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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsensorsystem zur Überwachung eines Umfelds eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Ultraschallsensoreinheit.
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Im Bereich der Parkassistenzsysteme für Fahrzeuge finden Ultraschallsensorsysteme zur Erfassung der Fahrzeugumgebung weite Verbreitung. Ein Ultraschallsensorsystem nach dem Stand der Technik arbeitet typischerweise nach dem Puls-Echo-Prinzip. Ein elektrisches Signal regt den Ultraschallsensor als Wandler an seiner Membran zu Schwingungen an, die als Ultraschall abgestrahlt werden. Der Ultraschall breitet sich in der Luft aus, bis er auf ein Objekt in der Umgebung trifft. Die Oberfläche des Objektes reflektiert den Ultraschall, dabei kommt es zu einer Rückstreuung in Richtung des Ultraschallsensors. Trifft der rückgestreute Ultraschall auf die Membran des Ultraschallsensors, so setzt er diese in Schwingungen und es entsteht am Piezoelement ein elektrisches Signal, welches vom Ultraschallsensorsystem ausgewertet werden kann. Hierbei kann die Laufzeit des Ultraschalls vom Aussenden bis zur Rückkehr gemessen werden. Mit Hilfe der bekannten Ultraschallausbreitungsgeschwindigkeit kann daraus die Entfernung vom Ultraschallsensor zum rückstreuenden Objekt ermittelt werden, um wiederum entsprechend Parklücken vermessen und Hindernisse erkennen zu können. Des Weiteren sind Spracherkennungssysteme für den Fahrzeuginnenraum bekannt, um die Navigation, das Entertainmentsystem, Assistenzsysteme etc. zu steuern. Dabei wird die menschliche Sprache durch ein Mikrofon innerhalb des Fahrzeugs oder durch das Handy des Nutzers aufgenommen. Eine Software analysiert die Sprache nach relevanten Befehlen und setzt diese dann entsprechend um. Für einige Funktionen macht es jedoch auch Sinn die Sprachbefehle auch außerhalb des Fahrzeugs zu geben. Mikrofone im Außenbereich des Fahrzeugs anzubringen, kostet aber Geld und die langfristige Funktion sicherzustellen, ist eine Herausforderung aufgrund der extremen Randbedingungen wie beispielsweise Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen. Eine Bedienung der Funktionen über das Handy ist dagegen nicht immer möglich bzw. erfordert zusätzlichen Aufwand durch den Nutzer.
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Diese genannten Probleme sollen durch die Erfindung gelöst werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsensorsystem zur Überwachung eines Umfelds eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens eine Ultraschallsensoreinheit. Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, mittels der Ultraschallsensoreinheit Ultraschallsignale auszusenden und zugehörige Ultraschallechosignale zu empfangen, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, zusätzlich ein Schallsignal in einem Frequenzbereich der menschlichen Stimme, insbesondere zwischen 20Hz und 20kHz, besonders bevorzugt zwischen 100Hz und 2Khz, mittels der Ultraschallsensoreinheit zu erfassen und in Abhängigkeit vom erfassten Schallsignal ein Ansteuersignal zu erzeugen und auszugeben. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Möglichkeit zur Sprachsteuerung bestimmter Fahrzeug-Funktionen von außerhalb des Fahrzeuges geschaffen ist, ohne dass zusätzlich zu der typischerweise bereits vorhandenen Ultraschallsensoreinheit ein extra Mikrofon im Außenbereich des Fahrzeugs angeordnet werden muss und ohne dass ein Mobiltelefon zur Steuerung dieser Fahrzeug-Funktion herangezogen werden muss. Hierdurch können entsprechend Kosten für das Gesamtsystem gering gehalten werden und zudem kann die Funktionssteuerung für den Nutzer vereinfacht werden.
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Das Fahrzeug kann beispielsweise ein PKW, ein LKW oder auch ein insbesondere motorisiertes Zweirad sein.
Als Umfeld des Fahrzeugs kann alles außerhalb der eigentlichen Fahrzeuggeometrie verstanden werden, beispielsweise ein Parkraumraum oder auch eine Straße, welche das Fahrzeug entsprechend umgibt.
