Verfahren zur Erzeugung einer Schwellwertkurve sowie Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors und Vor- richtung zur Umfelderfassung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer
Schwellwertkurve der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie ein Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors der im Oberbegriff des Anspruchs 11 genannten Art und eine zugehörige Vorrichtung zur Umfelderfassung in einem Fahrzeug zur Durchführung der Verfahren. Aus dem Stand der Technik bekannte Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise ein Einparkhilfesystem, ein Spurwechselassis¬ tenzsystem, ein Abstandswarnsystem usw., basieren häufig auf der Ultraschalltechnologie und verwenden zur Abstandsmessung das Echolotverfahren. Dabei wird eine Membran von mindestens einem Ultraschallsensor in Resonanzfrequenz angeregt, wobei der Ultraschallsensor in Reaktion auf die Anregung zu einem vorgegebenen Sendestart Zeitpunkt Ultraschallwellen als Messsignal aussendet. Diese ausgesendeten Ultraschallwellen werden von einem zu erkennenden Objekt reflektiert und regen wiederum als reflektiertes Echosignal die Membran des mindestens einen Ultraschallsensors an. Diese Anregung wird auf ein
Piezoelement übertragen, welche diese mechanische Schwingung in ein elektrisches Signal umwandelt und zur Auswertung an ei¬ ne Auswerte- und Steuereinheit ausgibt. Das elektrische Signal stellt in Verbindung mit dem Sendestart Zeitpunkt die Schal¬ laufzeit und somit den Ob ektabstand dar. Da nicht nur zu er¬ kennende Hindernisse bzw. Objekte die Ultraschallwellen re¬ flektieren, sondern auch unerwünschte bauartbedingte Objekte oder eine Fahrbahn, sind Maßnahmen vorgesehen, um die uner- wünschten Störsignale, wie beispielsweise Bodenreflektionen auszublenden. Üblicherweise werden die Störsignale mittels Schwellwerten bzw. einer Schwellwertkurve ausgeblendet, wobei die Schwellwertkurve aus Stützstellen erzeugt wird, welche je-
weils durch eine zeitliche Position und einen Amplitudenwert definiert sind. Hierbei sind die Stützstellen mit einem vorge¬ gebenen festen zeitlichen Abstand zum Sendestart Zeitpunkt und mit einem Amplitudenwert, welcher basierend auf einem korres- pondierenden Amplitudenwert eines auszublendenden Störsignal¬ musters zur vorgegebenen zeitlichen Position bestimmt wird, in einem Speicher im Ultraschalsensor hinterlegt. Zur Erkennung eins Objekts muss die Amplitude (Intensität) des empfangenen korrespondierenden Echosignals zusätzlich die zuvor definierte Schwellwertkurve überschreiten, damit das Echosignal bzw. die Echoinformation als gültig erkannt wird. Die Schwellwertkurve selbst wird für jeden Ultraschallsensor an jedem Fahrzeug individuell ermittelt und eingestellt. Dabei wird versucht, ein Kompromiss zwischen Empfindlichkeit des Systems (niedrige Schwellwertkurve) und Robustheit gegenüber Störungen zu fin¬ den. Allerdings überschreiten meist stärke Störungen die
Schwellwertkurve trotzdem und müssen somit in einer nachge¬ schalteten Softwareauswertung zusätzlich gefiltert werden. Eine nachgeschaltete Filterung ist meistens sehr rechenintensiv und benötigt für eine Störschallbestimmung immer mehrere Mes¬ sungen, um eine verlässliche Aussage zu treffen. Hilfreich wä¬ re eine Information, welche eine Störung bereits vor dem ei¬ gentlichen Senden erkennen könnte. Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Fahrerassistenzsysteme bekannt, bei denen der Ultraschallsensor vor dem Erzeugen eines Sendesignals zunächst „horcht", ob Störschall vorhanden ist. Der Pegel des Störschalls wird dabei mit einem Schwellwert verglichen. Der Schwellwert ist dabei durch eine Schwellwertkurve vorgegeben, welche später für den Vergleich mit dem Echosignal herangezogen wird, d. h. der erste zeitli¬ che Abschnitt der Schwellwertkurve ist zur Erkennung von Stör¬ schall und der zweite, spätere zeitliche Abschnitt der
Schwellwertkurve ist zur Erkennung von Objekten vorgesehen. Die Erzeugung der Schwellwerte erfolgt durch analoge Verfahren unter Verwendung eines Kondensators, der entsprechend des ge¬ wünschten Amplitudenwerts aufgeladen wird. Dadurch entsprechen
die Verbindungen zwischen zwei benachbarten Stützstellen dem Verlauf einer Ladekurve (ansteigende e-Funktion) bzw. einer Entladekurve (abfallende e-Funktion) des Kondensators. Da die Schwellwertkurve während des Sendevorgangs einen maximalen Amplitudenwert aufweist, um das Messsignal auszublenden, wird der Kondensator am Ende des Messvorgangs auf den maximalen Wert aufgeladen. Somit ist der Kondensator zu Beginn jeder Messung vollständig aufgeladen, so dass vor dem Sendevorgang nur sehr starke Störungen erkannt werden können.
