EP3788397A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben von ultraschallsensoren eines fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben von ultraschallsensoren eines fahrzeugs

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EP3788397A1
EP3788397A1 EP19723334.9A EP19723334A EP3788397A1 EP 3788397 A1 EP3788397 A1 EP 3788397A1 EP 19723334 A EP19723334 A EP 19723334A EP 3788397 A1 EP3788397 A1 EP 3788397A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
ultrasonic sensors
noise
sensors
detected
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19723334.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Timo Koenig
Philipp SAUER
Christian Beer
Michael Schumann
Simon Weissenmayer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01S2015/937—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating ultrasonic sensors of a vehicle.
  • ultrasonic sensors Using ultrasonic sensors, obstacles around a vehicle can be detected at low vehicle speeds. At higher speeds, the detection is made difficult by wind noise and tire noise.
  • Embodiments of the present invention may advantageously allow differentially oriented ultrasonic sensors of a vehicle to be used for different tasks. In each case, the
  • Ultrasonic sensors are used for a task that is particularly well suited for it.
  • a method for operating ultrasonic sensors of a vehicle is presented, which is characterized in that front ultrasonic sensors of the vehicle are used for detecting wind noise on the vehicle, rear ultrasonic sensors of the vehicle for detecting a
  • Road conditions are used in the field of the vehicle, and lateral ultrasonic sensors of the vehicle for detecting objects in the area of the vehicle can be used.
  • a vehicle can be oriented in different directions
  • ultrasonic sensors When the ultrasonic sensors are actively operated, they emit ultrasonic pulses into an orientation-dependent detection area. Objects in the detection area will have the
  • Ultrasound pulses partially reflected and received as echoes back to the ultrasonic sensor.
  • the echoes have a much lower intensity than the ultrasonic pulses. From a transit time of the ultrasonic pulses and the echoes, a distance to the respective object can be determined.
  • the ultrasonic sensors detect ambient noise when in a receiving frequency band of the ultrasonic sensors.
  • the vehicle While driving, the vehicle will be powered by one from a local
  • the wind causes noise on a body of the vehicle, as
  • Wind noises can be designated and can be detected by the ultrasonic sensors.
  • the wind noise can vary depending on Vehicle speed, wind speed and wind direction be louder than the echoes.
  • Rolling noise may be louder than the echoes, depending on the vehicle speed.
  • wet smearing When a pavement road condition is wet, the tires cause additional noise when unwinding, which may be referred to as wet smearing, for example, and may be detected by the ultrasonic sensors. Wet scratching may be louder than the echoes, depending on the road condition and vehicle speed.
  • Noise sources Noise For example, other vehicles generate wind noise, rolling noise and wet or wet conditions on wet or wet roads. These extraneous noises can also be detected by the ultrasonic sensors.
  • the different ambient noise and extraneous noise interfere with each other, so that at each ultrasonic sensor, a composite ambient noise is detected.
  • the wind noise has a high intensity on the forward-facing ultrasonic sensors.
  • the rolling noise and wet hissing have a high intensity on the rear-facing sensors.
  • the extraneous noise of other vehicles on a high intensity.
  • noise level indicates an intensity of ambient noise at one
  • the noise level is already determined in the ultrasonic sensor and mapped in a received signal of the ultrasonic sensor. By using the noise level, further data processing can be done with reduced computational effort.
  • echoes detected at the ultrasonic sensors can be evaluated.
  • the objects can also be actively recorded. As a result, it is also possible to determine a distance to the objects from the transit time of the echo signals.
  • the extraneous noise emitted by the objects can additionally be evaluated on the basis of the received noise level.
  • Wind noise and / or objects imaged in sensor information of the rear-facing ultrasonic sensors may be compensated using the wind noise detected at the forward-facing ultrasonic sensors and / or the objects detected at the side-facing ultrasonic sensors.
  • sensor information to the side may be compensated using the wind noise detected at the forward-facing ultrasonic sensors and / or the objects detected at the side-facing ultrasonic sensors.
  • aligned wind noise and / or road conditions can be measured using the attached forward ultrasonic sensors
  • aligned wind sensors and / or detected by the rear-facing ultrasonic sensors road condition can be compensated.
