DE102022206980A1 - Verfahren zum Filtern von Störechos bei einer mehrere Sensoren umfassenden Sensoreinrichtung, Sensoreinrichtung, Fahrzeug und Computerprogramm - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Filtern von Störechos bei einer mehrere Sensoren (3) umfassenden Sensoreinrichtung (2), wobei die Sensoren (3) dazu ausgebildet sind, ein dem jeweiligen Sensor (3) zuordenbares Signal (7, 9) auszusenden und an einem von den Sensoren (3) entfernten Objekt (8) reflektierte Signale (7, 9) der Sensoren (3) als Echos (10, 11) zu empfangen, wobei die Sensoren (3) jeweils mehrere Filtereinrichtungen (F) zur Trennung der empfangenen Echos (10, 11) umfassen, wobei nach dem Empfang eines Echos (10, 11) in einem der Sensoren (3) aus den von mehreren der Filtereinrichtungen (F) des empfangenden Sensors (3) erzeugten Signalverläufen (S) jeweils vorhandene Signalpeaks (sj, 12 - 15) extrahiert werden, wobei den Signalpeaks (sj, 12 - 15) in Bezug zu wenigstens einer Signaleigenschaft jeweils ein Rang zugewiesen wird, wobei der Signalpeak (sj, 12 - 15) mit dem höchsten Rang als ein korrektes Echo bewertet wird und ein oder mehrere rangniedere Signalpeaks (sj, 12 - 15) aus den ein oder mehreren, nicht den ranghöchsten Signalpeak (sj, 12 - 15) enthaltenden Signalverläufen (S) in Abhängigkeit wenigstens eines Störechokriteriums ausgewertet werden, wobei das Störechokriterium und/oder ein aus mehreren Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium erfüllende Signalpeaks (sj, 12 - 15) als Störechos verworfen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Filtern von Störechos bei einer mehrere Sensoren umfassenden Sensoreinrichtung, wobei die Sensoren jeweils dazu ausgebildet sind, ein dem jeweiligen Sensor zuordenbares Signal auszusenden und an einem in einer Entfernung zu dem Sensor angeordneten Objekt reflektierte Signale von zwei oder mehr der Sensoren als Echos zu empfangen, wobei die Sensoren jeweils mehrere Filtereinrichtungen zur Trennung der empfangenen Echos in Abhängigkeit des das zugehörige Signal aussendenden Sensors umfassen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sensoreinrichtung, ein Fahrzeug und ein Computerprogramm.
  • Sensoren, welche Signale aussenden und die an einem Objekt in der Umgebung des Sensors reflektierte Signale wieder als Echos empfangen, werden zum Beispiel als Abstandssensoren eingesetzt. Dabei kann anhand einer Laufzeitdifferenz zwischen dem Zeitpunkt des Sendens des Signals und dem Zeitpunkt des Empfangs des Echos unter Berücksichtigung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals die Entfernung zu dem Objekt bzw. der Abstand zwischen dem Sensor und dem Objekt bestimmt werden.
  • Um neben einer Entfernung zu dem Objekt auch eine Information über die Richtung, in der sich das Objekt befindet, zu erhalten, können mehrere derartige Sensoren in räumlicher Nähe zueinander eingesetzt werden. Dies erlaubt es, beispielsweise über Verfahren wie Trilateration, eine Richtungsbestimmung bzw. die Ermittlung eines dem Objekt zugeordneten Azimuthwinkels vorzunehmen. Dabei kann ein von einem Sensor ausgesendetes Signal nach Reflektion an einem Objekt ein Echo erzeugen, das von mehreren der Sensoren erfasst werden kann. Die Ermittlung unterschiedlicher Entfernung des Objekts zu den einzelnen, in einem Abstand zueinander angeordneten Sensoren gibt dabei Aufschluss über die relative Anordnung des Objekts zu den Sensoren bzw. zu einer die Sensoren umfassenden Vorrichtung wie einem Kraftfahrzeug.
  • Dies setzt jedoch voraus, dass die Signale bzw. die als Echos reflektierten Signale jeweils eindeutig einem aussendenden Sensor zugeordnet werden können. Eine Zuordnung eines Signals bzw. eines Echos zu einem der Sensoren kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass die Sensoren in unterschiedlichen Zeitfenstern Signale aussenden (Zeit-Multiplexing) und/oder dass die Sensoren unterscheidbare Signale aussenden, beispielsweise durch das Verwenden von unterschiedlichen Frequenzbändern (Frequenz-Multiplexing), von unterschiedlichen Frequenzverläufen (chirps) und/oder von anderweitig zeitcodierten Signalen, welche eine Zuordnung zwischen einem reflektierten Signal und einem Senor ermöglichen.
  • Das Verwenden von Zeit-Multiplexing hat dabei jedoch den Nachteil, dass bei einer größeren Anzahl von Sensoren auch die Zeit zunimmt, in der die einzelnen Sensoren nicht senden können. Beispielsweise ist bei einem Ultraschallsensor, mit welchem Objekte in einer Entfernung von 7m erfasst werden sollen, aufgrund der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Signale (Schallgeschwindigkeit) in Luft von ca. 340m/s pro Sensor ein Zeitfenster von (2*7m) / (340m/s) ≈ 40ms vorzusehen. Bei zwei Sensoren kann folglich jeder Sensor nur alle 80ms bzw. 12,5-mal pro Sekunde ein Signal aussenden und als Echo empfangen bzw. einen Messpunkt erfassen. Bei mehr als zwei Sensoren verringert sich die Messrate der einzelnen Sensoren entsprechend weiter.
  • Multiplex-Verfahren, welche ein simultanes Aussenden und/oder Empfangen ermöglichen, benötigen Filtereinrichtungen in den Sensoren, um ein empfangenes Echo einem der Sensoren zuordnen zu können und eine Trennung zwischen direkten Echos, welche auf Signale desselben Sensors zurückgehen, und Kreuzechos, welche auf Signal eines anderen Sensors zurückgehen, vorzunehmen. Bei einer vergleichsweise schmalen Bandbreite für die Erzeugung der Signale, die zum Beispiel durch die Bauart des Sensors bedingt ist, und/oder bei nicht-orthogonalen Signalen kann es jedoch zu einer unzureichenden Trennung der Signale in den Filtereinrichtungen kommen, sodass Störechos, also Fehlinterpretationen und/oder fälschliche Zuordnungen von empfangenen Echos, auftreten können. Derartige Störechos sind unerwünscht, da diese Entfernungsmessungen und/oder Richtungsbestimmung mit den Sensoren erschweren können.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe Zugrunde ein Verfahren anzugeben, welches ein verbessertes Filtern von Störechos in einer wenigstens zwei Sensoren umfassenden Sensoreinrichtung ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangsgenannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass nach dem Empfang eines Echos in einem der Sensoren aus den von mehreren der Filtereinrichtungen des empfangenden Sensors erzeugten Signalverläufen jeweils vorhandene Signalpeaks extrahiert werden, wobei den Signalpeaks in Bezug zu wenigstens einer Signaleigenschaft jeweils ein Rang zugewiesen wird, wobei der Signalpeak mit dem höchsten Rang als ein korrektes Echo bewertet wird und ein oder mehrere rangniedere Signalpeaks aus den ein oder mehreren, nicht den ranghöchsten Signalpeak enthaltenden Signalverläufen in Abhängigkeit wenigstens eines Störechokriteriums ausgewertet werden, wobei das wenigstens eine Störechokriterium und/oder ein aus mehreren Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium erfüllende Signalpeaks als Störechos verworfen werden.