Aus der DE 10 2010 034 263 AI ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Schwellwertkurve für die Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors bekannt, bei welchem die Schwellwertkurve aus Stützstellen erzeugt wird, welche sowohl in ihrer Amplitu- de als auch in ihre zeitlichen Lage veränderlich sind.
In der EP 1 562 050 Bl werden beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Anpassung eines Schwellwertes einer Defektionseinrichtung beschrieben. Bei dem beschriebenen Verfah- ren wird eine adaptive Schwellenregelung bereitgestellt, wel¬ che die Defektionsschwelle in Abhängigkeit von äußeren Bege¬ benheiten vom System variiert. Hierbei wird eine Störpegelmes¬ sung in einem Zeitintervall durchgeführt, in welchem kein re¬ flektiertes Messsignal erwartet wird. Somit wird eine adaptive Schwellenregelung ermöglicht, deren Defektionsschwelle bzw. Stellgröße in einem Zeitbereich, vorzugsweise am Ende eines Messzyklus, erfasst wird, in welchem kein reflektiertes Nutz¬ signal mit einem entsprechend hohen Signalpegel vorkommt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung einer Schwellwertkurve der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge¬ nannten Art sowie ein Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors der im Oberbegriff des Anspruchs 11 genannten Art und eine korrespondierende Vorrichtung zur
Umfelderfassung der im Oberbegriff des Anspruchs 17 genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass eine verlässliche
Aussage über die Gültigkeit von erfassten Echosignalen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Er- zeugung einer Schwellwertkurve mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und durch eine Vorrichtung zur Umfelderfassung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Weitere die Ausführungsformen der Er- findung in vorteilhafter Weise ausgestaltende Merkmale enthal¬ ten die Unteransprüche.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, dass Störschall während einer Messung ohne zusätzlichen Zeitverlust erkannt und zur Beurteilung der Gültigkeit von erfassten Echosignalen herangezogen werden kann. Zudem kann die Empfindlichkeit der Störschallerkennung durch eine parametrisierte Vorga¬ be des Amplitudenwerts der Startstützstelle der Schwellwert¬ kurve in Abhängigkeit vom Einbauort und der Anwendung ange- passt werden.
Der Grundgedanke der Erfindung basiert darauf, dass ein erster Abschnitt der Schwellwertkurve, welcher vor dem Start Zeitpunkt des Sendezeitfensters des Messsignals angeordnet ist, verwen- det wird, um Störsignale bzw. Störschall zu erkennen, wobei der Amplitudenwert der Startstützstelle der Schwellwertkurve kleiner als der Amplitudenwert der ersten Stützstelle gewählt wird, welche den Beginn des Sendezeitfensters markiert. Da¬ durch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Empfindlich- keit der Störschallerkennung vorzugeben, so dass auch schwächere Störsignale detektiert werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung einer Schwell¬ wertkurve für die Auswertung von Signalen eines Ultraschall- sensors erzeugt die Schwellwertkurve aus gespeicherten Stütz¬ stellen, welche jeweils durch einen korrespondierenden Amplitudenwert und eine zeitliche Position definiert werden. Zudem
definieren eine Startstützstelle und eine Endstützstelle der Schwellwertkurve ein Messzeitfenster, wobei zwischen der
Startstützstelle und der Endstützstelle eine erste Stützstelle angeordnet wird, deren zeitliche Position auf einen Sende- start Zeitpunkt eines Messsignals festgelegt wird. Des Weiteren wird nach der ersten Stützstelle und vor der Endstützstelle mindestens eine weitere Stützstelle angeordnet, welche den Verlauf der Schwellwertkurve an ein Störsignalmuster anpasst. Erfindungsgemäß werden die Amplitudenwerte der Stützstellen der Schwellwertkurve digital erzeugt. Hierbei wird für die
Startstützstelle ein Amplitudenwert vorgegeben, welcher klei¬ ner als ein Amplitudenwert der ersten Stützstelle ist, wobei ein erster Abschnitt der Schwellwertkurve ausgehend vom Ampli¬ tudenwert der Startstützstelle auf den Amplitudenwert der ers- ten Stützstelle ansteigt.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Amplitudenwert der Endstützstelle der Schwell¬ wertkurve am Ende des Messzeitfensters oder ein Amplitudenwert einer Stützstelle, welche nach einem durch die zeitliche Posi¬ tion der ersten Stützstelle und einer zeitlichen Position einer zweiten Stützstelle begrenzten Sendezeitfenster angeordnet ist, als Amplitudenwert für die Startstützstelle ausgewählt. Dadurch können in vorteilhafter Weise bereits gespeicherte Amplitudenwerte zur Anpassung der Empfindlichkeit der Stör¬ schallerkennung verwendet werden, so dass kein weiterer Aufwand zur Erzeugung von verschiedenen Amplitudenwerten für die Startstützstelle erforderlich ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Störsignalmuster basierend auf erkannten Störsignalen erstellt werden, wobei die Amplitudenwerte der Stützstellen in einem mit der ersten Stützstelle beginnenden zweiten Abschnitt der Schwellwertkurve durch Analyse des Stör- signalmusters definiert und gespeichert werden. Die Störsigna¬ le können beispielsweise als Bodenreflektionen von der Fahrbahn oder als Reflektionen von Fahrzeuganbauteilen verursacht