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Die Ultraschallsensoreinheit kann insbesondere einen Ultraschallsendeempfänger aufweisen, welcher zum Aussenden von Ultraschallsignalen bzw. Empfangen von Ultraschallechosignalen dient. Die heutigen Ultraschallsysteme zur Fahrzeug-Umfeldsensierung verwenden typischerweise ein Ultraschallsignal mit einer Frequenz von circa 48 kHz. Die Ultraschallsensoreinheit wird hierbei nun zusätzlich dazu benutzt, um die Sprachaussagen der Nutzer des Fahrzeugs und/oder eines Fahrzeugbesitzers zu erfassen und anschließend das hierbei erfasste Schallsignal entsprechend beispielsweise von einer Verarbeitungseinheit des Ultraschallsensorsystem auszuwerten. Der Sensor sollte hierbei entsprechend ausgelegt sein, sodass entsprechende Signale auch in einem Frequenzbereich der menschlichen Stimme, insbesondere zwischen 20Hz und 20kHz, besonders bevorzugt zwischen 100Hz und 2Khz, erfassbar sind. Der Bereich zwischen 2Hz und 20Khz definiert hierbei typischerweise den Frequenzbereich des menschlichen Gehörs. Der Bereich zwischen 100Hz und 2Khz definiert dagegen typischerweise den Frequenzbereich, welchen die menschliche Sprache nutzt.
Das Ultraschallsensorsystem kann des Weiteren zur Signalverarbeitung und Weiterverteilung eine Verarbeitungseinheit aufweisen, welche beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltet sein und entsprechende Rechen- und Speichermittel aufweisen kann. Die Verarbeitungseinheit kann entsprechend auch dazu dienen, das erfasste Schallsignal zu untersuchen und basierend darauf das Ansteuersignal zu erzeugen.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ansteuersignal dazu geeignet ist, einen das Fahrzeug betreffenden Vorgang anzustoßen. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, eine Fahrzeug-Funktionssteuerung in Abhängigkeit vom erfassten Schallsignal umzusetzen, falls dies beispielsweise einen entsprechenden Sprachbefehl enthält und/oder ein vorgegebenes Sprachmuster aufweist.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Vorgang einen Parkvorgang des Fahrzeugs und/oder einen Öffnungs- und/oder Schließvorgang eines Kofferraums und/oder einer Tür des Fahrzeugs und/oder einen Schaltvorgang eines Lichts des Fahrzeugs und/oder eine Betätigung einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs umfasst.
Vorteilhaft ist hierbei, dass diese Fahrzeug-Funktionen besonders dazu geeignet sind, von außerhalb des Fahrzeugs gesteuert zu werden, um den Nutzer des Fahrzeugs entsprechenden Bedienkomfort bieten zu können.
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So kann der Nutzer das Fahrzeug beispielsweise von außerhalb dazu bringen, ein- und/oder auszuparken, den Kofferraum und/oder entsprechende Türen zu öffnen bzw. zu schließen, ein Fahrzeuglicht an- und/oder auszuschalten oder auch eine Anhängerkupplung ein- oder auszufahren. Insbesondere kann der Sprachbefehl für den Öffnungsvorgang auch zusätzlich zu einem bereits vorhandenen Sicherheitskonzept, beispielsweise einem keyless-entry-Vorgang, erfolgen, um hierdurch eine zusätzliche Kontrolle zu haben, wobei dies insbesondere genutzt werden kann, wenn zuvor das Schallsignal mit einem vorgegebenen Sprachmuster verglichen wird. Denkbar wären hierbei auch weitere Fahrzeug-Funktionen wie beispielsweise aktivieren oder deaktivieren von Alarmsystemen des Fahrzeugs oder aktivieren der Hupe des Fahrzeugs.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, das erfasste Schallsignal mit wenigstens einem vorgegebenen Sprachbefehl zu vergleichen und in Abhängigkeit davon das Ansteuersignal zu erzeugen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass entsprechende Sprachbefehle vorgegebenen werden können, welche eine entsprechende Fahrzeug-Funktion aktivieren sollen. Hierdurch kann das Ultraschallsensorsystem bestimmen, welche der Fahrzeug-Funktionen durch den Nutzer gewünscht sind.