  • Objects and / or the road condition imaged in sensor information of the forward-facing ultrasonic sensors may be compensated using the road condition detected on the rear-facing ultrasonic sensors and / or the objects detected on the side-facing ultrasonic sensors. Since different components of the ambient noise are respectively detected particularly well at the differently oriented ultrasonic sensors, the respectively less well-detected components of the ambient noise can be compensated.
  • Sensor information of the ultrasonic sensors arranged on one side of the vehicle can be used to detect on the vehicle side overtaking or outdated other vehicles. Overhauling vehicles and overhauled vehicles travel at a different speed. As a result, an outdated vehicle is first detected at the front sensors. An overtaking vehicle is first detected at the rear sensors.
  • the method may, for example, in software or hardware or in a hybrid of software and hardware, for example in a
  • the approach presented here also provides a device which is designed to implement the steps of a variant of the method presented here
  • the device may be an electrical device having at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, and at least one interface and / or a communication interface for reading in or outputting data embedded in a communication protocol, be.
  • the arithmetic unit can be, for example, a signal processor, a so-called system ASIC or a microcontroller for processing sensor signals and outputting
  • the storage unit may be, for example, a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit.
  • the interface can be used as a sensor interface for reading in the sensor signals from a sensor and / or as an actuator interface for
  • the communication interface can be designed to read in or output the data wirelessly and / or by cable.
  • Interfaces may also be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above described embodiments, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device.
  • a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory
  • FIG. 1 shows a representation of a vehicle with differently oriented ultrasonic sensors and a device according to one exemplary embodiment.
  • Fig. 1 shows a representation of a vehicle 100 with different
  • the ultrasonic sensors 102 are arranged distributed over the vehicle 100.
  • the ultrasonic sensors 102 are numbered clockwise from one to thirteen.
  • the first ultrasonic sensor 102 is here arranged on a left front corner of the vehicle 100 and aligned with respect to a vehicle longitudinal axis 106 of the vehicle 100 to the left.
  • the second ultrasonic sensor 102 is also arranged at the left front corner and oriented relative to the vehicle longitudinal axis 106 obliquely to the left front.
  • the third ultrasonic sensor 102 is also disposed at the left front corner and oriented forward.
  • the fourth ultrasonic sensor 102 is at a right front corner of the
  • Vehicle 100 relative to the vehicle longitudinal axis 106 arranged symmetrically to the third ultrasonic sensor 102 and as the third ultrasonic sensor 102 aligned forward.
  • the fifth ultrasonic sensor 102 is also arranged at the right front corner with respect to the vehicle longitudinal axis 106 symmetrical to the second ultrasonic sensor 102 and based on the
  • Vehicle longitudinal axis 106 obliquely oriented to the right front.
  • the sixth ultrasonic sensor 102 is also arranged at the right front corner with respect to the vehicle longitudinal axis 106 symmetrical to the first ultrasonic sensor 102 and aligned with respect to the vehicle longitudinal axis 106 to the right.
  • the number seven is not taken.
  • the eighth ultrasonic sensor 102 is at a right rear corner of the
  • the ninth ultrasonic sensor 102 is also arranged at the right rear corner and aligned with respect to the vehicle longitudinal axis 106 obliquely to the right rear.
  • the tenth ultrasonic sensor 102 is also disposed at the right rear corner and rearwardly.
  • the eleventh ultrasonic sensor 102 is disposed at a left rear corner of the vehicle 100 with respect to the vehicle longitudinal axis 106 symmetrically with respect to the tenth ultrasonic sensor 102, and like the tenth ultrasonic sensor 102 is aligned rearward.
  • the twelfth ultrasonic sensor 102 is also arranged at the left rear corner with respect to the vehicle longitudinal axis 106 symmetrical to the ninth ultrasonic sensor 102 and based on the
  • Vehicle longitudinal axis 106 obliquely aligned to the rear left.
  • the thirteenth ultrasonic sensor 102 is also arranged at the left rear corner with respect to the vehicle longitudinal axis 106 symmetrical to the eighth ultrasonic sensor 102 and with respect to the vehicle longitudinal axis 106 to the left
  • Each ultrasonic sensor 102 may echo location of objects in its respective detection area 108 using emitted ultrasound and image a distance to the object in sensor information 110. Alternatively or additionally, each ultrasonic sensor 102
  • An intensity of the ambient noise is in each case imaged in a noise level 112 of the sensor information 110.
  • the sensor information 110 of all the ultrasonic sensors 102 are read in by the device 104.
