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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems und ein Ultraschallsystem, insbesondere ein Ultraschallsystem für ein Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Ultraschallsysteme für Fahrzeuge bekannt, welche beispielsweise für eine Bereitstellung von Park- und/oder Manövrierfunktionen der Fahrzeuge eingesetzt werden. Aufgrund von Verschmutzungen und/oder Niederschlägen im Bereich eines Sichtfeldes von Ultraschallsensoren der Ultraschallsysteme ist es möglich, dass sich eine Erfassungsleistung der Ultraschallsensoren verschlechtert oder dass die Ultraschallsensoren vollständig blind gegenüber ihrem Umfeld werden.
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Aus diesem Grund verfügen Ultraschallsysteme i. d. R. über eine Funktion zur Blindheitserkennung. In der Vergangenheit wurde zur Blindheitserkennung von Ultraschallsensoren vorwiegend ein Sensornachschwingen und/oder ein Vorhandensein von Echos bei temporär erhöhter Empfindlichkeit (Absenkung der Sensorkennlinie) und/oder eine Auswertung von Übersprechsignalen zwischen Sensoren ausgewertet.
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Bei moderneren Ultraschallsystemen wird häufig alternativ oder zusätzlich eine Impedanz eines Sensorwandlers fortwährend im Messbetrieb bestimmt und mit einem Referenzwert verglichen. Veränderungen hinsichtlich einer Impedanzcharakteristik werden hierbei als potentielle an einer Membran der Ultraschallsensoren anhaftenden Verschmutzung interpretiert. Für lose Beläge auf der Membran (z. B. Schnee), die zu keiner Impedanzveränderung aber zu einer Signaldämpfung führen, wird häufig ein relativer Vergleich von Bodenechos (also diffuse Reflexionen, welche durch einen Bodenbereich im Umfeld des Fahrzeugs erzeugt, welche auch Bodenclutter genannt werden) mit korrespondierenden Direktechos der jeweiligen Ultraschallsensoren für eine Blindheitserkennung herangezogen. Deutliche Reduzierungen des Bodenclutters, ausgehend von einem vordefinierten Erwartungswert, werden entsprechend als potentielle Sensorblindheit interpretiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems vorgeschlagen, wobei das Verfahren besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einem Ultraschallsystem für ein Fahrzeug einsetzbar ist. Ein solches Fahrzeug ist beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren stellvertretend im Zusammenhang mit einem Einsatz in einem solchen Fahrzeug beschrieben, ohne dadurch auf einen solchen Einsatzbereich eingeschränkt zu sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich beispielsweise auf Basis einer Auswerteeinheit ausführen, welche eingerichtet ist, ein das Verfahren realisierendes Computerprogramm auszuführen. Die Auswerteeinheit ist beispielsweise ein Bestandteil eines Ultraschallsteuergerätes des Ultraschallsystems, welches vorteilhaft informationstechnisch mit sämtlichen Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems verbunden ist. Auf diese Weise wird die Auswerteeinheit in die Lage versetzt, Messanforderungen an sämtliche oder einen Teil der Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems auszusenden und/oder Messsignale der jeweiligen Ultraschallsensoren zu empfangen, um diese weiterzuverarbeiten. Dies schließt explizit nicht aus, dass Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Ultraschallsensoren selbst ausgeführt werden, oder dass einer oder mehrere der Ultraschallsensoren die Aufgabe der zentralen Auswertung von Messsignalen usw. vollständig übernimmt.
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In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Ultraschallsignal mittels eines ersten Ultraschallsensors des Ultraschallsystems in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors ausgesendet. Der erste Ultraschallsensor ist beispielsweise ein in einem Frontbereich eines Fahrzeugs angeordneter Ultraschallsensor, welcher in Fahrtrichtung (d. h. in Hauptfahrtrichtung des Fahrzeugs, also in Vorwärtsrichtung) des Fahrzeugs nach vorne ausgerichtet ist, wobei beliebige hiervon abweichende Anordnungspositionen (z. B. im Heckbereich, an einer Seite des Fahrzeugs, usw.) ebenfalls möglich sind. Das Aussenden des Ultraschallsignals wird beispielsweise auf Basis einer Anforderung durch die Auswerteeinheit initiiert. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Aussenden des Ultraschallsignals auf Basis eines vordefinierten Sendemusters durch den ersten Ultraschallsensor selbst.