  • Die Sensoreinrichtung umfasst zwei oder mehr Sensoren, welche jeweils Signale aussenden, die an einem in der Entfernung zu dem Sensor angeordneten Objekt als Echos reflektiert und von den Sensoren empfangen werden können. Um die von einem Sensor empfangenen Signale den jeweiligen Sensoren zuzuordnen, umfassen die Sensoren jeweils mehrere Filtereinrichtungen, wobei die Filtereinrichtungen an unterschiedliche Signale bzw. an die Zuordnung der Signale zu den unterschiedlichen Sensoren angepasst sind. Mittels der Filtereinrichtungen, welche auch als angepasste Filter (engl. „matched filter“) bezeichnet werden können, kann also die Zuordnung eines empfangenen Echos zu dem Sensor, der das Signal ausgesendet hat, erfolgen. Auf diese Weise können direkte Echos von Kreuzechos unterschieden werden, so dass Auswerteverfahren wie Trilateration verwendet werden können.
  • Die Sensoren der Sensoreinrichtung sind insbesondere darauf ausgelegt, zumindest teilweise in überlappenden Zeitfenstern zu senden, wobei eine Zuordnung der Signale insbesondere über eine unterschiedliche Ausprägung eines zeitabhängigen Frequenzverlaufs und/oder über zumindest teilweise verschiedene Frequenzbereiche der Signale vorgenommen wird.
  • Die Filtereinrichtungen, welche an die Eigenschaften der den einzelnen Sensoren zugeordneten Signale angepasst sind, erzeugen jeweils einen Signalverlauf bzw. ein Ausgangssignal, wenn ein Echo von dem Sensor empfangen wird. Wenn das Echo einem Signal entspricht, welches die Filtereinrichtungen passieren soll, so sind in dem Signalverlauf vergleichsweise große Signalpeaks zu messen. Entsprechend sind an dem Ausgang einer Filtereinrichtung, welche das Echo ausfiltern soll, kleinere Peaks zu messen. Insbesondere bei Signalen, welche jeweils durch die Sensoren nur innerhalb einer vergleichsweise kleinen und/oder überlappenden Frequenzbandbreite erzeugbar sind, können auch bei einem Signal, welches die Filtereinrichtung eigentlich nicht passieren sollte, Signalpeaks am Ausgang auftreten, welche deutlich oberhalb eines Grundrauschens liegen. Mit anderen Worten kann in diesem Fall eine nicht vollständige Ausfilterung des Echos in dem ausgangsseitigen Signalverlauf der Filtereinrichtungen erfolgen. Dies kann insbesondere auftreten, wenn es sich bei den von den Sensoren ausgesendeten Signalen um nicht-orthogonale Signale, also Signale, welche nicht orthogonal zueinander sind, handelt bzw. wenn die Signale die gleichen oder zumindest teilweise überlappende Frequenzbänder aufweisen.
  • In einem solchen Fall liegen also an mehreren oder allen der Filtereinrichtungen des Sensors bei Empfangs des Echos jeweils Ausgangssignale an, welche Signalpeaks oberhalb eines Rauschniveaus bzw. oberhalb eines Grundrauschens enthalten. Dies ist problematisch, da so unter Umständen nicht entschieden werden kann, ob eine Filtereinrichtung von dem Echo bzw. einem durch Empfang des Echos erzeugten Signals passiert werden sollte oder ob es sich um ein eigentlich durch die jeweilige Filtereinrichtungen herauszufilterndes Echo und somit um ein Störecho handelt.
  • Um derartige Störechos zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die in den Signalverläufen mehrerer, insbesondere aller, der Filtereinrichtungen auftretenden Signalpeaks in Bezug zu wenigstens einer Signaleigenschaft mit einem Rang versehen, wobei der Signalpeak, dem der höchste Rang zugewiesen wird, als ein korrekt empfangenes Echo bewertet wird. Es wird also davon ausgegangen, dass der in Bezug zu der Signaleigenschaft den höchsten Rang aufweisende Signalpeak kein Störecho ist. Als eine Signaleigenschaft kann dabei ein ein Charakteristikum des Signalpeaks beschreibender Wert verwendet werden.
  • Bei zumindest einem Teil der weiteren, in Bezug zu der Signaleigenschaft einen niedrigeren Rang aufweisenden Signalpeaks der weiteren Signalverläufe aus den anderen Filtereinrichtungen wird anschließend überprüft, ob es sich um Störechos handelt oder nicht. Dazu wird zumindest für einen Teil der Signalpeak jeweils wenigstens ein Störechokriterium ausgewertet. Wenn das Störechokriterium oder ein aus mehreren dieser Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium erfüllt ist, wird der jeweilige rangniedrigere Signalpeak als ein Störecho klassifiziert und entsprechend verworfen. Diese Untersuchung auf das Vorliegen von Störechos findet dabei für die Signalpeaks statt, welche aus den Signalverläufen stammen, welche nicht den Signalpeak mit dem höchsten Rang umfassen. Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob die in diesen Signalverläufen auftretenden, rangniedrigeren Signalpeaks Störechos sind oder ob es sich um korrekt empfangene direkte Echos des Sensors bzw. um korrekt empfangene Kreuzechos eines anderen Sensors handelt.
  • Das Verfahren kann anschließend mit den verbleibenden Signalpeaks erneut durchgeführt werden, wobei in diesem Fall von den verbleibenden Signalpeaks der Signalpeak mit dem dann zweithöchsten Rang als neuer, ranghöchster Signalpeak gewählt wird. Die verbleibenden, rangniedrigeren Signalpeaks werden in dieser zweiten Iteration des Verfahrens dann ausgehend von diesem neuen, ranghöchsten Signalpeak anhand des wenigstens einen Störechokriteriums und/oder anhand des Gesamt-Störechokriteriums überprüft, wobei das wenigstens eine Störechokriterium und/oder das Gesamt-Störechokriterium erfüllende Signalpeaks als Störechos klassifiziert bzw. verworfen werden.
    Die nicht verworfenen Signalpeaks, d. h. die nicht als Störechos bewerteten bzw. klassifizierten Signalpeaks, können nach einmaliger oder mehrmaliger Durchführung des Verfahrens einer Auswertung, insbesondere einer Objektdetektion, zugeführt werden. Die nicht verworfenen Signalpeaks können dabei entsprechend als direkte Echos und/oder als Kreuzechos ausgewertet werden, je nachdem von welchem Sensor das jeweilige Signal ausgesendet wurde bzw. abhängig davon, an welcher der Filtereinrichtungen der entsprechende Signalpeak gemessen wurde.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat dabei den Vorteil, dass es ermöglicht, auch bei Signalen, welche durch Filtereinrichtungen aufgrund einer vergleichsweise geringen für die Signalerzeugung zur Verfügung stehenden Bandbreite nur unzureichend getrennt werden können, eine effiziente Filterung von Störechos vorzunehmen bzw. ein effizientes Aussortieren der Störechos vor einer Weiterverarbeitung des empfangenen Echos bzw. der erzeugten Signalpeaks umzusetzen. Das Verfahren kann insbesondere bei nicht-orthogonalen Signalen und/oder bei Signalen mit zumindest teilweise überlappenden Frequenzbändern eingesetzt werden.