  • the echolocation works as intended and few ambient noises are detected. If the ambient noise grows louder than the echoes of the ultrasound, the echolocation will only work to a limited extent.
  • wind on a body of the vehicle 100 generates a wind noise detected by the ultrasonic sensors 102.
  • tires of the vehicle 100 generate a rolling noise, which is also detected by the ultrasonic sensors 102.
  • the tires when a road surface is wet or wet, the tires generate a water sound or a wet hiss, which is also detected by the ultrasonic sensors 102.
  • the wind noise, the rolling noise and the wet hiss are with
  • sensor information 110 from substantially forward-facing ultrasonic sensors 102 is used to detect the wind noise.
  • Sensor information 110 from substantially back-aligned ultrasonic sensors 102 are used to detect water noise and rolling noise.
  • Ultrasonic sensors 102 are used to detect extraneous noise from other sources of noise. In other words, a method for sensor selection in the field of wetness detection on the roadway by means of ultrasound is presented.
  • the road wetness or the indication mm-water column on a roadway can not be measured directly. From different operating conditions of the vehicle can be indirectly deduced on a wet road. This can be done for example by the wiper activity or ESP interventions. A continuous "measurement" of the road condition in the direction of moisture does not currently exist.
  • the noise level reaches mainly directly through the air to the sensor, but can also be received indirectly by structure-borne sound from the sensor. These noises can be calculated as noise level or as "noise” (disturbance variable, noise value) in the ultrasonic control unit.
  • the noise level can be output via CAN to other control units in the vehicle.
  • Passenger properties such.
  • B a wetness detection or detection of environmental properties, such.
  • USS ultrasonic sensors
  • the wind speed in the longitudinal direction is calculated with the noise levels of the front sensors, with the Noise levels of the side sensors are detected objects and with the noise levels of the rear sensors, wetness is measured on the road. Because wind and objects also reduce the noise levels of the rear sensors
  • Vehicles, trucks, ...) are the laterally arranged four sensors (Nr.l, 6, 8,
  • the respective difference signal of the noise values of the front sensors (no. 1, 6) and the rear sensors (no. 13, 8) is evaluated.
  • Radar / Lidar / camera environment are validated.
  • the sensors (1, 6, 8, 13) can be feature-specific as a whole
  • Noise levels also actively send out ultrasonic signals and objects using the Recognize received echoes, as long as they are not suppressed by excessive noise levels.
  • the rear four sensors (Nos. 9, 10, 11, 12) are relevant. With this sensor selection, the best measurement results can be achieved in relation to the current road surface wetness. For these sensor positions z. B. the wind influence the least.
  • Detected detection area all rear sensors (Nos. 9, 10, 11, 12) can be used for moisture detection.
  • the sensors can be operated actively or inactive, since the noise value can be determined and processed in each case.
  • the moisture detection can be suspended.
  • Object-specific correction value is lowered.
  • the object influence on the sensor-specific noise level is compensated.
  • the rear sensors (Nos. 9, 10, 11, 12) for detecting moisture are partially deactivated object-specifically.
  • object groups are formed which have a similar influencing pattern (course and intensity) with respect to the noise value of a single sensor. According to each object group it is defined, which sensors for the moisture detection during the influence contribute to the
  • the noise levels of all other sensors are not taken into account for the calculation of wetness during the time of this influence. For example, for an object type "automobile” only the two near-object sensors are deactivated (see also continuous object). In the case of a "truck” object type, however, all the rear sensors are not taken into account, since no moisture detection by ultrasonic sensors can currently be carried out here.
  • the continuous noise value of the Sensorrohsignals is in a
  • the result is output as a status vector:
  • tracker noise current noise value of the sensor and can be calculated as follows:
  • a sensor fusion value is calculated via all sensors via a fusion factor.
  • the front four sensors (2, 3, 4, 5) are relevant.
  • the effect is exploited that the influence of wind on the noise level of the individual front sensors occurs reinforced.
  • This effect can be determined in an experimental experiment and mapped in a corresponding model value.
  • the vehicle is subjected to wind in the longitudinal direction (eg in a wind tunnel). From this, wind speed-dependent sensor-individual noise values can be mapped and form the following relationship:
  • V wind [km / h] V wind [km / h] - V vehicle [km / h]
  • V vehicle 0km / h (in the wind tunnel)
  • V wind [km / h] N sensor [mV] * k [km / h / mV] - V vehicle [km / h]
  • V wind [km / h] V wind [km / h] - V vehicle [km / h]
  • V wind [km / h] N sensor [mV] * k [km / h / mV] - V vehicle [km / h]
  • the wind speed calculated with the front four sensors is used to compensate for the noise levels of the rear four sensors.