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In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den ersten Ultraschallsensor ein erstes Messsignal erzeugt, welches durch den ersten Ultraschallsensor empfangene erste Bodenechos (auch „Bodenclutter“ genannt) des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Unter Bodenechos sollen diejenigen diffusen Anteile des ausgesendeten Ultraschallsignals verstanden werden, die überwiegend durch eine Streuung des Ultraschallsignals an einer Bodenfläche im Umfeld des Ultraschallsystems erzeugt werden und auf diese Weise anteilig zu einem oder mehreren Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems zurückgeworfen werden. Typische, aber nicht einschränkende Entfernungen in denen Bodenechos erzeugt werden, liegen beispielsweise in einem Bereich von 0,5 m bis 2 m oder auch darüber hinaus. Diese Entfernungen sind u. a. abhängig von einer Einbauposition des Ultraschallsensors, von dessen vertikalem Öffnungswinkel, usw. Dabei ist es möglich, dass das erste Messsignal eine Vielzahl zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte aufweist, welche beispielsweise Abtastwerte repräsentieren, die innerhalb eines Erfassungszeitraums erfasst wurden, in dem Bodenechos nach dem Aussenden des korrespondierenden Ultraschallsignals zu erwarten sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das erste Messsignal einen oder mehrere stellvertretende Messwerte aufweist, die aus der Vielzahl von Abtastwerten eines solchen Erfassungszeitraums berechnet wurden. Beispielsweise kann das Messsignal einen einzelnen Messwert aufweisen, welcher eine Integration der einzelnen Abtastwerte des Erfassungszeitraums repräsentiert. Darüber hinaus sind beliebige weitere geeignete Verrechnungen einzelner Abtastwerte denkbar.
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In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines zweiten Ultraschallsensors des Ultraschallsystems ein zweites Messsignal erzeugt, welches durch den zweiten Ultraschallsensor empfangene zweite Bodenechos des durch den ersten Ultraschallsensor ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Diese zweiten Bodenechos werden auch Kreuzechos genannt, da diese durch das Sendesignal des benachbarten ersten Ultraschallsensors und nicht durch ein eigenes Sendesignal des zweiten Ultraschallsensors erzeugt werden. Hierfür ist der zweite Ultraschallsensor in einem Umfeld des ersten Ultraschallsensors angeordnet, in dem eine ausreichende Erfassung von Bodenechos möglich ist, welche durch das Ultraschallsignal des ersten Ultraschallsensors erzeugt werden. Allgemein gilt, dass die Sichtfelder des ersten Ultraschallsensors und des zweiten Ultraschallsensors eine ausreichend hohe Überlappung aufweisen müssen, um zuverlässige Ergebnisse mittels des Verfahrens zu erzielen. Dementsprechend spielt es keine Rolle, ob der erste Ultraschallsensor und der zweite Ultraschallsensor unmittelbar benachbarte Ultraschallsensoren sind, oder ob sie Ultraschallsensoren sind, zwischen denen einer oder mehrere weitere Ultraschallsensoren angeordnet sind, solange ein jeweiliger Kreuzechoempfang durch die beteiligten Ultraschallsensoren sichergestellt ist. Eine Anordnung der Ultraschallsensoren ist unter dieser Voraussetzung somit beliebig möglich (beispielsweise beliebig vertikal und/oder horizontal und/oder in der Tiefe zueinander versetzt angeordnet). Das zweite Messsignal wird vorzugsweise auf gleiche Weise wie das erste Messsignal erzeugt, weshalb auf vorstehende Ausführungen zum ersten Messsignal verwiesen wird.