  • Mit Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren dabei bei einer mehrere als Ultraschallsensoren ausgebildete Sensoren umfassenden Sensoreinrichtung eingesetzt werden. Bei Ultraschallsensoren steht bauartbedingt aufgrund der zur Signalerzeugung verwendeten Membran nur ein begrenzter Frequenzbereich für die Signalerzeugung zur Verfügung, sodass bei der Verwendung von mehreren Sensoren nur vergleichsweise geringe Unterschiede, welche die Zuordnung der Signale zu den einzelnen Sensoren bewirken, erzeugt werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, auch in einem solchen Fall eine Unterdrückung von Störechos zu bewirken und somit einen Betrieb der Sensoren in zumindest teilweise überlappenden Zeitfenstern zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als Signaleigenschaft eine Amplitude der Signalpeaks verwendet wird, wobei der Rang des Signalpeaks mit steigender Amplitude zunimmt, und/oder dass als Signaleigenschaft eine Breite des Signalpeaks, insbesondere eine entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks, verwendet wird, wobei der Rang des Signalpeaks mit abnehmender Breite des Signalpeaks zunimmt.
  • Die Signalverläufe der Filtereinrichtungen können beispielsweise eine Signalamplitude, welche über einen jeweiligen Entfernungswert bzw. über eine korrespondierende Signallaufzeit aufgetragen ist, enthalten. Abhängig von der Entfernung des Objekts werden somit unterschiedliche Verteilungen von Signalpeaks gemessen. Insbesondere in einer Entfernung bzw. bei einer korrespondierenden Laufzeit, welche der Entfernung des Objekts entspricht, weisen diese Signalverläufe einen Signalpeak bzw. eine Signalspitze auf.
    Die von den Filtereinrichtungen erzeugten Ausgangssignale zeigen dabei jeweils unterschiedliche Signalverläufe, bei denen insbesondere die Höhe bzw. die Amplitude eines oder mehrerer Signalpeaks unterschiedlich ausfallen kann. Die einzelnen Signalpeaks können aus den Signalverläufen extrahiert werden, wobei diese beispielsweise als numerische Daten in Form von Listen und/oder Tabellen weiterverarbeitet werden können. Den einzelnen Signalpeaks kann jeweils in Abhängigkeit ihrer maximalen Amplitude ein Rang zugeordnet werden, wobei der Signalpeak mit der höchsten Amplitude dem Signalpeak mit dem höchsten Rang entspricht. Den weiteren Signalpeaks werden mit abnehmender Amplitude entsprechend die absteigenden Ränge zugeordnet.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann als eine Signaleigenschaft auch eine Breite des Signalpeaks, insbesondere eine entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks, verwendet werden. Die Breite des Signalpeaks bestimmt sich dabei bei einem Auftrag über der Entfernung bzw. der Laufzeit beispielsweise aus der Breite des Signalpeaks bei halber Amplitude. Alternativ können andere Arten der Breitenermittlung für die Signalpeaks herangezogen werden. Den höchsten Rang weist dabei der Signalpeak mit der geringsten Breite auf, wobei die weiteren Ränge entsprechend mit zunehmender Breite an die jeweiligen Signalpeaks zugewiesen werden.
  • Wenn mehrere Signaleigenschaften zur Ermittlung des Rangs verwendet werden, können die Amplitude, die Breite und/oder weitere, für die Rangbildung herangezogene Signaleigenschaften beispielsweise über Gewichtungsfaktoren zur Ermittlung des Rangs berücksichtigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Rangbildung auf Grundlage von mehreren Signaleigenschaften auch anhand von festgelegten Regeln erfolgen, wobei die Ränge zum Beispiel von bestimmten Kombinationen und/oder Ausprägungen der Signaleigenschaften in den einzelnen Signalpeaks abhängen.
  • Bei dem Signalpeak mit dem höchsten Rang wird davon ausgegangen, dass dieser von der jeweils zugeordneten Filtereinrichtungen am wenigsten beeinflusst wurde, sodass es sich höchstwahrscheinlich um ein korrekt erfasstes Echos und folglich nicht um ein Störecho handelt. Die weiteren Echos können ausgehend von dieser Erkenntnis anhand von einem oder mehreren Störechokriterien überprüft werden. Auf diese Weise wird ermittelt, bei welchen der weiteren, überprüften Signalpeaks es sich um ein Störecho handelt. Dabei können unterschiedliche Arten von Störechokriterien eingesetzt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass den Signalpeaks jeweils eine die Entfernung zu dem Objekt beschreibende Entfernungsinformation zugeordnet wird, wobei als ein Störechokriterium eine Entfernungsdifferenz zwischen der dem ranghöchsten Signalpeak zugeordneten Entfernung und der einem auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak zugeordneten Entfernung ermittelt wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn die Entfernungsdifferenz kleiner als ein vorgegebener Entfernungsgrenzwert ist.
  • In anderen Worten wird dabei als Störechokriterium ein Entfernungsfenster verwendet, in dessen Zentrum der ranghöchsten Signalpeak liegt. Der weitere Signalpeak, welche innerhalb dieses Entfernungsfensters liegt, also eine Entfernungsdifferenz kleiner dem Entfernungsgrenzwert aufweist, wird entsprechend als ein Störecho angesehen und verworfen. Die Breite des Entfernungsfensters bzw. der für die Entfernungsdifferenz herangezogene Entfernungsgrenzwert bestimmen dabei, wie stark durch dieses Störechokriterium die einzelnen Signalpeaks aussortiert werden. Ein breites Fenster bzw. bei hoher Entfernungsgrenzwert für die Entfernungsdifferenz erzeugen dabei ein aggressives Filtern, wobei hingegen ein schmales Entfernungsfensters bzw. ein schmaler Entfernungsgrenzwert entsprechenden eine schwache Filterung bewirken. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als ein Störechokriterium ein Amplitudenverhältnis und/oder eine Amplitudendifferenz zwischen einer einem auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak zugeordneten Amplitude und einer dem ranghöchsten Signalpeak zugeordneten Amplitude ermittelt wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn das Amplitudenverhältnis und/oder die Amplitudendifferenz kleiner als ein jeweils vorgegebener Amplitudengrenzwert ist.
  • Durch die Berücksichtigung des Amplitudenverhältnisses und/oder der Amplitudendifferenz kann ausgewertet werden, um wie viel geringer die Amplitude eines niedriger bewerteten Signalpeaks gegenüber dem ranghöchsten Signalpeak ist. Insbesondere Signalpeaks, welche ebenfalls eine hohe Amplitude aufweisen und somit nur einen geringen Unterschied zu der Signalamplitude mit dem höchsten Rang aufweisen können somit als eigenständige, korrekte Echos klassifiziert und für eine gegebenenfalls nachfolgende Auswertung herangezogen werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass den Signalpeaks jeweils eine entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks zugeordnet wird, wobei als ein Störechokriterium ein Überlappen zwischen dem ranghöchsten Signalpeak und dem einen auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak überprüft wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn die Signalpeaks zumindest teilweise überlappen.
