - 136 und dem Objekt 210 in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen D und deren jeweiligen Erfassungszeitpunkten t0 - t10 ermittelt. In einem fünften Schritt S5 wird ermittelt, ob das Objekt 210 ein bewegtes Objekt ist, in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit 104 und einer zu den Erfassungszeitpunkten t0 - t10 der zugrundeliegenden Distanzen D aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit 102 (siehe 2 oder 4).
• Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
• Bezugszeichenliste

100

Fahrzeug

102

Geschwindigkeitsvektor

103

scheinbare Geschwindigkeit

104

Relativgeschwindigkeit

106

Geschwindigkeitsdifferenz

108

Mittelwert

110

Fahrassistenzsystem

121

Ultraschallsensor

122

Ultraschallsensor

123

Ultraschallsensor

124

Ultraschallsensor

125

Ultraschallsensor

126

Ultraschallsensor

131

Ultraschallsensor

132

Ultraschallsensor

133

Ultraschallsensor

134

Ultraschallsensor

135

Ultraschallsensor

136

Ultraschallsensor

200

Umgebung

210

Objekt

212

Geschwindigkeitsvektor

D

Abstand

dt

Laufzeit-Achse

dV

Geschwindigkeitsdifferenz

dVth

Schwellwert

LS

Verbindungslinie

P0 - P10

Reflexionssignal, Peak

R1

Gerade

R2

Gerade

R3

Gerade

R4

Gerade

SIG

Ultraschall-Sensorsignal

SIG0 - SIG14

Ultraschall-Sensorsignal

t

Zeitachse

t0 - t14

Zeitpunkt

tR1

Zeitpunkt

tR2

Zeitpunkt

tR3

Zeitpunkt

tR4

Zeitpunkt

V

Geschwindigkeits-Achse

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102015117379 A1 [0003]
• DE 102016213254 B3 [0004]
• DE 102009029465 A1 [0005]

Claims (13)