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In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das erste Messsignal und das zweite Messsignal, d. h., deren jeweilige Messwerte normiert, um eine Vergleichbarkeit zwischen den Messsignalen herzustellen und/oder um einen Blindheitsgrad jeweiliger Ultraschallsensoren zu quantifizieren. Mit anderen Worten erfolgt die Normierung bevorzugt derart, dass das erste Messsignal und das zweite Messsignal in einem Fall, in dem das Sichtfeld der beiden Ultraschallsensoren nicht durch eine Verschmutzung o. ä. beeinträchtigt ist (d. h., in einem Fall, in dem keine verschmutzungsbedinge Dämpfung der empfangenen Bodenechos vorliegt), nach der Normierung eine sehr hohe Ähnlichkeit aufweisen. Vorteilhaft erfolgt diese Normierung mittels der oben vorgeschlagenen Auswerteeinheit, in welcher die ersten und zweiten Messsignale von den Ultraschallsensoren empfangen und zwischengespeichert werden können.
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In einem fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal ermittelt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Messsignale bzw. die jeweiligen Messwerte der Messsignale im nicht blinden bzw. sichtbeeinträchtigten Zustand der Ultraschallsensoren durch die Normierung eine hohe Ähnlichkeit zueinander aufweisen und somit eine Blindheit identifiziert werden kann, wenn ein Messsignal signifikante Abweichungen vom jeweils anderen Messsignal aufweist. Signifikante Abweichungen liegen beispielsweise dann vor, wenn ein Betrag einer Differenz aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal einen vordefinierten Blindheitsschwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich zur einfachen Klassifizierung jeweiliger Sensoren in die Zustände „blind“ oder „nicht blind“ ist es erfindungsgemäß auch möglich, unterschiedliche Blindheitsgrade der jeweiligen Ultraschallsensoren im fünften Schritt und/oder in einem nachgelagerten Schritt zu ermitteln.
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Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch dann vorteilhaft anwendbar ist, wenn mehrere Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems eingerichtet sind, gleichzeitig voneinander unterscheidbare Ultraschallsignale auszusenden. Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in einem solchen Fall bevorzugt mehrfach (z. B. parallel und/oder quasi-parallel), wobei jeweils unterschiedliche Ultraschallsensoren gemäß dem Verfahren als erster Ultraschallsensor betrachtet werden. Eine Unterscheidbarkeit gleichzeitig ausgesendeter Ultraschallsignale mehrere Sender lässt sich u. a. auf Basis eines Code-Multiplexverfahrens und/oder eines Frequenzmultiplexverfahrens sicherstellen.
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Neben dem Vorteil einer besonders zuverlässigen Erkennung und/oder Quantifizierung einer potentiell vorliegenden Blindheit der Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems aufgrund der Einbeziehung von Kreuzechos, die durch aktuell nicht sendende Ultraschallsensoren empfangen werden, bietet die vorliegende Erfindung zusätzlich den Vorteil einer besonders schnellen Erkennung einer vorliegenden Blindheit, wodurch nachgelagerte Systeme (z. B. Fahrerassistenzsysteme und/oder autonome Fahrsysteme, usw.) des Fahrzeugs entsprechend frühzeitig Maßnahmen zum Umgang mit einer vorhandenen Blindheit einleiten können. Dadurch lässt u. a. eine Sicherheit beim Betrieb des Fahrzeugs erhöhen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass durch die Normierung der Messsignale eine weitgehende Unabhängigkeit des Ergebnisses des Verfahrens von jeweiligen Boden- bzw. Fahrbahneigenschaften erzielt wird.