  • Auch die Breite der Signalpeaks kann, neben der vorangehend beschriebenen Verwendung als Signaleigenschaft, zur Ermittlung eines Störechokriteriums herangezogen werden. Dabei wird überprüft, ob der ranghöchste Signalpeak mit wenigstens einem weiteren auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak überlappt. Bei teilweise oder vollständig überlappenden Breiten der Signalpeaks kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem rangniedrigeren Signalpeak um ein Störecho handelt, welches anschließend verworfen werden kann. Das Überprüfen auf ein Überlappen kann ebenfalls als ein Entfernungsfenster angesehen werden, welches jedoch ohne die Vorgabe eines Grenzwerts auskommt.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass als ein Störechokriterium eine Verteilung von mehreren, rangniedrigeren Signalpeaks in Bezug zu dem ranghöchsten Signalpeak überprüft wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn die Verteilung einem vorgegebenen Muster entspricht. Dazu kann ausgehend von dem Signalpeak mit dem höchsten Rang geprüft werden, ob in der Umgebung angeordnete Signalpeaks, beispielsweise bei einem Auftrag der Signalpeaks und/oder der Signalverläufe über der Entfernung, in Bezug zu ihrer Anordnung bzw. ihrer Verteilung einem für Störechos charakteristischen Muster entsprechen. Wenn die zwei oder mehr rangniedrigeren Signalpeaks einem der vorgegebenen Muster entsprechen, so können diese als Störechos klassifiziert und entsprechend verworfen werden.
  • Es ist möglich, dass ein einzelnes der Störechokriterien, wie sie vorangehend beschrieben wurde, herangezogen wird, um zu bestimmen, ob es sich bei einem oder mehreren rangniedrigeren Signalpeaks um Störechos handelt. Alternativ kann ein aus mehreren Störechokriterien ein Gesamt-Störechokriterium gebildet werden, welches für die Bestimmung, ob es sich bei einem der Signalpeaks um ein Störecho handelt, herangezogen wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein aus mehreren Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium ermittelt wird, wobei die Erfüllung der einzelnen Störechokriterien jeweils mit einem dem Störechokriterium zugeordneten Gewichtungsfaktor zu der Erfüllung des Gesamt-Störechokriteriums einfließt. Wenn mehrere Störechokriterien ausgewertet werden, kann ihre Erfüllung jeweils gewichtet werden und somit über einen Gewichtungsfaktor in das Gesamt-Störechokriterium einfließen. Abhängig von der Erfüllung der einzelnen Störechokriterien und/oder der den jeweiligen Störechokriterien zugewiesenen Gewichtungsfaktoren kann das Gesamt-Störechokriteriums dann in Bezug zu einem oder mehreren der zu überprüfenden Signalpeaks erfüllt sein oder nicht.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Auswertung des Gesamt-Störechokriteriums mithilfe einer mittels maschinellem Lernen erzeugten Rechenvorschrift erfolgt. Die Rechenvorschrift kann dabei zum Beispiel ein Entscheidungsbaum, ein neuronales Netz und/oder eine andere Art von Klassifikationsvorschrift sein. Die Rechenvorschrift kann dabei insbesondere auf die Gewichtungsfaktoren und/oder die den einzelnen Störechokriterien zugewiesen Grenzwerte trainiert sein, wodurch die Gewichtungsfaktoren und/oder die Grenzwerte der einzelnen Störechokriterien hinsichtlich der Erkennung von Störechos in den Signalverläufen an den Ausgängen der jeweiligen Filtereinrichtungen optimiert werden können. Für das Training können dabei entsprechend gelabelte Trainingsdaten verwendet werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Sensoren das ihnen jeweils zuordenbare Signal mittels eines Frequenzmultiplexverfahrens, als ein Chirp-Signal und/oder als ein zeitcodiertes Signal erzeugen. Grundsätzlich bewirken derartige Verfahren der Signalerzeugung Unterschiede in den Frequenzspektren der Signale und/oder in den zeitlichen Verläufen der Frequenzspektren der Signale, sodass grundsätzlich deren signaltechnische Trennung mittels Filtereinrichtungen in den Sensoren erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft bei verschiedenen Arten von Multiplexverfahren bzw. verschiedenen Arten von in zuordenbarer Form erzeugten Signalen eingesetzt werden.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass eine mehrere als Ultraschallsensoren, Radarsensoren und/oder Lidarsensoren ausgebildete Sensoren aufweisende Sensoreinrichtung verwendet wird. Bevorzugt umfasst die Sensoreinrichtung mehrere Ultraschallsensoren, mehrere Radarsensoren und/oder mehrere Lidarsensoren. Mit besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren bei Ultraschallsensoren anwendbar, da deren Signale eine vergleichsweise geringe Ausbreitungsgeschwindigkeit aufweisen, sodass durch die Möglichkeit der zuverlässigen Störechodetektion bei gleichzeitigem oder zumindest teilweise zeitlich überlappendem Senden der Sensoren eine signifikante Steigerung der Messrate erreicht werden kann. Eine Steigerung der Messrate kann jedoch auch bei anderen Typen von Sensoren erreicht werden.
  • Die Sensoren der Sensoreinrichtung sind insbesondere derart angeordnet oder anordenbar, dass die Sensoren zumindest teilweise Signale, welche von wenigstens einem anderen Sensor in einen Teilbereich des Umfelds der Sensoreinrichtung gesendet werden, empfangen können. Bei der Sensoreinrichtung kann es sich um eine Umfelderfassungseinrichtung eines Fahrzeugs handeln. Insbesondere kann in Abhängigkeit der nicht als Störechos klassifizierten Signalpeaks eine eine Umgebung der Sensoreinrichtung bzw. des Fahrzeugs beschreibende Umgebungsinformation ermittelt werden. Diese Umgebungsinformation kann beispielsweise zur Erzeugung einer Umgebungskarte herangezogen werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann in Abhängigkeit der Umgebungsinformation beispielsweise wenigstens ein Aktor eines Fahrzeugs, insbesondere ein zur Längsführung und/oder Querführung ausgebildeter Aktor, angesteuert werden. Auf diese Weise kann insbesondere ein teilautomatisierter oder vollautomatisierter Fahrvorgang des Fahrzeugs, beispielsweise ein Einpark- oder Ausparkvorgang, durchgeführt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ zu der Ansteuerung des wenigstens einen Aktors kann auch wenigstens eine Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs in Abhängigkeit der auf Grundlage der nicht als Störechos klassifizierten Signalpeaks erzeugten Umgebungsinformation angesteuert werden. Auf diese Weise kann einem Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise eine Hilfsinformation zur Durchführung eines zumindest teilweise vom Fahrer gesteuerten Fahrvorgangs angezeigt werden.
    Für eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung ist vorgesehen, dass sie mehrere Sensoren und eine Recheneinrichtung umfasst, wobei die Sensoren jeweils dazu ausgebildet sind, ein dem jeweiligen Sensor zuordenbares Signal auszusenden und die an einem in einer Entfernung zu dem Senor angeordneten Objekt reflektierten Signale von zwei oder mehr der Sensoren zu empfangen, wobei die Sensoren jeweils zwei oder mehr Filtereinrichtungen zur Trennung der empfangenen Echos in Abhängigkeit des das zugehörige Signal aussendenden Sensors umfassen, wobei die Recheneinrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Insbesondere kann es sich bei der Sensoreinrichtung um eine Umfelderfassungseinrichtung, welche mehrere Ultraschallsensoren, mehrere Radarsensoren und/oder mehrere Lidarsensoren aufweist, handeln. Bei der Recheneinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Recheneinrichtung einer Sensoreinrichtung handeln. Die Recheneinrichtung kann zum Beispiel ein Mikrocontroller, ein Computer, ein Steuergerät oder eine andere Art von Recheneinrichtung sein.