werden. Des Weiteren können die Amplitudenwerte der das Sende¬ zeitfenster begrenzenden Stützstellen beispielsweise auf einen maximalen Amplitudenwert der Schwellwertkurve gesetzt werden, da während des Sendezeitfensters keine Störschallerkennung bzw. Echoerkennung möglich ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Schwellwertkurve im ersten Abschnitt aus¬ gehend vom Amplitudenwert der Startstützstelle bis zum Errei- chen des Amplitudenwerts der ersten Stützstelle stetig anstei¬ gen. Die Startstützstelle kann beispielsweise durch ein
Geradenstück mit der ersten Stützstelle verbunden werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können zumindest die zeitlichen Positionen der
Startstützstelle, der Endstützstelle und der das Sendezeit¬ fenster begrenzenden ersten und zweiten Stützstellen fest vorgegeben werden. Die zeitlichen Positionen der nach dem Sendezeitfenster und vor der Endstützstelle angeordneten Stützstel- len können variabel ausgeführt werden. Die zeitlichen Positio¬ nen der zeitlich variablen Stützstellen können beispielsweise durch Analyse des Störsignalmusters definiert und gespeichert werden. Durch die Vorgabe von variablen Stützstellen, kann die Anzahl der Stützstellen zur Erzeugung einer Schwellwertkurve reduziert werden, und somit kann eine Speichereinheit im Ult¬ raschallsensor kleiner dimensioniert werden. Des Weiteren kann der Zeitpunkt jeder Stützstelle in vorteilhafter Weise individuell ausgewählt werden, so dass die Schwellwertkurve besser an ein vorhandenes Störsignalmuster angepasst werden kann und unerwünschte Störsignale bzw. Bodenreflektionen genauer ausge¬ blendet werden können.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der zweite Abschnitt der Schwellwertkurve aus Geradenstücken erzeugt werden, welche jeweils zwei zeitlich aufeinanderfolgende Stützstellen miteinander verbinden. Die
Verwendung von Geradenstücken ermöglicht eine schnelle und einfache Rekonstruktion der Schwellwertkurve.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Schwellwert- kurve wird vorzugsweise in einem Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors verwendet, welches zu einem vorgegebenen Start Zeitpunkt den Ultraschallsensor aktiviert und zu einem Sendestart Zeitpunkt ein Messsignal für eine vor¬ gegebene Zeitspanne aussendet. Hierbei definieren der Start- Zeitpunkt und ein Endzeitpunkt ein Messzeitfenster, innerhalb welchem Störschall und in Reaktion auf das Messsignal mindes¬ tens eine Echoinformation empfangen und ausgewertet werden. Ein vom Start Zeitpunkt und dem Sendestart Zeitpunkt begrenzter erster Abschnitt des Messzeitfensters wird zur Detektion von Störschall verwendet, und ein vom Sendestart Zeitpunkt und vom Endzeitpunkt begrenzter zweiter Abschnitt des Messzeitfensters wird zur Detektion von Echoinformationen und zum Ausblenden von Störschall verwendet, wobei während der Auswertung empfan¬ gener Störschall und/oder empfangene Echoinformationen mit der erfindungsgemäßen Schwellwertkurve verglichen werden, welche aus gespeicherten Stützstellen erzeugt wird, wobei empfangene Echoinformationen und Störschall ausgeblendet werden, deren Amplituden unterhalb der Schwellwertkurve liegen, und empfan¬ gene Echosignale, deren Amplitude oberhalb der Schwellwertkur- ve liegen, zur Ermittlung von Abständen zu erkannten Objekten ausgewertet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors kann Störschall, welcher innerhalb des als Störsignalmesszeitfens- ter definierten ersten Abschnitts der Schwellwertkurve detek- tiert wird, zur Bewertung von nachfolgend während des zweiten Abschnitts der Schwellwertkurve detektierten Echoinformationen analysiert und ausgewertet werden. Den während des zweiten Ab- Schnitts der Schwellwertkurve detektierten Echoinformationen kann beispielsweise ein Gewichtungsfaktor zugeordnet werden, wobei der Gewichtungsfaktor in Abhängigkeit des Störschalls