  • the approach presented here can be used as a software feature in any car with an integrated, automatic on / off parking assistant.
  • the method can be used in principle in all vehicles with ultrasonic sensors. Since only an already calculated signal is made available on the CAN bus and a warning is issued to the driver on the basis of this signal, a minimum conversion with software changes to the ultrasound control device and to the HMI is very cost-effective.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben von Ultraschallsensoren (102) eines Fahrzeugs (100), das dadurch gekennzeichnet ist, dass vordere Ultraschallsensoren (102) des Fahrzeugs (100) zum Erkennen von Windgeräuschen am Fahrzeug (100) verwendet werden, hintere Ultraschallsensoren (102) des Fahrzeugs (100) zum Erkennen eines Straßenzustands im Bereich des Fahrzeugs (100) verwendet werden, und seitliche Ultraschallsensoren (102) des Fahrzeugs (100) zum Erkennen von Objekten im Bereich des Fahrzeugs (100) verwendet werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben von Ultraschallsensoren eines
Fahrzeugs
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben von Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
Unter Verwendung von Ultraschallsensoren können Hindernisse im Umfeld eines Fahrzeugs bei geringen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs erkannt werden. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die Erkennung durch Fahrtwindgeräusche und Reifengeräusche erschwert.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben von Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs und eine Vorrichtung zum Betreiben von Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt und ein maschinenlesbares
Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Vorteile der Erfindung Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, unterschiedlich ausgerichtete Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs für unterschiedliche Aufgaben zu verwenden. Dabei können jeweils die
Ultraschallsensoren für eine Aufgabe verwendet werden, die besonders gut dafür geeignet sind.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben von Ultraschallsensoren eines Fahrzeugs vorgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass vordere Ultraschallsensoren des Fahrzeugs zum Erkennen von Windgeräuschen am Fahrzeug verwendet werden, hintere Ultraschallsensoren des Fahrzeugs zum Erkennen eines
Straßenzustands im Bereich des Fahrzeugs verwendet werden, und seitliche Ultraschallsensoren des Fahrzeugs zum Erkennen von Objekten im Bereich des Fahrzeugs verwendet werden.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Ein Fahrzeug kann in verschiedene Richtungen ausgerichtete
Ultraschallsensoren aufweisen. Wenn die Ultraschallsensoren aktiv betrieben werden, emittieren sie Ultraschallimpulse in einen ausrichtungsabhängigen Erfassungsbereich. An Objekten in dem Erfassungsbereich werden die
Ultraschallimpulse teilweise reflektiert und als Echos wieder am Ultraschallsensor empfangen. Die Echos weisen eine wesentlich geringere Intensität auf, als die Ultraschallimpulse. Aus einer Laufzeit der Ultraschallimpulse und der Echos kann eine Entfernung zu dem jeweiligen Objekt bestimmt werden. Zusätzlich zu den Echos erfassen die Ultraschallsensoren Umgebungsgeräusche, wenn sie in einem Empfangsfrequenzband der Ultraschallsensoren liegen. Sind die
Umgebungsgeräusche lauter als die Echos, können die Umgebungsgeräusche das Empfangen der Echos behindern.
Während der Fahrt wird das Fahrzeug von einem aus einer lokalen
Windgeschwindigkeit und einer lokalen Windrichtung sowie einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit resultierenden Fahrtwind umströmt. Der Fahrtwind verursacht an einer Karosserie des Fahrzeugs Geräusche, die als
Windgeräusche bezeichnet werden können und von den Ultraschallsensoren erfasst werden können. Die Windgeräusche können je nach Fahrzeuggeschwindigkeit, Windgeschwindigkeit und Windrichtung lauter sein, als die Echos.
Je nach Fahrzeuggeschwindigkeit verursachen Reifen des Fahrzeugs beim Abrollen auf der Fahrbahn Geräusche, die als Rollgeräusche bezeichnet werden können und von den Ultraschallsensoren erfasst werden können. Die
Rollgeräusche können je nach Fahrzeuggeschwindigkeit lauter sein, als die Echos.