1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems (110) für ein Fahrzeug (100), mit den Schritten: a) Empfangen (S1) mehrerer, zu unterschiedlichen Erfassungszeitpunkten (t0 - t14) erfasster Ultraschall-Sensorsignale (SIG0 - SIG14) eines Ultraschallsensors (121 - 126, 131 - 136) des Fahrzeugs (100), b) Ermitteln (S2) eines jeweiligen Reflexionssignals (PO - P10) eines Objekts (210) in einer Umgebung (200) des Fahrzeugs (100) in den empfangenen Ultraschall-Sensorsignalen (SIG0 - SIG14), c) Ermitteln (S3) einer jeweiligen Distanz (D) zwischen dem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) und dem Objekt (210) in Abhängigkeit des jeweiligen ermittelten Reflexionssignals (P0- P10) und Zuordnen des Erfassungszeitpunkts (t0 - t14) des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals (121 - 126, 131 - 136) zu der jeweiligen ermittelten Distanz (D), d) Ermitteln (S4) einer Relativgeschwindigkeit (104) zwischen dem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) und dem Objekt (210) in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen (D) und deren jeweiligen Erfassungszeitpunkten (t0 - t14), und e) Ermitteln (S5), ob das Objekt (210) ein bewegtes Objekt ist, in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit (104) und einer zu den Erfassungszeitpunkten (t0 - t14) der zugrundeliegenden Distanzen (D) aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (102).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d) umfasst: Auswählen einer vorbestimmten Anzahl ermittelter Distanzen (D) gemäß vorbestimmter Auswahlkriterien, wobei die Auswahlkriterien umfassen: der zugeordnete Erfassungszeitpunkt (t0 -t14) liegt innerhalb eines vorbestimmten zurückliegenden Zeitintervalls, eine Änderung der Distanz (D) zwischen zwei aufeinanderfolgenden ermittelten Distanzen (D) ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Schwellwert, eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit (102) zwischen zwei aufeinanderfolgenden zugeordneten Erfassungszeitpunkten (t0 -t14) ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten oberen Schwellwert, Ermitteln einer Regressionsgeraden (R1 - R4) auf Basis der ausgewählten Anzahl ermittelter Distanzen (D), und Ermitteln der Relativgeschwindigkeit (104) auf Basis der ermittelten Regressionsgeraden (R1 - R4).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e) umfasst: Ermitteln einer Geschwindigkeitsdifferenz (dV) zwischen der zu einem bestimmten Zeitpunkt (t0 - t14) ermittelten Relativgeschwindigkeit (104) und der zu dem bestimmten Zeitpunkt (t0 - t14) aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (102), und Vergleichen der Geschwindigkeitsdifferenz (dV) mit einem vorbestimmten Schwellwert (dVth).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e) umfasst: Ermitteln eines Mittelwerts (108) der Geschwindigkeitsdifferenz (dV) auf Basis mehrerer, innerhalb eines vorbestimmten zurückliegenden Zeitintervalls liegender ermittelter Geschwindigkeitsdifferenzen (dV), und Vergleichen des Mittelwerts (108) der Geschwindigkeitsdifferenz (dV) mit einem vorbestimmten Schwellwert (dVth).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: Ermitteln einer Zeitdauer, bis die Distanz (D) zwischen dem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) und dem Objekt (210) gleich einem vorbestimmten Schwellwert wird, in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit (104) und der ermittelten Distanz (D), falls das Objekt (210) in Schritt e) als ein bewegtes Objekt ermittelt wurde, und Ausgeben eines Warnsignals, falls die ermittelte Zeitdauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) - c) bezüglich mehrerer unterschiedlicher Ultraschallsensoren (121 - 126, 131 - 136) des Fahrzeugs (100) durchgeführt werden, wobei für jeden der Ultraschallsensoren (121 - 126, 131 - 136) korrespondierende Distanzen (D) zu dem Objekt (210) mit zugeordneten Erfassungszeitpunkten (t0 - 110) ermittelt werden, und dass eine Multilateration zum Ermitteln einer Position des Objekts (210) in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen (D) des Objekts (210) zu unterschiedlichen Ultraschallsensoren (121 - 126, 131 - 136) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Durchführen der Multilateration alle ermittelten Distanzen (D), deren zugeordneter Erfassungszeitpunkt (t0 - t14) in einem vorbestimmten Intervall liegt und deren Abstand von einem Mittelwert der ermittelten Distanzen kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, genutzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch: Ermitteln eines zeitlichen Verlaufs der ermittelten Position des Objekts (210), Ermitteln einer Zeitdauer, bis ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt (210) gleich einem vorbestimmten Schwellwert wird, in Abhängigkeit des ermittelten zeitlichen Verlaufs, und Ausgeben eines Warnsignals, falls die ermittelte Zeitdauer kleiner oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: Ermitteln einer aktuellen Bremsdauer für das Fahrzeug (100), wobei die Bremsdauer eine Zeitspanne umfasst, die das Fahrzeug (100) benötigt, um in einem aktuellen Betriebszustand zum Stillstand zu kommen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch: Einleiten einer Notbremsung, falls die ermittelte Bremsdauer größer oder gleich der ermittelten Zeitdauer nach Anspruch 5 und/oder nach Anspruch 8 ist.
11. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10 auszuführen.
12. Fahrassistenzsystem (110) für ein Fahrzeug (100), aufweisend: eine Empfangseinheit (112) zum Empfangen mehrerer, zu unterschiedlichen Erfassungszeitpunkten (t0 - t14) erfasster Ultraschall-Sensorsignale (SIG0 - SIG14) eines Ultraschallsensors (121 - 126, 131 - 136) des Fahrzeugs (100), und eine Ermittlungseinheit (114), die dazu eingerichtet ist ein jeweiliges Reflexionssignal (PO - P10) eines Objekts (210) in einer Umgebung (200) des Fahrzeugs (100) in den empfangenen Ultraschall-Sensorsignalen (SIG0 - SIG14) zu ermitteln, eine jeweilige Distanz (D) zwischen dem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) und dem Objekt (210) in Abhängigkeit des jeweiligen erfassten Reflexionssignals (PO - P10) zu ermitteln und den Erfassungszeitpunkt (t0 - t14) des jeweiligen Ultraschall-Sensorsignals (SIG0 - SIG14) der jeweiligen ermittelten Distanz (D) zuzuordnen, eine Relativgeschwindigkeit (104) zwischen dem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) und dem Objekt (210) in Abhängigkeit von wenigstens zwei ermittelten Distanzen (D) und deren jeweiligen Erfassungszeitpunkten (t0 - t14) zu ermitteln, und in Abhängigkeit der ermittelten Relativgeschwindigkeit (104) und einer zu den Erfassungszeitpunkten (t0 - t14) der zugrundeliegenden Distanzen (D) aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (102) zu ermitteln, ob das Objekt (210) ein bewegtes Objekt ist.
13. Fahrzeug (100) mit wenigstens einem Ultraschallsensor (121 - 126, 131 - 136) zum Erfassen und Ausgeben eines für eine Umgebung (200) des Fahrzeugs (100) indikativen Ultraschall-Sensorsignals (SIG0 - SIG14), und mit einem Fahrassistenzsystem (110) nach Anspruch 12.

Images