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Als Sprachbefehl ist hierbei eine Aussage des Nutzers bzw. Besitzers des Fahrzeugs zu verstehen, welche einen entsprechenden Befehl beinhaltet, den das Fahrzeug umsetzen soll. Hierbei kann bei der Auswertung beispielsweise eine Filterung des Schallsignals nach entsprechenden Sprachbefehlen erfolgen.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, das erfasste Schallsignal mit wenigstens einem vorgegebenen Sprachmuster zu vergleichen und das Ansteuersignal nur bei einer zumindest teilweisen Übereinstimmung zwischen Sprachmuster und Schallsignal auszugeben.
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch den Vergleich zwischen Sprachmuster und Nutzer eine Autorisierung des Sprechenden erfolgen kann und hierdurch eine Stimmerkennung durchgeführt werden kann. Dabei kann das vorgegebene Sprachmuster beispielsweise von einem Nutzer stammen, welcher das Fahrzeug führen darf, oder vom eigentlich Besitzer des Fahrzeugs. Zudem ist es auch denkbar eine Vielzahl an zulässigen Sprachmuster zu hinterlegen, um beispielsweise mehreren Nutzern die Möglichkeit der Sprachsteuerung gleichzeitig zu geben.
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So kann insbesondere beispielsweise die Verarbeitungseinheit des Ultraschallsensorsystems die erfasste Sprachaussage analysieren und die Stimme des Nutzers bzw. Fahrzeugbesitzers von denen anderer Personen über die Sprachsignatur unterscheiden. Hierfür kann, beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Ultraschallsensorsystems oder der entsprechenden Sprachsteuerungsfunktion, ein Training durchgeführt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ultraschallsensorsystem eine Speichereinheit aufweist, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sprachmuster und/oder einen Sprachbefehl in der Speichereinheit abzuspeichern und als vorgegebenes Sprachmuster und/oder vorgegebenen Sprachbefehl für einen nachfolgenden Vergleich mit dem erfassten Schallsignal bereitzustellen. Vorteil ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, ein entsprechendes Sprachmuster und/oder einen entsprechenden Sprachbefehl dem Ultraschallsensorsystem, und insbesondere dessen Verarbeitungseinheit, für einen entsprechenden Vergleich mit dem erfassten Schallsignal bereitzustellen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, aufweisend ein erfindungsgemäßes Ultraschallsensorsystem. Hierbei ist das Ultraschallsensorsystem mechanisch fest insbesondere an einer Außenfläche des Fahrzeugs angeordnet.
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Vorteil ist hierbei, dass das Ultraschallsensorsystem auf vorhandene Fahrzeugkomponenten zurückgreifen kann, um gewünschte Fahrzeug-Funktion umzusetzen. Dies führt dazu, dass das Ultraschallsensorsystem wie bisher üblich ausgestaltet sein kann und hierdurch kostengünstig bleibt.
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Zeichnungen
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- 1 zeigt in schematischer Form ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fahrzeug unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems zur Überwachung eines Umfeld des Fahrzeugs.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt in schematischer Form ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fahrzeug unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems zur Überwachung eines Umfeld des Fahrzeugs.
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Dargestellt ist in schematischer Seitansicht ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fahrzeug 100, z. B. ein Personenkraftwagen, welches mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems 10 ausgebildet ist. Hierbei ist das Ultraschallsensorsystem 10 derartig am Fahrzeug 100 angeordnet, dass das Umfeld des Fahrzeugs 100 mittels des Ultraschallsensorsystems 10 erfassbar ist. Das Ultraschallsensorsystem 10 ist hierfür beispielsweise an einer Stoßstange oder einem anderen Karosserieteil des Fahrzeugs 100 angebracht.
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Das Ultraschallsensorsystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung weist wenigstens eine Ultraschallsensoreinheit 20 auf, welche insbesondere als Ultraschallsendeempfänger zur Abstandsbestimmung im Ultraschallbereich ausgestaltet ist.