vorgegeben werden kann, welcher innerhalb des ersten Abschnitts der Schwellwertkurve detektiert wird. Die während des zweiten Abschnitts der Schwellwertkurve detektierten Echoinformationen können weiterverarbeitet oder einem hohen Gewich- tungsfaktor zugeordnet werden, wenn innerhalb des ersten Abschnitts der Schwellwertkurve kein Störschall detektiert wird. Das bedeutet, dass die erfassten Echoinformationen gültig sind und zur Ob ekterkennung verwendet werden können. Die während des zweiten Abschnitts der Schwellwertkurve detektierten Echo- Informationen können verworfen oder einem niedrigen Gewichtungsfaktor zugeordnet werden, wenn innerhalb des ersten Abschnitts der Schwellwertkurve Störschall detektiert wird, des¬ sen Amplitudenwerte die Schwellwertkurve übersteigen. Das be¬ deutet, dass die erfassten Echosignale aufgrund des erkannten Störschalls nicht gültig sind und nicht zur Ob ekterkennung verwendet werden können.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der innerhalb des von der Startstützstelle und der ersten Stützstelle begrenzten ersten Abschnitts der
Schwellwertkurve detektierte Störschall zur Erstellung des Störsignalmusters analysiert und ausgewertet werden. Dies kann insbesondere zur Erzeugung von variablen Stützstellen eingesetzt werden, wenn das vor dem Sendezeitfenster angeordnete Störsignalmesszeitfenster zeitlich lang genug ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umfelderfassung in einem Fahrzeug zur Durchführung der oben genannten Verfahren umfasst mindestens einen Ultraschallsensor und eine Auswerte- und Steuereinheit. Hierbei aktiviert die Auswerte- und Steuerein¬ heit den mindestens einen Ultraschallsensor zu einem vorgegebenen Startzeitpunkt, welcher über ein Sendezeitfenster beginnend zu einem Sendestart Zeitpunkt ein Messsignal aussendet. Die Auswerte- und Steuereinheit definiert ein durch den Start- Zeitpunkt und einen Endzeitpunkt begrenztes Messzeitfenster, innerhalb welchem Störschall und in Reaktion auf das Messsig¬ nal mindesten eine Echoinformation empfangbar sind, welche die
Auswerte- und Steuereinheit auswertet. Zudem verwendet die Auswerte- und Steuereinheit einen vom Start Zeitpunkt und dem Sendestart Zeitpunkt begrenzten ersten Abschnitt des Messzeit¬ fensters zur Detektion von Störschall, und einen vom Sende- start Zeitpunkt und vom Endzeitpunkt begrenzten zweiten Ab¬ schnitt des Messzeitfensters zur Detektion von Echoinformatio¬ nen und zum Ausblenden von Störschall, wobei die Auswerte- und Steuereinheit während der Auswertung empfangenen Störschall und/oder empfangene Echoinformationen mit einer Schwellwert- kurve vergleicht, welche die Auswerte- und Steuereinheit aus gespeicherten Stützstellen mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt. Die Auswerte- und Steuereinheit blendet empfangene Echoinformationen aus, deren Amplitu¬ den unterhalb der Schwellwertkurve liegen, und wertet empfan- gene Echosignale, deren Amplitude oberhalb der Schwellwertkur¬ ve liegen, zur Ermittlung von Abständen zu erkannten Objekten aus. Die Auswerte- und Steuereinheit speichert die digital er¬ zeugte Schwellwertkurve in einer Speichereinheit. In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Auswerte- und Steuereinheit den innerhalb des von der Startstützstelle und der ersten Stützstelle begrenzten ersten Abschnitts der Schwellwertkurve detektierten Störschall zur Bewertung von nachfolgend während des zweiten Abschnitts der Schwellwertkurve detektierten Echoinformationen analysieren und auswerten. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit den innerhalb des von der Startstützstelle und der ersten Stützstelle begrenzten ersten Abschnitts der Schwellwertkurve detektierten Störschall zur Erstellung des Störsignalmusters analysieren und auswerten.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer zeichnerischen Darstellung näher erläutert. In der Darstellung zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umfelderfassung in einem Fahrzeug.
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines er- findungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung einer Schwellwertkurve zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors .
Fig. 3 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung eines Signalverlaufs auf einer digitalen Signalleitung eines Ultra- schallsensors.
Fig. 4 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors erzeugten Schwellwertkurve.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst ein Ausführungsbei¬ spiel einer Vorrichtung zur Umfelderfassung in einem Fahrzeug mehrere Ultraschallsensoren, welche jeweils über ein digitale Signalleitung bzw. einen Fahrzeugbus mit einem Steuergerät 40 verbunden sind, und von welchen stellvertretend ein Ultra- schallsensor 10 dargestellt ist. Im dargestellten Ausführungs¬ beispiel umfasst der Ultraschallsensor 10 eine Sende/Empfangseinheit 20, einen Signalgenerator 22 zur Erzeugung eines Messsignals 24, welches über die Sende/Empfangseinheit 20 ausgesendet wird, eine Auswerte- und Steuereinheit 30 und eine Speichereinheit 32.