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden durch das Normieren Abweichungen hinsichtlich jeweiliger Ausrichtungen des ersten und zweiten Ultraschallsensors (d. h., Abweichungen hinsichtlich jeweiliger Abstrahl- und/oder Empfangswinkel) und/oder hinsichtlich jeweiliger Anordnungspositionen (z. B. Höhenabweichungen am Fahrzeug, usw.) des ersten und zweiten Ultraschallsensors kompensiert. Alternativ oder zusätzlich werden durch das Normieren Abweichungen hinsichtlich jeweiliger geometrische Dämpfungen und/oder Schallaufwege der Ultraschallsensoren kompensiert. Unterschiedliche Schalllaufwege wirken sich beispielsweise dadurch aus, dass das durch den ersten Ultraschallsensor ausgesendete Ultraschallsignal eine potentiell vorhandene Verschmutzung am ersten Ultraschallsensor zweimal durchläuft (beim Senden und beim Empfangen der Bodenechos des Ultraschallsignals) und damit eine stärkere Dämpfung erfährt, als die im zweiten Ultraschallsensor empfangene Bodenechos. Weiter alternativ oder zusätzlich werden durch das Normieren Abweichungen hinsichtlich technischer Eigenschaften (z. B. aufgrund von Herstellungstoleranzen gleicher Sensoren und/oder aufgrund einer Verwendung unterschiedlich ausgeprägter Sensoren und/oder unterschiedlichen Übertragungsfunktionen der Ultraschallsensoren, usw.) des ersten Ultraschallsensors und des zweiten Ultraschallsensors kompensiert.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird beim Ermitteln der Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors ein Grad der Blindheit und/oder der Transmissivität (d. h., ein Grad der Durchlässigkeit von Ultraschallsignalen aus dem Ultraschallsensor in ein Umfeld des Ultraschallsensors oder umgekehrt) des jeweiligen Ultraschallsensors quantifiziert, indem die durch die Messsignale repräsentierten Signalwerte auf die Signalwerte desjenigen Ultraschallsensors normiert werden, welcher das Ultraschallsignal ausgesendet hat und/oder den betragsmäßig höchsten Signalwert innerhalb des Messsignals aufweist. Insbesondere durch die Normierung auf den betragsmäßig höchsten Signalwert lässt sich ein Einfluss unterschiedlicher Fahrbahneigenschaften und/oder sonstiger im Wesentlichen einheitlich auf die unterschiedlichen Ultraschallsensoren einwirkender Einflüsse zumindest teilweise eliminieren, wodurch ein Grad der Blindheit und/oder der Transmissivität auf Basis der resultierenden Signalwerte unmittelbar und mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden kann.
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Vorteilhaft wird in Abhängigkeit des ermittelten Grades der Blindheit und/oder der Transmissivität eine Reichweite der jeweiligen Ultraschallsensoren ermittelt und/oder eine abgestufte Fehlerbehandlung und/oder Systemdegradation ausgeführt. Hieraus ergibt sich der besondere Vorteil, dass verschmutzte Ultraschallsensoren im Rahmen ihrer aktuellen Reichweite weiterbetrieben werden können und nicht deaktiviert und/oder von der Verarbeitung ausgeschlossen werden müssen. Zudem kann in Abhängigkeit einer jeweiligen verfügbaren Reichweite der Ultraschallsensoren eine gezielte Fehlerbehandlung durchgeführt werden, wodurch beispielsweise eine höhere Verfügbarkeit durch das erfindungsgemäße Ultraschallsystem bereitgestellt werden kann.
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Vorzugsweise wir das erfindungsgemäße Verfahren unter zusätzlicher Einbeziehung wenigstens eines dritten Messsignals wenigstens eines dritten Ultraschallsensors ausgeführt, wobei ein Sichtfeld des dritten Ultraschallsensors eine ausreichende Überlappung mit dem Sichtfeld des ersten und/oder des zweiten Ultraschallsensors aufweist. Die Verarbeitung des dritten Messsignals erfolgt vorzugsweise analog zur Verarbeitung des ersten und des zweiten Messsignals, sodass ein Vergleich zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Messsignal ermöglicht wird, um auf dessen Basis eine Blindheit der beteiligten Ultraschallsensoren zu ermitteln. Der erste, der zweite und der dritte Ultraschallsensor sind beispielsweise in vordefinierten Abständen zueinander im Bereich einer Frontschürze eines Fahrzeugs angeordnet. Weiter bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren aus Basis weiterer Ultraschallsensoren ausgeführt, deren Messsignale ebenfalls in das Ergebnis des Verfahrens