  • Die Recheneinrichtung kann beispielsweise in einen oder mehrere der Sensoren integriert sein. Alternativ kann es sich bei der Recheneinrichtung um eine externe Recheneinrichtung handeln, welche mit den Sensoren über eine kabelgebundene oder drahtlose Kommunikationsverbindung kommunizierend verbunden ist. Die Recheneinrichtung kann Teil eines die Sensoreinrichtung umfassenden Kraftfahrzeugs sein oder es kann sich um eine fahrzeugexterne Recheneinrichtung, welche mit den Sensoren und/oder weiteren Steuereinrichtungen des Fahrzeugs über eine insbesondere kabellose Kommunikationsverbindung verbunden ist, handeln.
  • Für ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist vorgesehen, dass es eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung aufweist.
  • Für ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist vorgesehen, dass es Instruktionen umfasst, die eine Recheneinrichtung dazu veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.
  • Sämtliche vorangehend in Bezug zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung, das erfindungsgemäße Fahrzeug sowie das erfindungsgemäße Computerprogramm und umgekehrt.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
    • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs umfassend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,
    • 2 ein Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,
    • 3 ein erstes Diagramm, welches den Verlauf eines Signals des ersten Sensors sowie eines weiteren Signals des zweiten Sensors der Sensoreinrichtung darstellt und
    • 4 ein zweites Diagramm, welches den Verlauf der jeweiligen Ausgangssignale von zwei Filtereinrichtungen eines Sensors der Sensoreinrichtung darstellt, zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 gezeigt. Bei dem Fahrzeug 1 kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug wie einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen handeln. Weiterhin kann das Fahrzeug 1 auch ein Fahrzeuggespann sein, welches beispielsweise ein Zugfahrzeug sowie einen oder mehrere Anhänger aufweist. Alternativ kann das es sich bei dem Fahrzeug auch um einen anderen Typ von Fahrzeug handeln.
    Das Fahrzeug 1 umfasst eine Sensoreinrichtung 2, welche mehrere Sensoren 3 sowie eine Recheneinrichtung 4 aufweist. Beispielhaft dargestellt sind vier Sensoren 3, welche jeweils im Bereich einer Front des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Es ist möglich, dass die Sensoreinrichtung auch eine andere Anzahl von Sensoren 3 aufweist und/oder dass diese zusätzlich oder alternativ auch an den Seiten und/oder dem Heck des Fahrzeugs 1 angeordnet sind.
  • Die Sensoren 3 sind jeweils dazu ausgebildet, ein dem jeweiligen Sensor 3 zuordenbares Signal zu auszusenden und an einem in einer Entfernung zu dem Sensor 3 angeordneten Objekt reflektierte Signale von zwei oder mehr der Sensoren 3 der Sensoreinrichtung 2 als Echos zu empfangen. Die Sensoren 3 können auch als Umfeldsensoren bezeichnet werden. Die Sensoren 3 der Sensoreinrichtung 2 sind vorliegend als Ultraschallsensoren ausgeführt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann zumindest ein Teil der Sensoren 3 der Sensoreinrichtung 2 auch als Radarsensor und/oder als Lidarsensor ausgebildet sein.
  • Mittels der Sensoren 3 können Messdaten aus dem Umfeld des Fahrzeugs 1 ermittelt werden. Die Messdaten beschreiben Objekte, welche sich im Umfeld des Fahrzeugs 1 befinden. Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um andere Verkehrsteilnehmer wie weitere Fahrzeuge o. ä. handeln. Weiterhin können als Objekte auch unbewegliche Objekte, beispielsweise Infrastrukturobjekte, Teile von Gebäuden oder Ähnliches, erfasst werden.
  • Die Rechnereinrichtung 4 der Sensoreinrichtung 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Teil des Fahrzeugs 1 dargestellt. Es ist möglich, dass die Recheneinrichtung 4 in einen der Sensoren 3 integriert ist oder dass es sich um eine separat ausgeführte und mit den Sensoren 3 kommunizierend verbundene Recheneinrichtung handelt. Alternativ kann die Recheneinrichtung 4 auch eine fahrzeugexterne Recheneinrichtung sein. Eine fahrzeugexterne Recheneinrichtung kann dabei über eine insbesondere drahtlose Kommunikationsverbindung mit den Sensoren 3 und/oder weiteren Einrichtungen des Fahrzeugs 1 kommunizieren.
  • In 2 ist schematisch der Aufbau der Sensoreinrichtung 2 dargestellt. Der Einfachheit halber sind dabei von den Sensoren 3 nur ein ersten Sensor 5 und ein zweiter Sensor 6 dargestellt. In der beispielhaft dargestellten Situation sendet der erste Sensor 5 ein Signal 7 aus, welches an einem Objekt 8 reflektiert wird. Das Objekt 8 befindet sich in einer Entfernung bzw. einem Abstand zu den Sensoren 3 bzw. dem die Sensoreinrichtung 2 aufweisenden Fahrzeug 1. Bei dem Objekt kann es sich zum Beispiel um ein weiteres Fahrzeug oder einen anderen Verkehrsteilnehmer, ein Infrastrukturobjekt, beispielsweise einen Bordstein, oder Ähnliches handeln. Auch der zweite Sensor 6 sendet ein Signal 9 aus, welches an dem Objekt 8 reflektiert wird.
  • Das Signal 7 des ersten Sensors 5 wird an dem Objekt 8 als ein Echo 10 reflektiert. Das Echo 10 wird vorliegend von dem Objekt 8 zu dem zweiten Sensor 6 reflektiert. Auch das von dem zweiten Sensor 6 ausgesendete Signal 9 wird an dem Objekt 8 reflektiert, wobei vorliegend ein Echo 11 dargestellt ist, welches zu dem zweiten Sensor 6 zurückreflektiert wird. Für den zweiten Sensor 6 stellt das Echo 11 ein direktes Echo dar, da es auf das von dem zweiten Sensor 6 ausgesendetes Signal 9 zurückgeht, wohingegen das Echo 10 ein Kreuzecho darstellt, da es durch das von dem ersten Sensor 5 ausgesendetes Signal 7 erzeugt wird.
  • Um ein Senden und/oder Empfangen der Signale 7, 9 bzw. der Echos 10, 11 in zumindest teilweise überlappenden Zeitfenstern zu ermöglichen, sind die Sensoren 5, 6 dazu ausgebildet, das jeweils von ihnen ausgesendete Signal 7, 9 derart zu erzeugen, dass es dem jeweiligen Sensor 5, 6 zugeordnet werden kann. Dazu werden die Signale 7, 9 jeweils mit einer zumindest teilweise unterschiedlichen Bandbreite und/oder mit einem unterschiedlichen, zeitabhängigen Frequenzverlauf (Chirp) erzeugt. Auch die Erzeugung von zeitcodierten Signalen 7, 9 durch die Sensoren 5, 6 ist möglich.
  • In 3 sind beispielhaft die zeitabhängigen Frequenzverläufe des ersten Signals 5 und des zweiten Signals 6 als Chirp-Signale dargestellt. Dabei sind auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Frequenz f aufgetragen. Das erste Signal 7 weist einen mit fortschreitender Zeit ansteigenden Frequenzverlauf und das zweite Signal 9 einen mit fortschreitender Zeit abfallenden Frequenzverlauf auf, so dass die Signale 7, 9 und somit auch die von den Sensoren 7, 9 empfangenen Echos 10, 11, welche einen korrespondierenden Frequenzverlauf aufweisen, unterschieden werden können. Das erste Signal 7 und das zweite Signal 9 sind dabei nicht orthogonal zueinander.