Wenn ein Straßenzustand der Fahrbahn feucht beziehungsweise nass ist, verursachen die Reifen beim Abrollen zusätzliche Geräusche, die beispielsweise als Nasszischen bezeichnet werden können und von den Ultraschallsensoren erfasst werden können. Das Nasszischen kann je nach Straßenzustand und Fahrzeuggeschwindigkeit lauter sein, als die Echos.
Unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugen andere
Geräuschquellen Fremdgeräusche. Beispielsweise erzeugen andere Fahrzeuge Windgeräusche, Rollgeräusche und bei feuchter oder nasser Fahrbahn auch Nasszischen. Auch diese Fremdgeräusche können von den Ultraschallsensoren erfasst werden.
Die unterschiedlichen Umgebungsgeräusche und Fremdgeräusche überlagern sich gegenseitig, sodass an jedem Ultraschallsensor ein zusammengesetztes Umgebungsgeräusch erfasst wird.
An den verschieden ausgerichteten Ultraschallsensoren weisen die
unterschiedlichen Umgebungsgeräusche unterschiedliche Intensitäten auf. Die Windgeräusche weisen an den nach vorne ausgerichteten Ultraschallsensoren eine hohe Intensität auf. Die Rollgeräusche und das Nasszischen weisen an den nach hinten ausgerichteten Sensoren eine hohe Intensität auf. An den zur Seite ausgerichteten Ultraschallsensoren weisen die Fremdgeräusche anderer Fahrzeuge eine hohe Intensität auf.
Zum Erkennen der Windgeräusche und/oder zum Erkennen des
Straßenzustands und/oder zum Erkennen der Objekte können an den
Ultraschallsensoren erfasste Rauschpegel ausgewertet werden. Die
Fremdgeräusche können in einem Zahlenwert quantifiziert werden. Der
Zahlenwert kann als Rauschpegel bezeichnet werden. Der Rauschpegel kennzeichnet also eine Intensität der Umgebungsgeräusche an einem
Ultraschallsensor. Der Rauschpegel wird im Ultraschallsensor bereits bestimmt und in einem Empfangssignal des Ultraschallsensors abgebildet. Durch die Verwendung des Rauschpegels kann die weitere Datenverarbeitung mit verringertem Rechenaufwand erfolgen.
Zum Erkennen der Objekte können an den Ultraschallsensoren erfasste Echos ausgewertet werden. Die Objekte können auch aktiv erfasst werden. Dadurch kann auch eine Entfernung zu den Objekten aus der Laufzeit der Echosignale bestimmt werden. Die von den Objekten emittierten Fremdgeräusche können zusätzlich anhand der empfangenen Rauschpegel ausgewertet werden.
In Sensorinformationen der nach hinten ausgerichteten Ultraschallsensoren abgebildete Windgeräusche und/oder Objekte können unter Verwendung der an den nach vorne ausgerichteten Ultraschallsensoren erkannten Windgeräuschen und/oder der an den zur Seite ausgerichteten Ultraschallsensoren erkannten Objekten kompensiert werden. In Sensorinformationen der zur Seite
ausgerichteten Ultraschallsensoren abgebildete Windgeräusche und/oder Straßenzustände können unter Verwendung der an den nach vorne
ausgerichteten Ultraschallsensoren erkannten Windgeräuschen und/oder des an den nach hinten ausgerichteten Ultraschallsensoren erkannten Straßenzustands kompensiert werden. In Sensorinformationen der nach vorne ausgerichteten Ultraschallsensoren abgebildete Objekte und/oder des Straßenzustands können unter Verwendung des an den nach hinten ausgerichteten Ultraschallsensoren erkannten Straßenzustands und/oder der an den zur Seite ausgerichteten Ultraschallsensoren erkannten Objekten kompensiert werden. Da an den verschieden ausgerichteten Ultraschallsensoren unterschiedliche Komponenten der Umgebungsgeräusche jeweils besonders gut erfasst werden, können die jeweils weniger gut erfassten Komponenten der Umgebungsgeräusche kompensiert werden.