mit einfließen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren nur dann ausgeführt und/oder ein Ergebnis des Verfahrens nur dann als zuverlässig klassifiziert, wenn in den Bodenechos enthaltene Störsignale unterhalb eines vordefinierten Schwellenwertes liegen, wobei die Störsignale insbesondere durch Rauschen und/oder durch sich im Entfernungsbereich der Bodenechos befindende Direktechos von Objekten im Umfeld der Ultraschallsensoren verursacht werden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch bewerkstelligen, dass eine Anzahl und/oder eine jeweilige Höhe von Direktechos im Entfernungsbereich der Bodenechos ermittelt werden, und diese mit jeweils korrespondierenden Schwellenwerten abgeglichen werden. Alternativ oder zusätzlich wird das Verfahren nur dann ausgeführt und/oder ein Ergebnis des Verfahrens nur dann als zuverlässig klassifiziert, wenn vordefinierte Erwartungswerte für zusätzlich zu den Bodenechos empfangene Direktechos (vorzugsweise Direktechos, die sich außerhalb des Bodenechobereichs befinden) eingehalten werden und/oder das Ergebnis mittels wenigstens eines weiteren Messsignals wenigstens eines weiteren Ultraschallsensors erfolgreich plausibilisiert wurde. Die Erwartungswerte hinsichtlich der Direktechos beziehen sich beispielsweise auf eine bestimmte Mindestanzahl und/oder eine bestimmte Entfernung, in der typischerweise Direktechos im Umfeld des Ultraschallsystems erzeugt werden. In einem Fall, in dem solche Direktechos nicht oder nur mit sehr geringer Amplitude durch einen oder mehrere Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems erfasst werden, kann mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von einer Verschmutzung/Blindheit der jeweiligen Ultraschallsensoren ausgegangen werden. Das Plausibilisieren mittels wenigstens eines weiteren Ultraschallsensors lässt sich besonders vorteilhaft mittels eines oder mehrerer Ultraschallsensoren ausführen, deren Sichtfeld keine Überlappung mit dem ersten und zweiten (und ggf. dritten oder weiteren) Ultraschallsensoren aufweist. Beispielsweise sind diese zum Plausibilisieren des Verfahrens verwendeten Ultraschallsensoren in einem Heckbereich des Fahrzeugs mit einer Ausrichtung entgegen der Fahrtrichtung angeordnet, während der ersten und zweite Ultraschallsensor usw. in einem Frontbereich des Fahrzeugs mit einer Ausrichtung in Fahrtrichtung angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine Wahrscheinlichkeit einer im Wesentlichen einheitlichen Verschmutzung aller beteiligter Ultraschallsensoren reduziert, sodass solche im Heckbereich angeordneten Ultraschallsensoren besonders vorteilhaft zum Plausibilisieren des Verfahrens verwendet werden können, insbesondere dann, wenn die im Frontbereich angeordneten Ultraschallsensoren eine im Wesentlichen einheitliche Blindheit aufweisen und somit keine zuverlässige Blindheitserkennung auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen (da im Wesentlichen keine Unterschiede in den jeweiligen Messsignalen vorzufinden sind, die für den erfindungsgemäßen Messsignalvergleich erforderlich sind).
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Vorteilhaft wird das Ergebnis des Verfahrens mittels eines Ergebnisses eines abweichenden Verfahrens zur Blindheitserkennung plausibilisiert und/oder verrechnet, bei welchem eine Impedanz eines jeweiligen Wandlers der jeweiligen Ultraschallsensoren und/oder ein Verhältnis von Bodenechos zu Direktechos der jeweiligen Ultraschallsensoren ermittelt wird. Diese beiden abweichenden Verfahren werden vorzugsweise gemäß aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren umgesetzt, welche parallel zur erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden. Durch die Verrechnung und/oder Plausibilisierung des Ergebnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Ergebnis aus wenigstens einem bekannten Verfahren zur Blindheitserkennung, lässt sich eine besonders hohe Zuverlässigkeit für die Blindheitserkennung von Ultraschallsensoren erzielen.