  • Wie in 2 dargestellt ist, umfassen die Sensoren 5, 6 zur signaltechnischen Unterscheidung der Echos 10, 11 jeweils zwei Filtereinrichtungen F. Dabei dient die erste Filtereinrichtung F1,1 des ersten Sensors 5 dazu, alle Echos auszufiltern, die nicht auf vom ersten Sensor 5 gesendete Signale zurückgehen, und nur ein durch das Signal 7 erzeugtes Echo passieren zu lassen. Entsprechend dient die zweite Filtereinrichtung F1,2 des ersten Sensors 5 dazu, Echos auszufiltern, die nicht auf ein von dem zweiten Sensor 6 gesendetes Signal zurückgehen.
  • Korrespondierend dazu weist der zweite Sensor 6 eine erste Filtereinrichtung F2,1 und eine zweite Filtereinrichtung F2,2 auf. Die Filtereinrichtung F2,1 dient zum Herausfiltern von nicht auf vom ersten Sensor 5 erzeugtes Signale 7 zurückgehende Echos und kann daher derart ausgebildet sein, dass sie Echos mit ansteigendem Frequenzverlauf passieren lässt. Die erste Filtereinrichtung F2,1 filtert somit das Echo 11, lässt aber das Echo 10, bzw. ein auf den Empfang des Echos 10 im zweiten Sensor 6 zurückgehendes Signal, passieren. Die zweite Filtereinrichtung F2,2 wird entsprechen zum Herausfiltern von Echos, welche nicht auf durch den zweiten Sensor 9 erzeugte Signale zurückgehen, verwendet. Entsprechend kann die Filtereinrichtung F2,2 auf fallende Frequenzverläufe ausgelegt sein, sodass sie das Echo 11 passieren lässt und das Echo 10 herausfiltert.
  • Da die Signale 7, 9 jedoch nicht orthogonal oder zumindest nicht vollständig orthogonal zueinander sind, wird auch bei dem Herausfiltern eines der Echos 10, 11 in den Filtereinrichtung F ein Signalverlauf S erzeugt, welcher Signalpeaks (Signalspitzen) aufweist, welche oberhalb eines Rauschniveaus liegen.
  • In 4 ist ein Diagramm dargestellt, welches die Signalverläufe S2,1 und S2,2 bei Empfang des Echos 10 im zweiten Sensor 6 dargestellt. Dabei ist der Signalverlauf S2,1 als durchgezogene Linie und der Signalverlauf S2,2 als gestrichelte Linie dargestellt. Die Signalverläufe S2,1 und S2,2 sind dabei als Signalamplitude über der Entfernung zum Objekt 8, welche proportional zur Signallaufzeit ist, aufgetragen. Da das Echo 10 auf das von dem ersten Sensor ausgesendete Signal 7 zurückgeht, weist der Signalverlauf S2,1 bei einer beispielhaften Entfernung des Objekts 8 von 1,6 m den höchsten Signalpeak 12 auf. Aufgrund der nichtidealen Eigenschaften der Signale 7, 9 weist jedoch auch der andere Signalverlauf S2,2 mehrere Signalpeaks 13, 14, 15 auf, welche oberhalb eines Rauschniveaus 16 der Signalverläufe S2,1 und S2,2 liegen.
  • Die Recheneinrichtung 4 der Sensoreinrichtung 2 ist dazu eingerichtet, die Signalverläufe S2,1 und S2,2 innerhalb eines gemeinsamen Empfangszeitfensters aufzunehmen und ein Verfahren zum Filtern von Störechos in der Sensoreinrichtung 2 auszuführen. Dazu werden nach dem Empfang des Echos 10 in dem zweiten Sensor 6 aus den von den Filtereinrichtungen F2,1 und F2,2 des empfangenden Sensors 6 erzeugten Signalverläufen S2,1 und S2,2 die jeweils vorhandenen Signalpeaks 12 - 15 extrahiert.
  • Weiterhin wird den Signalpeaks 12 - 15 in Bezug zu wenigstens einer Signaleigenschaft jeweils ein Rang zugewiesen. Der Signalpeak 12 -15 mit dem höchsten Rang wird als ein korrektes Echo bewertet, wobei zumindest ein Teil der rangniedrigeren Signalpeaks 12 -15 in Abhängigkeit wenigstens eines Störechokriteriums ausgewertet wird und das wenigstens eine Störechokriterium und/oder ein aus mehreren Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium erfüllende Signalpeaks 12 -15 als Störechos verworfen werden.
  • Vorliegend wird als Signaleigenschaft für die Vergabe der Ränge zum Beispiel die Amplitude verwendet, so dass der Signalpeak 12 den höchsten Rang aufweist. Den Signalpeaks 13 - 15 wird entsprechend jeweils abhängig von ihrer Amplitude ein niedrigerer Rang zugewiesen, sodass der Rang der Signalpeaks 12 -15 mit fallender Amplitude abnimmt. Die Signalpeaks 12 - 15 können in der Recheneinrichtung 4 zum Beispiel in Form von Listen verarbeitet werden.
  • Die Signalpeaks 12 - 15 können allgemein zum Beispiel in Listen P1, P2, ... in der Recheneinrichtung gespeichert werden, wobei Pi = {s1, s2, ...} die Liste der Peaks der i-ten Filtereinrichtung ist und sj entsprechend der j-te Signalpeak im Signalverlauf dieser Filtereinrichtung ist. Dabei kann für jeden der Signalpeaks sj beispielsweise die Amplitude und die dem Signalpeak sj entsprechende Entfernung zugeordnet werden. Abhängig von den Verwendeten Signaleigenschaften für die Vergabe der Ränge sowie abhängig von den verwendeten Störechokriterien können auch weitere und/oder andere Parameter der Signalpeaks sj gespeichert werden.
  • Anschließend werden die Signalpeaks sj in den Listen abhängig von ihrer Amplitude mit einem Rang versehen. Als Signaleigenschaft kann also die Amplitude der Signalpeaks sj verwendet werden, wobei der Rang des Signalpeaks sj mit steigender Amplitude zunimmt.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann als Signaleigenschaft auch eine Breite des Signalpeaks sj, insbesondere eine entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks sj, verwendet werden, wobei der Rang des Signalpeaks sj mit abnehmender Breite des Signalpeaks sj zunimmt. Auch die Verwendung weiterer Signaleigenschaften zur Rangbildung ist möglich. Bei der Verwendung von mehreren Signaleigenschaften kann der Rang beispielsweise über eine Gewichtung der sich aus den unterschiedlichen Signaleigenschaften ergebenden Ränge gebildet werden.