Sensorinformationen von paarweise symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs angeordneten Ultraschallsensoren können zusammen ausgewertet werden. Geräusche des eigenen Fahrzeugs sind auf beiden Seiten des Fahrzeugs im Wesentlichen gleich. Wenn auf beiden Seiten unterschiedliche Geräusche erfasst werden, sind es mit einer hohen Wahrscheinlichkeit
Fremdgeräusche von einer fremden Geräuschquelle auf einer Seite des
Fahrzeugs. Sensorinformationen der auf einer Fahrzeugseite angeordneten Ultraschallsensoren können verwendet werden, um auf der Fahrzeugseite überholende oder überholte andere Fahrzeuge zu erkennen. Überholende Fahrzeuge und überholte Fahrzeuge fahren mit einer anderen Geschwindigkeit. Dadurch wird ein überholtes Fahrzeug zuerst an den vorderen Sensoren erkannt. Ein überholendes Fahrzeug wird zuerst an den hinteren Sensoren erkannt.
Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem
Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in
entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
Die Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von
Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum
Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die
Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder
ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei weder die Zeichnung noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs mit verschieden ausgerichteten Ultraschallsensoren und einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figur ist lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen in der Figur gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit verschieden
ausgerichteten Ultraschallsensoren 102 und einer Vorrichtung 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ultraschallsensoren 102 sind über das Fahrzeug 100 verteilt angeordnet. Hier sind die Ultraschallsensoren 102 im Uhrzeigersinn von eins bis dreizehn durchnummeriert.
Der erste Ultraschallsensor 102 ist hier an einer linken vorderen Ecke des Fahrzeugs 100 angeordnet und bezogen auf eine Fahrzeuglängsachse 106 des Fahrzeugs 100 nach links ausgerichtet. Der zweite Ultraschallsensor 102 ist auch an der linken vorderen Ecke angeordnet und bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 schräg nach links vorne ausgerichtet. Der dritte Ultraschallsensor 102 ist ebenfalls an der linken vorderen Ecke angeordnet und nach vorne ausgerichtet.
Der vierte Ultraschallsensor 102 ist an einer rechten vorderen Ecke des
Fahrzeugs 100 bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 symmetrisch zum dritten Ultraschallsensor 102 angeordnet und wie der dritte Ultraschallsensor 102 nach vorne ausgerichtet. Der fünfte Ultraschallsensor 102 ist auch an der rechten vorderen Ecke bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 symmetrisch zum zweiten Ultraschallsensor 102 angeordnet und bezogen auf die
Fahrzeuglängsachse 106 schräg nach rechts vorne ausgerichtet. Der sechste Ultraschallsensor 102 ist ebenfalls an der rechten vorderen Ecke bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 symmetrisch zum ersten Ultraschallsensor 102 angeordnet und bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 nach rechts ausgerichtet.
Die Nummer sieben ist nicht vergeben.
Der achte Ultraschallsensor 102 ist an einer rechten hinteren Ecke des
Fahrzeugs 100 angeordnet und bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 nach rechts ausgerichtet. Der neunte Ultraschallsensor 102 ist auch an der rechten hinteren Ecke angeordnet und bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 schräg nach rechts hinten ausgerichtet. Der zehnte Ultraschallsensor 102 ist ebenfalls an der rechten hinteren Ecke angeordnet und nach hinten ausgerichtet.
Der elfte Ultraschallsensor 102 ist an einer linken hinteren Ecke des Fahrzeugs 100 bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 symmetrisch zu dem zehnten Ultraschallsensor 102 angeordnet und wie der zehnte Ultraschallsensor 102 nach hinten ausgerichtet. Der zwölfte Ultraschallsensor 102 ist auch an der linken hinteren Ecke bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 symmetrisch zu dem neunten Ultraschallsensor 102 angeordnet und bezogen auf die
Fahrzeuglängsachse 106 schräg nach hinten links ausgerichtet. Der dreizehnte Ultraschallsensor 102 ist ebenfalls an der linken hinteren Ecke bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 symmetrisch zu dem achten Ultraschallsensor 102 angeordnet und bezogen auf die Fahrzeuglängsachse 106 nach links
ausgerichtet. Jeder Ultraschallsensor 102 kann unter Verwendung von emittiertem Ultraschall eine Echoortung von Objekten in seinem jeweiligen Erfassungsbereich 108 durchführen und eine Entfernung zum Objekt in einer Sensorinformation 110 abbilden. Alternativ oder ergänzend kann jeder Ultraschallsensor 102
Umgebungsgeräusche erfassen und in der Sensorinformation 110 abbilden. Eine Intensität der Umgebungsgeräusche wird dabei jeweils in einem Rauschpegel 112 der Sensorinformation 110 abgebildet.