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Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Ermitteln der Blindheit der jeweiligen Ultraschallsensoren auf Basis mehrfacher Messungen durch die Ultraschallsensoren (d. h., mehrmaliges Messen mittels des ersten Ultraschallsensors und mittels des zweiten Ultraschallsensors in den jeweiligen Verfahrensschritten), deren jeweilige Ergebnisse miteinander verrechnet werden. Ein Gesamtergebnis lässt sich beispielsweise durch eine Mehrheitsentscheidung aus den jeweiligen Einzelergebnissen berechnen. Hierdurch lassen sich einzelne Fehlmessungen und/oder Messungen unter ungünstigen Randbedingungen herausfiltern, sodass ein entsprechend robusteres Gesamtergebnis erzielt wird. Dies lässt sich insbesondere auch auf den ermittelten Grad einer vorhandenen Blindheit und/oder einer Transmissivität anwenden. Ungünstige Randbedingungen, welche hierdurch kompensierbar sind, sind beispielsweise ungleichmäßige Bodenbeläge, welche für unterschiedliche Ultraschallsensoren ungleiche Bodenechos erzeugen können und/oder Pfützen auf der Fahrbahn, welche nur einen Teil der Bodenechos der beteiligten Ultraschallsensoren beeinflussen, usw.
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Weiter vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren mehrfach ausgeführt, während die Zuweisung, welcher der Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems die Funktion des sendenden Ultraschallsensors übernimmt, während der mehrfachen Ausführung des Verfahrens gemäß einem vordefinierten Sendemuster angepasst wird. Mittels eines solchen „Rotationsverfahrens“ für das Senden des Ultraschallsignals lässt sich eine Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöhen, da ggf. ungünstige Sende-/Empfangskonstellationen bei bestimmten Festlegungen von Sendern und Empfängern auf diese Weise erkannt und/oder kompensiert werden können.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallsystem, insbesondere ein Ultraschallsystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches wenigstens einen ersten Ultraschallsensor, wenigstens einen zweiten Ultraschallsensor und eine Auswerteeinheit aufweist. Die Auswerteeinheit ist beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet und vorteilhaft ein Bestandteil eines zentralen Ultraschallsteuergerätes oder eine eigenständige Komponente. Der erste Ultraschallsensor ist eingerichtet, ein Ultraschallsignal in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors auszusenden und ein erstes Messsignal zu erzeugen, welches durch den ersten Sensor empfangene erste Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Der zweite Ultraschallsensor ist eingerichtet, ein zweites Messsignal zu erzeugen, welches durch den zweiten Sensor des Ultraschallsystems empfangene zweite Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, das erste Messsignal und das zweite Messsignal zu normieren und eine Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal zu ermitteln. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgenmäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems; und
- 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschallsystems in Verbindung mit einem Fahrzeug.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgenmäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems. Das Ultraschallsystem ist hier beispielhaft ein Ultraschallsystem für ein Fahrzeug, welches für eine Umfelderfassung des Fahrzeugs eingesetzt wird.
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Ausgehend von einem Startknoten 90 beginnt das Verfahren mit der Ausführung des Schrittes 100, in dem mittels eines ersten Ultraschallsensors des Ultraschallsystems ein Ultraschallsignal in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors ausgesendet wird.
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Im Schritt 200 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den ersten Ultraschallsensor ein erstes Messsignal erzeugt, welches durch den ersten Ultraschallsensor empfangene erste Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert.
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Im Schritt 300 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch einen zweiten Ultraschallsensor des Ultraschallsystems ein zweites Messsignal erzeugt, welches durch den zweiten Ultraschallsensor des Ultraschallsystems empfangene zweite Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert.
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Der erste Ultraschallsensor und der zweite Ultraschallsensor sind hier jeweils in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet und ihre jeweiligen Sichtfelder, die beide in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind, weisen eine vordefinierte Überlappung auf, sodass durch einen der Ultraschallsensoren ausgesendeten Ultraschallsignale durch den jeweils anderen Ultraschallsensor anteilig in Form von Echos der Ultraschallsignale empfangen werden können.
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Im Schritt 350 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird überprüft, ob in den jeweiligen Bodenechos enthaltene Störsignale unterhalb eines vordefinierten Schwellenwertes liegen, wobei die Störsignale durch Rauschen und/oder durch sich im Entfernungsbereich der Bodenechos befindende Direktechos verursacht werden. Für den Fall, dass die Störsignale den Schwellenwert erreichen oder überschreiten, wird der aktuelle Durchlauf des Verfahrens im Endknoten 800 beendet, da eine erforderliche Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der Höhe der Störsignale nicht sichergestellt werden kann.