Wie aus Fig. 3 und 4 weiter ersichtlich ist, überträgt das Steuergerät 40 zu einem Zeitpunkt to eine Sendeanforderungs- signal an den Ultraschallsensor 10, welches für die Dauer ei- nes Sendeanforderungs zeitfensters T^p am Ultraschallsensor 10 anliegt. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 aktiviert in Reak¬ tion auf eine ansteigende Flanke des Sendeanforderungssignals den dargestellten Ultraschallsensor 10 zu einem vorgegebenen
Start Zeitpunkt tSTART · Über die Sende/Empfangseinheit 20 sendet der Ultraschallsensor 10 über ein Sendezeitfenster TSende beginnend zu einem Sendestart Zeitpunkt ts_start ein Messsignal 24 aus, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 30 ein durch den Start Zeitpunkt tSTART und einen Endzeitpunkt tENDE begrenztes Messzeitfenster TMess definiert, innerhalb welchem Störschall 28 und in Reaktion auf das Messsignal 24 mindesten eine Echo¬ information 26 empfangbar sind, welche die Auswerte- und Steu¬ ereinheit 30 auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 verwendet einen vom Start Zeitpunkt tSTART und dem Sendestart- zeitpunkt ts_start begrenzten ersten Abschnitt TMStör des Mess¬ zeitfensters TMess zur Detektion von Störschall 28, und einen vom Sendestart Zeitpunkt ts_start und vom Endzeitpunkt tENDE be¬ grenzten zweiten Abschnitt TMEcho des Messzeitfensters TMess zur Detektion von Echoinformationen 26 und zum Ausblenden von
Störschall 28. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 vergleicht während der Auswertung empfangenen Störschall 28 und/oder empfangene Echoinformationen 26 mit einer in Fig. 4 dargestellten Schwellwertkurve SKD, welche die Auswerte- und Steuereinheit 30 aus gespeicherten Stützstellen SSTART? SI bis Sir SENDE er¬ zeugt. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 blendet empfangene Echoinformationen 26 und Störsignale aus, deren Amplituden unterhalb der Schwellwertkurve SKD liegen, und wertet empfangene Echoinformationen 26 zur Ermittlung von Abständen zu erkannten Objekten aus, deren Amplitude oberhalb der Schwellwertkurve SKD liegen. Hierbei repräsentieren die Echoinformationen 26 einen Nutzsignalanteil und einen Störsignalanteil der empfan¬ genen Echosignale. Die Auswerte- und Steuereinheit 30 erzeugt die Schwellwertkurve SKD digital durch Ausführung eines nach- folgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen erfindungs¬ gemäßen Verfahrens zur Erzeugung einer Schwellwertkurve und speichert die erzeugte Schwellwertkurve in der Speichereinheit 32. Der innerhalb des ersten Abschnitts TMStör der Schwellwertkurve SKD, welcher von der Startstützstelle SSTART und der ersten Stützstelle S i begrenzt ist, detektierte Störschall 28 wird
von der Auswerte- und Steuereinheit 30 zur Bewertung von nach¬ folgend während des zweiten Abschnitts TMEcho der Schwellwert¬ kurve SKD detektierten Echoinformationen 26 analysiert und ausgewertet. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit 30 den innerhalb des ersten Abschnitts TMStör der Schwellwertkurve SKD detektierten Störschall 28 zur Erstellung des Störsignalmus¬ ters analysieren und auswerten.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel überträgt die Auswerte- und Steuereinheit 30 des Ultraschallsensors 10 die Nutzsignal¬ anteile 26 beispielsweise über ein Bussystem bzw. eine digita¬ le Signalleitung an das Steuergerät 40, welches die Nutzsig¬ nalanteile 26 zur Ermittlung von Abständen zu erkannten Objekten auswertet. Diese Abstandsinformationen können dann in Fah- rerassistenzsystemen 50, wie beispielsweise einem Einparkhil- feassistenzsystem 53 und/oder einem Abstandswarnsystem 54 und/oder einem Spurwechselassistenzsystem 56 verwendet werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 4 ein Ausfüh- rungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung einer Schwellwertkurve SKD und ein Ausführungsbeispiel des er¬ findungsgemäßen Verfahrens zur Auswertung von Signalen 26, 28 eines Ultraschallsensors 10 beschrieben. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, welche ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Er¬ zeugung einer Schwellwertkurve SKD zeigt, wird in einem
Schritt S10 das Messzeitfenster TMess über die Startstützstelle SSTART und die Endstützstelle SENDE der Schwellwertkurve SKD de- finiert. In einem Schritt S20 wird die zeitliche Position ti einer zwischen der Startstützstelle SSTART und der Endstützstel¬ le SENDE angeordneten ersten Stützstelle Si auf den Sendestart- zeitpunkt ts_start des Messsignals 24 festgelegt. In einem
Schritt S30 wird nach der ersten Stützstelle Si und vor der Endstützstelle SENDE mindestens eine weitere Stützstelle S2 bis S7 angeordnet, welche den Verlauf der Schwellwertkurve SKD an ein Störsignalmuster anpassen. Erfindungsgemäß wird für die
Startstützstelle S START ein Amplitudenwert A3, AENDE vorgegeben, welcher kleiner als ein Amplitudenwert Ai der ersten Stützstelle S i ist. In einem Schritt S50 werden die gespeicherten Stützstellen S START ? S I bis S7, SENDE der Schwellwertkurve SKD, welche jeweils durch einen korrespondierenden Amplitudenwert ASTARI , i bis A7, AENDE, Amax und eine zeitliche Position t START r ti bis t7, tENDE definiert werden, aktiviert und mit einem digita¬ len Verfahren erzeugt, wobei ein erster Abschnitt TMS t ör der Schwellwertkurve SKD ausgehend vom Amplitudenwert A3, AENDE der Startstützstelle S START auf den Amplitudenwert Ai der ersten Stützstelle S I ansteigt.
Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, entspricht der Amplitu¬ denwert Ai der ersten Stützstelle S i im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel der Schwellwertkurve SKD einem maximalen Ampli¬ tudenwert Amax der Schwellwertkurve SKD. Als Amplitudenwert
ASTART für die Startstützstelle S START kann ein Amplitudenwert AENDE der Endstützstelle SENDE der Schwellwertkurve SKD am Ende des Messzeitfensters TMess oder ein Amplitudenwert A3 bis A7 ei- ner Stützstelle S3 bis S7 ausgewählt werden, welche nach einem durch die zeitliche Position ti der ersten Stützstelle Si und einer zeitlichen Position t,2 einer zweiten Stützstelle S 2 be¬ grenzten Sendezeitfenster TSende angeordnet ist. In Fig. 4 ist stellvertretend der Amplitudenwert A3 der dritten Stützstelle S3 als auswählbarer Amplitudenwert ASTART für die Startstützstelle S START dargestellt.
Das Störsignalmuster, welches mit der dargestellten Schwellwertkurve SKD ausgeblendet werden soll, wird basierend auf er- kannten Störsignalen 28 erstellt, wobei die Amplitudenwerte Ai bis A7, AENDE der Stützstellen S i bis SENDE in dem mit der ersten Stützstelle S i beginnenden zweiten Abschnitt TME ch o der Schwell¬ wertkurve SKD durch Analyse des Störsignalmusters definiert und gespeichert werden. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, entsprechen die Amplitudenwerte Ai , A2 der das Sendezeitfenster T sende begrenzenden Stützstellen S i , S 2 einem maximalen Amplitu¬ denwert Amax der Schwellwertkurve SKD. Die zeitliche Position t,2
der zweiten Stützstelle der Schwellwertkurve SKD entspricht dem Sendeendzeitpunkt ts_Ende des Sendezeitfensters TSende . Die Schwellwertkurve SKD steigt im ersten Abschnitt TMStör ausgehend vom Amplitudenwert ASTART der Startstützstelle S START bis zum Er- reichen des Amplitudenwerts Ai der ersten Stützstelle S i stetig an. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Startstützstelle S START durch ein Geradenstück mit der ersten Stützstelle S i verbunden, wobei das Geradenstück zwischen einem als Amplitudenwert AENDE der Endstützstelle SENDE vorgegebenen Amplituden- wert AS ART der Startstützstelle S START strichpunktiert darge¬ stellt ist, und wobei das Geradenstück zwischen einem als Amplitudenwert A3 der dritten Stützstelle S3 vorgegebenen Amplitu¬ denwert AS ART der Startstützstelle S START gestrichelt darge¬ stellt ist. Des Weiteren werden im dargestellten Ausführungs- beispiel der Schwellwertkurve SKD zumindest die zeitlichen Po¬ sitionen t START r t ENDE r ti, t2 der Start stüt z ste 1 1e S START? der Endstützstelle SENDE und der das Sendezeitfenster TSende begren¬ zenden ersten und zweiten Stützstellen S i , S2 fest vorgegeben. Die zeitlichen Positionen t3 bis t7 der nach dem Sendezeitfens- ter Tsende und vor der Endstützstelle SENDE angeordneten Stütz stellen S3 bis S7 können in Abhängigkeit von dem eingesetzten Ultraschallsensor 1 0 fest oder variabel vorgegeben werden. Die zeitlichen Positionen t3 bis t7 der zeitlich variablen Stützstellen S3 bis S7 können beispielsweise durch Analyse des Stör- signalmusters definiert und gespeichert werden.