Die Sensorinformationen 110 aller Ultraschallsensoren 102 werden von der Vorrichtung 104 eingelesen.
Wenn das Fahrzeug 100 langsam fährt, beispielsweise beim Rangieren, Parken oder im Stau, funktioniert die Echoortung bestimmungsgemäß und wenige Umgebungsgeräusche werden erfasst. Wenn die Umgebungsgeräusche lauter werden, als die Echos des Ultraschalls, funktioniert die Echoortung nur noch eingeschränkt.
Beispielsweise erzeugt Fahrtwind an einer Karosserie des Fahrzeugs 100 ein Windgeräusch, das von den Ultraschallsensoren 102 erfasst wird. Weiterhin erzeugen Reifen des Fahrzeugs 100 ein Rollgeräusch, das auch von den Ultraschallsensoren 102 erfasst wird. Wenn eine Fahrbahn feucht oder nass ist, erzeugen die Reifen zusätzlich ein Wassergeräusch beziehungsweise ein Nasszischen, das ebenfalls von den Ultraschallsensoren 102 erfasst wird. Das Windgeräusch, das Rollgeräusch und das Nasszischen sind mit
Fremdgeräuschen anderer Geräuschquellen in dem Umgebungsgeräusch enthalten. Zumindest das Windgeräusch, das Rollgeräusch und das
Wassergeräusch werden mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 lauter.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden Sensorinformationen 110 von im Wesentlichen nach vorne ausgerichteten Ultraschallsensoren 102 dazu verwendet, das Windgeräusch zu erfassen. Sensorinformationen 110 von im Wesentlichen nach hinten ausgerichteten Ultraschallsensoren 102 werden dazu verwendet, das Wassergeräusch und das Rollgeräusch zu erfassen.
Sensorinformationen 110 von im Wesentlichen zur Seite ausgerichteten
Ultraschallsensoren 102 werden dazu verwendet, Fremdgeräusche anderer Geräuschquellen zu erfassen. Mit anderen Worten wird ein Verfahren zur Sensorauswahl im Umfeld der Nässeerkennung auf der Fahrbahn mittels Ultraschall vorgestellt.
Aktuell kann die Fahrbahnnässe bzw. die Angabe mm-Wassersäule auf einer Fahrbahn nicht direkt gemessen werden. Aus verschiedenen Betriebszuständen des Fahrzeuges kann indirekt auf eine nasse Fahrbahn zurückgeschlossen werden. Dies kann zum Beispiel durch die Scheibenwischeraktivität oder ESP- Eingriffe geschehen. Eine kontinuierliche„Messung“ des Fahrbahnzustandes in Richtung Feuchtigkeit existiert aktuell nicht.
Für die Hinderniserkennung sind Ultraschallsensoren in der Nähe der Radkästen angebracht. Ein beträchtliches Problem beim Einsatz der Hinderniserkennung während der schnelleren Fahrt sind die Fahrgeräusche, die das von den
Sensoren abgestrahlte Echo überlagern und damit die Abstandsmessung zum Teil stark einschränken. Je mehr Wasser von den Reifen gegen den Radkasten spritzt umso lauter ist das Fahrgeräusch und umso stärker ist die Einschränkung.
Der Geräuschpegel gelangt hauptsächlich direkt über die Luft zum Sensor, kann aber auch indirekt per Körperschall vom Sensor empfangen werden. Diese Geräusche können als Rauschpegel beziehungsweise als„noise“ (Störgröße, Rauschwert) im Ultraschallsteuergerät berechnet werden. Der Rauschpegel kann per CAN an andere Steuergeräte im Fahrzeug ausgegeben werden.
Fahrversuche haben ergeben, dass die Qualität der Erkennung von
Fahrbahneigenschaften, wie z. B. ein Nässeerkennung oder eine Erkennung von Umgebungseigenschaften, wie z. B. die Erkennung anderer Fahrzeuge, sehr von der jeweiligen Auswahl der beteiligten Ultraschall-Sensoren (USS) abhängt. Nicht jede Sensorposition (aktuell können bis zu 12 Sensoren pro Fahrzeug verbaut sein) eignet sich gleich gut bzw. hat sogar negativen Einfluss bezogen auf die jeweilige Erkennungsmethode. Daher spielt eine geeignete Sensorauswahl eine sehr große Rolle um robuste und qualitativ hochwertige Aussagen bzgl. Nässe auf der Fahrbahn treffen zu können.