  • Ausgehend von dem Signalpeak sj mit dem höchsten Rang, beispielsweise dem Signalpeak s1 aus der Liste P1, werden die weiteren Signalpeaks s2 bis sn des wenigstens einen weiteren Signalverlaufs, welcher nicht den ranghöchsten Signalpeak si aufweist, aus den Listen P1, P2, ... hinsichtlich wenigstens eines Störechokriteriums und/oder eines aus mehreren Störechokriterien gebildeten Gesamt-Störechokriteriums überprüft, wobei diejenigen Signalpeaks s2 bis sn, welche das Störechokriterium und/oder das Gesamt-Störechokriterium erfüllen, als Störechos verworfen werden. Die entsprechenden, als Störecho klassifizierten Signalpeaks können dazu zum Beispiel aus den Listen P1, P2, ... gelöscht werden. Danach kann ausgehend von dem ranghöchsten, verbleibenden Signalpeak s2 bis sn in den Listen P1, P2, ... erneut eine Überprüfung der weiteren, rangniedrigeren Signalpeaks auf Erfüllung des Störechokriteriums und/oder des Gesamt-Störechokriteriums erfolgen. Signalpeaks, welche dabei das wenigstens eine Störechokriterium und/oder das Gesamt-Störechokriterium erfüllen, werden entsprechend ebenfalls verworfen bzw. aus den Listen P1, P2, ... entfernt. Dies kann so lange fortgesetzt werden, bis alle Signalpeaks s2 bis sn überprüft wurden bzw. bis ausgehend von allen Signalpeaks s1 bis sn die jeweils verbleibenden Signalpeaks hinsichtlich des Vorliegens eines Störechos überprüft wurden. Die verbleibenden, nicht als Störechos klassifizierten Signalpeaks sj können anschließend von der Recheneinrichtung 4 weiterverarbeitet und/oder an eine weitere Recheneinrichtung des Fahrzeugs 1 übermittelt werden.
  • In den Listen P1, P2, ... wird den Signalpeaks sj jeweils eine die Entfernung zu dem Objekt 8 beschreibende Entfernungsinformation zugeordnet. Dies ermöglicht es, dass als ein Störechokriterium eine Entfernungsdifferenz zwischen der dem ranghöchsten Signalpeak zugeordneten Entfernung und der einem auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak zugeordneten Entfernung ermittelt wird. Dieses Störechokriterium wird dann als erfüllt angesehen, wenn die Entfernungsdifferenz kleiner als ein vorgegebener Entfernungsgrenzwert ist. Als Entfernungsgrenzwert kann dabei beispielsweise eine Entfernungsdifferenz von 10 cm oder 20 cm verwendet werden.
  • Es ist möglich, dass als ein Störechokriterium ein Amplitudenverhältnis und/oder eine Amplitudendifferenz zwischen einer einem auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak s2 bis sn zugeordneten Amplitude und einer dem ranghöchsten Signalpeak zugeordneten Amplitude ermittelt wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn das Amplitudenverhältnis und/oder die Amplitudendifferenz kleiner als ein jeweils vorgegebener Amplitudengrenzwert ist.
  • Als Amplitudengrenzwert kann zum Beispiel für das Amplitudenverhältnis zwischen der Amplitude des niederrangigen Signalpeaks zu der Amplitude des höherrangigen Signalpeaks ein Wert von 0,7 verwendet werden. Abhängig beispielsweise von der Ausprägung der Filtereinrichtungen F kann auch ein anderer Grenzwert verwendet werden. Entsprechend kann auch ein Amplitudengrenzwert für eine Amplitudendifferenz gewählt werden.
  • Als ein Störechokriterium kann auch eine Verteilung von mehreren, rangniedrigeren Signalpeaks in Bezug zu dem ranghöchsten Signalpeak überprüft werden, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn die Verteilung einem vorgegebenen Muster entspricht. Ein solches Muster kann zum Beispiel in 4 für die Signalpeaks 13 und 14 angenommen werden, welche symmetrisch zu dem in Bezug zur Amplitude höherrangigen Signalpeak 12 angeordnet sind. Entsprechend können die Signalpeaks 13, 14 durch einen Vergleich mit einem beispielsweise in der Recheneinrichtung 4 hinterlegten Muster als Störechos verworfen werden.
  • In den Listen P1, P2, ... kann den Signalpeaks sj jeweils eine entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks zugeordnet werden, wobei als ein Störechokriterium ein Überlappen zwischen dem ranghöchsten Signalpeak s1 und dem einen auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak s2 bis sn überprüft wird. Dieses Störechokriterium kann als erfüllt betrachtet werden, wenn die Signalpeaks zumindest teilweise überlappen. Als Breite eines Signalpeaks sj kann zum Beispiel die entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks sj bei halber Amplitude herangezogen werden. Im Beispiel von 4 ist dieses Störechokriterium für den Signalpeak 14 erfüllt, welcher mit dem Signalpeak 12 teilweise überlappt.
  • Anstelle einzelner Störechokriterien kann auch ein aus mehreren Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium herangezogen werden, wobei die Erfüllung der einzelnen Störechokriterien jeweils mit einem dem Störechokriterium zugeordneten Gewichtungsfaktor zu der Erfüllung des Gesamt-Störechokriteriums einfließt. Die Auswertung eines solchen Gesamt-Störechokriteriums kann zum Beispiel mithilfe einer mittels maschinellem Lernen erzeugten Rechenvorschrift erfolgen.
  • In dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens können somit falsche direkte Echos, also Störechos im Signalverlauf S2,2, erkannt werden. Bei Empfang eines Echos 11 kann das Verfahren entsprechend dazu verwendet werden, falsche Kreuzechos bzw. Kreuz-Störechos in dem Signalverlauf S2,1 herauszufiltern.
    Auch Kombinationen sind möglich, wenn innerhalb eines betrachteten Zeitfensters der Signalverläufe S jeweils der korrekte Empfang eines direkten Echos 10, 11 und eines Kreuzechos stattfindet. Dabei können ausgehend von einem jeweils ranghöchsten Signalpeak in mehreren Ausführungsschritten des Verfahrens die in dem jeweils anderen Signalverlauf S, welcher gegenüber dem ranghöchsten Signalpeak nur niederrangige Signalpeaks aufweist, vorhandene Signalpeaks hinsichtlich des Vorliegens eines Störechos überprüft werden.
  • Neben den beschriebenen zwei Filtereinrichtungen F können die Sensoren 3 jeweils auch mehr als zwei Filtereinrichtungen F umfassen, sodass die jeweils rangniedrigeren Peaks entsprechend in den zwei oder mehr Signalverläufen überprüft werden, in denen nicht der ranghöchste Signalpeak liegt.
  • Alternativ zu einer Erzeugung der Signale 7, 9 als Frequenzrampen bzw. Chirps ist auch eine Erzeugung der Signale 7, 9 mittels eines Frequenzmultiplexverfahrens und/oder als zeitcodiertes Signal möglich. Auch in einem solchen Fall können auf die beschriebene Weise Störechos erkannt und gefiltert werden.
  • In Abhängigkeit der nicht als Störechos klassifizierten Signalpeaks kann zum Beispiel durch die Recheneinrichtung 4 eine eine Umgebung der Sensoreinrichtung bzw. des Fahrzeugs 1 beschreibende Umgebungsinformation ermittelt werden. Diese Umgebungsinformation kann beispielsweise zur Erzeugung einer Umgebungskarte herangezogen werden.
  • Zusätzlich oder alternativ dazu kann in Abhängigkeit der Umgebungsinformation beispielsweise wenigstens ein Aktor (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 1, insbesondere ein zur Längsführung und/oder Querführung ausgebildeter Aktor, beispielsweise ein Traktionsmotor und/oder ein Lenkaktor, angesteuert werden. Auf diese Weise kann insbesondere ein teilautomatisierter oder vollautomatisierter Fahrvorgang des Fahrzeugs 1, beispielsweise ein Einpark- oder Ausparkvorgang, durchgeführt werden.