Analog zum ersten Abschnitt TMStör der Schwellwertkurve SKD wird auch der zweite Abschnitt TMEcho der Schwellwertkurve SKD aus Geradenstücken erzeugt, welche jeweils zwei zeitlich aufeinan- derfolgende Stützstellen S i bis SENDE miteinander verbinden. In einer durch analoge Verfahren erzeugten gepunktet dargestellten Schwellwertkurve SKA entsprechen die Verläufe der analogen Schwellwertkurve SKA zwischen zwei zeitlich benachbarten
Stützstellen S2/S3, S4/S5, S6/S7, S7/Ss mit unterschiedlichen Amplitudenwerten A2/A3, A4/A5, A6/A7, A7/Ag jeweils dem Verlauf einer Ladekurve (ansteigende e-Funktion) bzw. einer
Entladekurve (abfallende e-Funktion) eines Kondensators, der
für die analogen Verfahren zur Erzeugung der analogen Schwellwertkurve SKA verwendet wird. Bei der dargestellten analogen Schwellwertkurve SKA, welche durch aus dem Stand der Technik bekannte analoge Verfahren erzeugt wurde, wird der Kondensator nach dem Messzeitfenster TMess auf den maximalen Amplitudenwert Amax aufgeladen, so dass als Amplitudenwert ASTART für die Start¬ stützstelle SSTART ebenfalls der maximale Amplitudenwert Amax vorgegeben wird. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte digitale
Schwellwertkurve SKD wird vorzugsweise in einem Verfahren zur Auswertung von Signalen 26, 28 eines Ultraschallsensors 10 eingesetzt. Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, wird der Ultraschallsensor 10 zu einem vorgegebenen Start Zeitpunkt tSTART aktiviert. Die Aktivierung erfolgt beispielsweise durch eine ansteigende Flanke eines Triggerimpulses als Sendeanforderung auf der digitalen Signalleitung, welcher vom Steuergerät 40 erzeugt und an den Ultraschallsensor 10 übertragen wird. Der Ultraschallsensor 10 empfängt diesen Impuls bzw. diese Sende- anforderung und beginnt nach einer kurzen Verzögerung TD (De- lay) zum Sendestart Zeitpunkt ts_start mit dem Aussenden von Ult¬ raschallwellen als Messsignal 24 und liefert in Reaktion auf das gesendete Messsignal 24 empfangene Echoinformationen als LaufzeitInformation (Time of Flight) an das Steuergerät 40 zu- rück. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden während ei¬ nes Echozeitfensters TEcho das durch einen Echostartzeitpunkt TE_start und einen Echoendzeitpunkt TE_Ende begrenzt ist, Echoin¬ formationen detektiert. Hierbei überschreiten die Echoinforma¬ tionen zum Echostartzeitpunkt TE_start die Schwellwertkurve SKD und zum Echoendzeitpunkt TE_Ende unterschreiten die Echoinforma¬ tionen die Schwellwertkurve SKD wieder. Die Auswerte- und
Steuereinheit 30 oder das Steuergerät 40 berechnet den Objekt¬ abstand anhand der vergangenen Zeitspanne zwischen einer ansteigenden Flanke der Sendeanforderung zum Zeitpunkt tSTART und einer abfallenden Flanke der Echoinformation zum Echoendzeitpunkt TE_Ende . Auch der Sendestart Zeitpunkt ts_start und der Sen- deendzeitpunkt ts_Ende des Sendevorgangs und damit das Sende-
zeitfenster TSende des Sendevorgangs sind bekannt. Die Verzöge¬ rung TD (Delay) zwischen der Sendeanforderung und dem Sendevorgang ist im ungestörten Fall konstant. Das Messsignal 24 wird für eine vorgegebenen Zeitspanne TSende ausgesendet, wobei der Start Zeitpunkt SSTART und der Endzeitpunkt SENDE der Schwell¬ wertkurve SKD ein Messzeitfenster TMess definieren, innerhalb welchem Störschall 28 und in Reaktion auf das Messsignal 24 mindesten eine Echoinformation 26 empfangen und ausgewertet werden. Der vom Start Zeitpunkt tSTART und dem Sendestart zeit- punkt ts_start begrenzte erste Abschnitt TMStör des Messzeitfens¬ ters TMess wird zur Detektion von Störschall 28 verwendet, und ein vom Sendestart Zeitpunkt ts_start und vom Endzeitpunkt tENDE begrenzter zweiter Abschnitt TMEcho des Messzeitfensters TMess wird zur Detektion von Echoinformationen 26 und zum Ausblenden von Störschall 28 verwendet. Während der Auswertung werden empfangener Störschall 28 und/oder empfangene Echoinformatio¬ nen 26 mit der erfindungsgemäßen Schwellwertkurve SKD verglichen, welche aus gespeicherten Stützstellen SSTART/- SI bis S7, SENDE erzeugt wird. Hierbei werden empfangene Echoinformationen 26 und Störschall 28 ausgeblendet, deren Amplituden unterhalb der Schwellwertkurve SKD liegen, und empfangene Echosignale 26, deren Amplitude oberhalb der Schwellwertkurve SKD liegen, werden zur Ermittlung von Abständen zu erkannten Objekten ausgewertet .