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Für den Fall, dass die Störsignale unterhalb des Schwellenwertes liegen, werden das erste Messsignal und das zweite Messsignal im Schritt 400 des erfindungsgemäßen Verfahrens normiert. Durch die Normierung werden unterschiedliche Ausrichtungen, Anordnungspositionen, geometrische Dämpfungen, Schallaufwege und technischer Eigenschaften des ersten Ultraschallsensors und des zweiten Ultraschallsensors kompensiert, um eine Vergleichbarkeit des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals herzustellen.
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Im Schritt 450 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine weitere Normierung der beiden Messsignale, indem die durch die Messsignale repräsentierten Signalwerte auf die Signalwerte desjenigen Ultraschallsensors normiert werden, welcher den betragsmäßig höchsten Signalwert innerhalb des Messsignals aufweist. Hierdurch wird eine Quantifizierbarkeit einer nachfolgend zu ermittelnden Blindheit der Ultraschallsensoren ermöglicht, da durch die weitere Normierung eine von Umweltbedingungen unabhängige Bewertung der Messsignale ermöglicht wird. Solche Umweltbedingungen sind insbesondere unterschiedliche Oberflächeneigenschaften einer Fahrbahn des Fahrzeugs, welche zu unterschiedlichen Ausprägungen der Bodenechos führen können. Ein Betrag der jeweiligen Signalwerte liegt hier nach der Normierung entsprechend zwischen Werten von null und eins.
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Im Schritt 500 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal ermittelt. In einem Fall, in dem beispielsweise ein betragsmäßig höchster Signalwert im ersten Messsignal einem Wert von eins entspricht und ein betragsmäßig höchster Signalwert im zweiten Messsignal einem Wert von 0,5 entspricht, wird für den zweiten Ultraschallsensor eine vorliegende Blindheit ermittelt, welche durch eine 50%ige Transmissivität des zweiten Ultraschallsensors beim Empfangen des Ultraschallsignals repräsentiert wird.
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Im Schritt 550 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das vorstehende Ergebnis bezüglich der Transmissivität des zweiten Ultraschallsensors mittels eines herkömmlichen Verfahrens plausibilisiert, bei welchem Impedanzen der Wandler der jeweiligen Ultraschallsensoren ermittelt und bewertet werden.
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Im Schritt 600 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird überprüft, ob die Plausibilisierung der Blindheit des zweiten Ultraschallsensors auf Basis der Impedanzbewertung erfolgreich war. Zudem wird in diesem Schritt überprüft, ob ein Zähler, welcher eine mehrfache Ausführung der erfindungsgemäßen Blindheitsermittlung zählt, einen vordefinierten Endwert erreicht hat, welcher hier einem Wert von drei entspricht. Durch die mehrfachen Durchläufe des Verfahrens und durch eine Verrechnung (mittels Mehrheitsentscheidung) der dabei erzeugten Einzelergebnisse zu einem Gesamtergebnis, wird eine Filterung potentiell auftretender kurzzeitiger Störungen (z. B. durch wechselnde Straßenbeläge und/oder Pfützen usw. auf der Fahrbahn) erzielt, sodass ein Gesamtergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens eine höhere Zuverlässigkeit aufweist.
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Für den Fall, dass der aktuelle Zählerwert den vordefinierten Endwert noch nicht erreicht hat, wird das Verfahren im Schritt 100 fortgesetzt.
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Für den Fall, dass sowohl die Plausibilisierung im Schritt 550 erfolgreich war, als auch der Endwert des Zählers erreicht wurde, wird im Schritt 700 des erfindungsgemäßen Verfahrens das Gesamtergebnis für das Ermitteln der Blindheit der Ultraschallsensoren im Fahrzeug ausgegeben.
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Das Gesamtergebnis wird hier beispielsweise verwendet, um auf Basis der aktuellen Transmissivität der jeweiligen Ultraschallsensoren eine aktuelle Reichweite der jeweiligen Ultraschallsensoren zu ermitteln. Da der zweite Ultraschallsensor eine reduzierte Transmissivität in Höhe von 50% aufweist, wird eine entsprechend geringere Reichweite für den zweiten Ultraschallsensor als für den ersten Ultraschallsensor ermittelt.