  • Zusätzlich oder alternativ zu der Ansteuerung des wenigstens einen Aktors kann auch wenigstens eine Anzeigeeinrichtung des Fahrzeugs 1 in Abhängigkeit der auf Grundlage der nicht als Störechos klassifizierten Signalpeaks erzeugten Umgebungsinformation angesteuert werden. Auf diese Weise kann einem Fahrer des Fahrzeugs 1 beispielsweise eine Hilfsinformation zur Durchführung eines zumindest teilweise vom Fahrer gesteuerten Fahrvorgangs angezeigt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Sensoreinrichtung
    3
    Sensor
    4
    Recheneinrichtung
    5
    Erster Sensor
    6
    Zweiter Sensor
    7
    Signal
    8
    Objekt
    9
    Signal
    10
    Echo
    11
    Echo
    12
    Signalpeak
    13
    Signalpeak
    14
    Signalpeak
    15
    Signalpeak
    16
    Rauschniveau
    F
    Filtereinrichtung
    S
    Signalverlauf
    P
    Liste
    s
    Signalpeak

Claims (13)

  1. Verfahren zum Filtern von Störechos bei einer mehrere Sensoren (3) umfassenden Sensoreinrichtung (2), wobei die Sensoren (3) jeweils dazu ausgebildet sind, ein dem jeweiligen Sensor (3) zuordenbares Signal (7, 9) auszusenden und an einem in einer Entfernung zu dem Sensor (3) angeordneten Objekt (8) reflektierte Signale (7, 9) von zwei oder mehr der Sensoren (3) als Echos (10, 11) zu empfangen, wobei die Sensoren (3) jeweils mehrere Filtereinrichtungen (F) zur Trennung der empfangenen Echos (10, 11) in Abhängigkeit des das zugehörige Signal (7, 9) aussendenden Sensors (3) umfassen, wobei nach dem Empfang eines Echos (10, 11) in einem der Sensoren (3) aus den von mehreren der Filtereinrichtungen (F) des empfangenden Sensors (3) erzeugten Signalverläufen (S) jeweils vorhandene Signalpeaks (sj, 12 - 15) extrahiert werden, wobei den Signalpeaks (sj, 12 - 15) in Bezug zu wenigstens einer Signaleigenschaft jeweils ein Rang zugewiesen wird, wobei der Signalpeak (sj, 12 - 15) mit dem höchsten Rang als ein korrektes Echo bewertet wird und ein oder mehrere rangniedere Signalpeaks (sj, 12 - 15) aus den ein oder mehreren, nicht den ranghöchsten Signalpeak (sj, 12 - 15) enthaltenden Signalverläufen (S) in Abhängigkeit wenigstens eines Störechokriteriums ausgewertet werden, wobei das wenigstens eine Störechokriterium und/oder ein aus mehreren Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium erfüllende Signalpeaks (sj, 12 - 15) als Störechos verworfen werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Signaleigenschaft eine Amplitude der Signalpeaks (sj, 12 - 15) verwendet wird, wobei der Rang des Signalpeaks (sj, 12 - 15) mit steigender Amplitude zunimmt, und/oder dass als Signaleigenschaft eine Breite des Signalpeaks (sj, 12 - 15), insbesondere eine entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks (sj, 12 - 15), verwendet wird, wobei der Rang des Signalpeaks (sj, 12 - 15) mit abnehmender Breite des Signalpeaks (sj, 12 - 15) zunimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den Signalpeaks (sj, 12 - 15) jeweils eine die Entfernung zu dem Objekt (8) beschreibende Entfernungsinformation zugeordnet wird, wobei als ein Störechokriterium eine Entfernungsdifferenz zwischen der dem ranghöchsten Signalpeak (sj, 12 - 15) zugeordneten Entfernung und der einem auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak (sj, 12 - 15) zugeordneten Entfernung ermittelt wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn die Entfernungsdifferenz kleiner als ein vorgegebener Entfernungsgrenzwert ist.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Störechokriterium ein Amplitudenverhältnis und/oder eine Amplitudendifferenz zwischen einer einem auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak (sj, 12 - 15) zugeordneten Amplitude und einer dem ranghöchsten Signalpeak (sj, 12 - 15) zugeordneten Amplitude ermittelt wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn das Amplitudenverhältnis und/oder die Amplitudendifferenz kleiner als ein jeweils vorgegebener Amplitudengrenzwert ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Störechokriterium eine Verteilung von mehreren, rangniedrigeren Signalpeaks (sj, 12 - 15) in Bezug zu dem ranghöchsten Signalpeak (sj, 12 - 15) überprüft wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn die Verteilung einem vorgegebenen Muster entspricht.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Signalpeaks (sj, 12 - 15) jeweils eine entfernungsbezogene Breite des Signalpeaks (sj, 12 - 15) zugeordnet wird, wobei als ein Störechokriterium ein Überlappen zwischen dem ranghöchsten Signalpeak (sj, 12 - 15) und dem einen auszuwertenden, rangniedrigeren Signalpeak (sj, 12 - 15) überprüft wird, wobei das Störechokriterium erfüllt ist, wenn die Signalpeaks (sj, 12 - 15) zumindest teilweise überlappen.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus mehreren Störechokriterien gebildetes Gesamt-Störechokriterium ermittelt wird, wobei die Erfüllung der einzelnen Störechokriterien jeweils mit einem dem Störechokriterium zugeordneten Gewichtungsfaktor zu der Erfüllung des Gesamt-Störechokriteriums einfließt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung des Gesamt-Störechokriteriums mithilfe einer mittels maschinellem Lernen erzeugten Rechenvorschrift erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3) das ihnen jeweils zuordenbare Signal (7, 9) mittels eines Frequenzmultiplexverfahrens, als ein Chirp-Signal und/oder als ein zeitcodiertes Signal erzeugen.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrere als Ultraschallsensoren, Radarsensoren und/oder Lidarsensoren ausgebildete Sensoren (3) aufweisende Sensoreinrichtung (2) verwendet wird.
  11. Sensoreinrichtung umfassend mehrere Sensoren (3) und eine Recheneinrichtung (4), wobei die Sensoren (3) jeweils dazu ausgebildet sind, ein dem jeweiligen Sensor (3) zuordenbares Signal (7, 9) auszusenden und die an einem in einer Entfernung zu dem Sensor (3) angeordneten Objekt (8) reflektierten Signale (7, 9) von zwei oder mehr der Sensoren (3) als Echos (10, 11) zu empfangen, wobei die Sensoren (3) jeweils zwei oder mehr Filtereinrichtungen (F) zur Trennung der empfangenen Echos (10, 11) in Abhängigkeit des das zugehörige Signal (7, 9) aussendenden Sensors (3) umfassen, wobei die Recheneinrichtung (4) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  12. Fahrzeug umfassend eine Sensoreinrichtung (2) nach Anspruch 11.
  13. Computerprogramm, welches Instruktionen umfasst, die eine Recheneinrichtung dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen.
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DE102011086397A1 (de) 2010-11-15 2012-05-16 Semiconductor Components Industries, Llc Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Bilden derselben zur Korrelationserfassung
US20190339386A1 (en) 2018-05-07 2019-11-07 Texas Instruments Incorporated Time of flight and code signature detection for coded ultrasonic transmission

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