Erfindungsgemäß wird die Verzögerungszeitspanne TD (Delay) für die Störschallerkennung eingesetzt. Ab dem Zeitpunkt der Sendeanforderung tSTART liefert der Ultraschallsensor 10 Störschall 28 und/oder Echoinformationen 26, wobei auch die ausgesendeten Ultraschallwellen als Echoinformationen betrachtet werden, an das Steuergerät 40. Die dargestellte Verzögerungszeitspanne TD (Delay) ist keine Verzögerung auf der Signalleitung, sondern eine interne Verzögerung im Ultraschallsensor 10. Sollte nun innerhalb der Verzögerungszeitspanne TD eine Echoinformation auf den Ultraschallsensor 10 treffen, wird der Ultraschallsensor 10 diese Echoinformation an das Steuergerät 40 melden. Somit detektiert der Ultraschallsensor 10 bereits eine Echoin-
formation bevor ein Ultraschallsignal als Messsignal 24 ausge¬ sendet wird. Diese Echoinformation kann als Störschall 28 in¬ terpretiert werden. Da die Echodauer meist deutlich länger als die Verzögerungszeitspanne TD (Delay) ist, verlängert diese Echoinformation das Sendzeitfenster TSende nach vorne, da der Störschall 28 den Ultraschallsensor 10 ebenso zum Senden anregt, so dass die gestrichelt dargestellte abfallende Flanke des Sendzeitfensters TSende früher als erwartet vor dem eigent¬ lichen Sendestart Zeitpunkt Ts_start zu einem Zeitpunkt ts auf- tritt, an welchem die Amplitude des Störschalls bzw. der Stör¬ echoinformation 28 die Schwellwertkurve SKD übersteigt. Hier¬ bei muss die Störechoinformation 28 wie auch eine reale Echo¬ information 26 die Schwellwertkurve SKD überschreiten, um an das Steuergerät 40 übertragen zu werden.
Die Auswerte- und Steuereinheit 30 bzw. das Steuergerät 40 analysieren den Störschall 28, welcher innerhalb des als Stör- signalmesszeitfenster TMStör definierten ersten Abschnitts der Schwellwertkurve SKD detektiert wird, zur Bewertung von nach- folgend während des zweiten Abschnitts TMEcho der Schwellwert¬ kurve SKD detektierten Echoinformationen 26. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden während des zweiten Abschnitts TMEcho der Schwellwertkurve SKD detektierte Echoinformationen 26 wei¬ terverarbeitet, wenn innerhalb des ersten Abschnitts TMStör der Schwellwertkurve SKD kein Störschall 28 detektiert wird. Das bedeutet, dass die detektierten Echoinformationen 26 gültig sind und zur Ob ekterkennung verwendet werden können. Während des zweiten Abschnitts TMEcho der Schwellwertkurve SKD detek¬ tierte Echoinformationen 26 werden verworfen, wenn innerhalb des ersten Abschnitts TMStör der Schwellwertkurve SKD Störschall 28 detektiert wird, dessen Amplitudenwerte die Schwellwertkur¬ ve SKD übersteigen.
Bei einem alternativen Verfahren wird den während des zweiten Abschnitts TMEcho der Schwellwertkurve SKD detektierten Echoinformationen 26 ein Gewichtungsfaktor zugeordnet, welcher in Abhängigkeit des Störschalls 28 vorgegeben wird, welcher in-
nerhalb des ersten Abschnitts TMStör der Schwellwertkurve SKD detektiert wird. So kann den während des zweiten Abschnitts TMEcho der Schwellwertkurve SKD detektierten Echoinformationen 26 ein hoher Gewichtungsfaktor zugeordnet werden, wenn inner- halb des ersten Abschnitts TMStör der Schwellwertkurve SKD kein Störschall 28 detektiert wird. Des Weiteren kann den während des zweiten Abschnitts TMEcho der Schwellwertkurve SKD detek¬ tierten Echoinformationen 26 ein niedriger Gewichtungsfaktor zugeordnet werden, wenn innerhalb des ersten Abschnitts TMStör der Schwellwertkurve SKD Störschall 28 detektiert wird, dessen Amplitudenwerte die Schwellwertkurve SKD übersteigen.
Fig. 4 zeigt eine typische Schwellwertkurve SKD mit einer durch Erhebung zur Ausblendung von Bodenreflektionen . Zu sehen ist auch der Zeitpunkt ti und der Amplitudenwert Ai der ersten Stützstelle Si, mit welcher der Sendevorgang TSende beginnt. Die Startstützstelle SSTART vor der ersten Stützstelle kann mit ver¬ schiedenen Amplitudenwerten AENDE, A3 als Startamplitudenwert ASTART konfiguriert werden. Dargestellt sind zwei mögliche
Startwerte für die Schwellwertkurve SKD. Für die Störschaller¬ kennung bedeutet dies, dass der Amplitudenwert A3 der dritten Stützstelle S3 als auswählbarer Amplitudenwert ASTART für die Startstützstelle SSTART einen unempfindlicheren Schwellwert re¬ präsentiert, so dass nur mittlere bis sehr starke Störungen erkannt werden können. Der Amplitudenwert AENDE der Endstützstelle SENDE der Schwellwertkurve SKD repräsentiert einen emp¬ findlicheren Schwellwert, so dass auch schwächere Störungen erkannt werden können. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise, dass Störschall während einer Messung ohne zusätzlichen Zeitverlust erkannt werden und zur Beurteilung der Gültigkeit von erfassten Echosignalen herangezogen werden kann. Zudem kann die Empfindlichkeit der Störschallerkennung durch eine parametrisierte Vorgabe des Amplitudenwerts der
Startstützstelle der Schwellwertkurve in Abhängigkeit vom Ein¬ bauort und der Anwendung angepasst werden.