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Aufgrund der Quantifizierbarkeit der Blindheit und/der Transmissivität und/oder Reichweite der jeweiligen Ultraschallsensoren wird eine höhere Verfügbarkeit des Ultraschallsystems im Fahrzeug sichergestellt, da eine an die reduzierte Reichweite des zweiten Ultraschallsensors angepasste Fahrzeugfunktion weiter aufrechterhalten werden kann.
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Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren in aufeinanderfolgenden Durchläufen derart ausgeführt, dass die Funktion des sendenden Ultraschallsensors in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Sendemuster variiert wird.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschallsystems in Verbindung mit einem Fahrzeug.
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Das Ultraschallsystem weist einen ersten Ultraschallsensor 10, einen zweiten Ultraschallsensor 20 und einen dritten Ultraschallsensor 25 auf, welche jeweils in einem Frontbereich des Fahrzeugs mit jeweils überlappenden Sichtfeldern angeordnet sind.
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Ferner weist das Ultraschallsystem einen vierten Ultraschallsensor 27, einen fünften Ultraschallsensor 28 und einen sechsten Ultraschallsensor 29 auf, welche jeweils im Heckbereich des Fahrzeugs mit jeweils überlappenden Sichtfeldern angeordnet sind.
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Sämtliche Ultraschallsensoren 10, 20, 25, 27, 28, 29 sind informationstechnisch mit einer als ASIC ausgebildeten Auswerteeinheit 50 verbunden, welche eine zentrale Komponente des Ultraschallsystems darstellt.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Ultraschallsensoren beliebig abweichen kann und dass besonders vorteilhaft beispielsweise sechs vordere Ultraschallsensoren und/oder sechs hintere Ultraschallsensoren eingesetzt werden können.
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Während sich das Fahrzeug entlang einer Fahrbahn 60 bewegt, führt die Auswerteeinheit 50 das vorstehend beschrieben erfindungsgemäße Verfahren aus, wobei der erste Ultraschallsensor 10 ein Ultraschallsignal 30 aussendet, welches beim Auftreffen auf die Fahrbahn 60 in unterschiedliche Richtungen gestreut wird. Die gestrichelte Linie in 1 repräsentiert einer Entfernung zu den Ultraschallsensoren 10, 20, 25 aus welcher ein besonders hoher Anteil von Bodenechos 40, 45, 47 zu erwarten ist. Es versteht sich, dass Bodenechos 40, 45, 47 auch aus kürzeren Entfernungen und/oder längeren Entfernungen empfangen werden können. Jeweilige gestreute Anteile des Ultraschallsignals 30 werden in Form von ersten Bodenechos 40, zweiten Bodenechos 45 und dritten Bodenechos 47 zu den jeweiligen Ultraschallsensoren 20, 25, 27 zurückgeworfen.
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Aufgrund einer im Sichtfeld des zweiten Ultraschallsensors 20 vorliegenden Verschmutzung 70 am zweiten Ultraschallsensor 20, wird das zweite Bodenecho 45 mit einer entsprechend höheren Dämpfung im zweiten Ultraschallsensor 20 empfangen, als die Bodenechos 45, 47 in den jeweiligen anderen Ultraschallsensoren 10, 25. Auf Basis dieser unterschiedlichen Dämpfungen wird ein Grad einer Blindheit des zweiten Ultraschallsensors 20 mittels der Auswerteeinheit 50 ermittelt.
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In einem Fall, in dem sämtliche vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 eine im Wesentlichen einheitliche Verschmutzung 70 aufweisen, auf deren Basis keine abweichenden Dämpfungen ermittelt werden können, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das erfindungsgemäße Verfahren für die hinteren Ultraschallsensoren 27, 28, 29 unabhängig von den vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 parallel durchgeführt wird, sodass auf Basis eines Vergleichs der jeweiligen Messsignale zwischen vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 und hinteren Ultraschallsensoren 27, 28, 29 eine gleichmäßige Verschmutzung 70 der vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 ermittelt und berücksichtigt werden kann.