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Über ein oder mehrere Leitungen ist eine Verarbeitungseinheit 30 des Ultraschallsensorsystems 10 mit dem Ultraschallsensor 20 verbunden. Auf diese Weise kann die Verarbeitungseinheit 30 den Betrieb des Ultraschallsensors 20 steuern und/oder dessen Status abfragen bzw. entsprechende Daten oder Signale von dem Ultraschallsensor 20 empfangen oder aktiv abrufen. Das Ultraschallsensorsystem 10, und insbesondere die Verarbeitungseinheit 30, ist dazu eingerichtet, ein Ultraschallsignal 21 der Ultraschallsensoreinheit 20 auszusenden und ein zugehöriges Ultraschallechosignal 22, welches das von einem Objekt, beispielsweise einem Menschen 110, im Umfeld des Fahrzeugs 100 reflektiert Ultraschallsignal 21 darstellt, mittels de Ultraschallsensoreinheit 20 zu empfangen.
Die Verarbeitungseinheit 30 kann entsprechend ausgebildet sein und Mittel aufweisen, die sowohl den Betrieb des Sendens über die Ultraschallsensoreinheit 20 als auch den Empfang über die Ultraschallsensoreinheit 20 ermöglichen. Dazu können entsprechende Mittel zum Speichern, Verarbeiten und Auswerten empfangener Signale vorgesehen sein, wobei hier zusätzlich zur Verarbeitungseinheit 30 eine Speichereinheit 40 dargestellt ist, welche entsprechend zum gegenseitigen Datenaustausch miteinander verbunden sind.
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Des Weiteren ist das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet, ein Schallsignal 23 in einem Frequenzbereich der menschlichen Stimme, insbesondere zwischen 20Hz und 20kHz, besonders bevorzugt zwischen 100Hz und 2Khz, mittels der Ultraschallsensoreinheit 20 zu erfassen und in Abhängigkeit vom erfassten Schallsignal 23 ein Ansteuersignal 31 zu erzeugen und auszugeben.
Insbesondere ist das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet, das erfasste Schallsignal 23 mit wenigstens einem vorgegebenen Sprachbefehl 35 zu vergleichen und in Abhängigkeit davon das Ansteuersignal 31 zu erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet sein, das erfasste Schallsignal 23 mit wenigstens einem vorgegebenen Sprachmuster 36 zu vergleichen und das Ansteuersignal 31 nur bei einer zumindest teilweisen Übereinstimmung zwischen Sprachmuster 36 und Schallsignal 23 auszugeben.
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Insbesondere ist hierfür das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet, wenigstens ein Sprachmuster 36 und/oder einen Sprachbefehl 35 in der Speichereinheit 40 abzuspeichern und als vorgegebenes Sprachmuster 36 und/oder vorgegebenen Sprachbefehl 35 für einen nachfolgenden Vergleich mit dem erfassten Schallsignal 23 bereitzustellen.
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Das Ansteuersignal 31 ist dazu geeignet, einen das Fahrzeug 100 betreffenden Vorgang anzustoßen.
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Dieser Vorgang kann beispielsweise einen Parkvorgang des Fahrzeugs 100 und/oder einen Öffnungs- und/oder Schließvorgang eines Kofferraums und/oder einer Tür des Fahrzeugs 100 und/oder einen Schaltvorgang eines Lichts des Fahrzeugs 100 und/oder eine Betätigung einer Anhängerkupplung des Fahrzeugs 100 umfassen.
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Hierfür kann das Ansteuersignal 31 beispielsweise von der Verarbeitungseinheit 30 an eine zentrale Steuereinheit 102 des Fahrzeugs 100 übermittelt werden, welche dann ein entsprechendes Signal an die jeweilige Fahrzeugkomponente 105 zur Ansteuerung weitergibt. Die Fahrzeugkomponente 105 kann hierbei beispielsweise als Lenksystem, Motorsteuerung, Bremssystem, Lichtsystem und/oder Schließsystem ausgestaltet sein. Insbesondere kann auch eine Kombination dieser Fahrzeugkomponenten 105 angesteuert werden, um eine oder mehrere gewünschte Fahrzeug-Funktionen umzusetzen.