Grundlegend verschiedene Umgebungs- bzw. Fahrbahneigenschaften können mittels der Ultraschallsensoren erkannt werden. Diese sind Objekterkennung, Nässeerkennung auf der Fahrbahn und Winderkennung.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird mit den Rauschpegeln der vorderen Sensoren die Windgeschwindigkeit in Längsrichtung berechnet, mit den Rauschpegeln der seitlichen Sensoren werden Objekte erkannt und mit den Rauschpegeln der hinteren Sensoren wird Nässe auf der Straße gemessen. Da Wind und Objekte ebenfalls die Rauschpegel der hinteren Sensoren
beeinflussen, wird die Messung der Nässe mit Hilfe der Wind- und
Objektinformationen korrigiert.
Für eine Erkennung von Objekten (andere Verkehrsteilnehmer, wie z. B.
Fahrzeuge, LKW, ...) sind die seitlich angeordneten vier Sensoren (Nr.l, 6, 8,
13) maßgeblich. Dabei wird das jeweilige Differenzsignal der Rauschwerte der vorderen Sensoren (Nr.l, 6) und der hinteren Sensoren (Nr.13, 8) ausgewertet.
U diff. 1, 6 [mV] = U 1 [mV] - U 6 [mV]
U diff. 1, 6 > Schwelle Objekt Unterholer eines anderen Fahrzeugs auf der linken Fahrzeugseite U diff. 1, 6 < -Schwelle Objekt Überholer des eigenen Fahrzeugs auf der rechten Fahrzeugseite
U diff. 13, 8 verhält sich in gleicher Art und Weise.
Über das zeitliche Verhalten der Differenzsignale U diff. 1, 6 und U diff. 13, 8 lässt sich zusätzlich auch auf ein Unter- bzw. Überholvorgang schließen. Bei einem Überholvorgang tritt eine Erhöhung des Differenzsignals zuerst fahrzeugspezifisch auf der in Fahrtrichtung rechten Seite an den vorderen seitlichen Sensoren (1, 6) auf, zeitlich der Differenzgeschwindigkeit entsprechend danach an den hinteren Sensoren (8, 13). Bei einem Unterholvorgang entsprechend anders herum und auf der linken Seite. Weiter kann bei einem zeitlich (länger) konstanten Differenzsignal auf ein kontinuierliches Objekt (Leitplanke, Mauer, ...) und dessen Lage (Abstand, links oder rechts)
geschlossen werden.
Hierbei werden verschiedene Schwellwerte für verschiedene Objektarten (Auto, LKW, ...) verwendet. Somit kann auch im Fährbetrieb ein Rückschluss auf das jeweilige Objekt gezogen und z. B. mit den Objekten aus dem
Radar/Lidar/Kamera-Umfeld validiert werden. Für eine Objekterkennung können die Sensoren (1, 6, 8, 13) im gesamten featurespezifischen
Geschwindigkeitsband (aktuell >= 60km/h) zusätzlich zur Messung des
Rauschpegels auch aktiv Ultraschallsignale aussenden und Objekte mit Hilfe der empfangenen Echos erkennen, solange diese nicht durch zu große Rauschpegel unterdrückt werden.
Für eine Erkennung der Fahrbahnnässe sind die hinteren vier Sensoren (Nr. 9, 10, 11, 12) maßgeblich. Mit dieser Sensorauswahl lassen sich die besten Messergebnisse in Bezug auf die aktuelle vorliegende Fahrbahnnässe erzielen. Bei diesen Sensorpositionen ist z. B. der Windeinfluss am geringsten.
Wird durch die fahrzeugspezifische Objekterkennung kein Objekt im
Erfassungsbereich erkannt, können alle hinteren Sensoren (Nr. 9, 10, 11, 12) zur Nässeerkennung herangezogen werden. Hierbei können die Sensoren aktiv oder auch inaktiv betrieben werden, da der Rauschwert in jedem Fall ermittelt und verarbeitet werden kann.
Wird durch die fahrzeugspezifische Objekterkennung (z.B. auch mit Radar, Kamera oder Lidar) ein kontinuierliches Objekt (Leitplanke, ...) im
Erfassungsbereich erkannt, kann die Nässeerkennung ausgesetzt werden.
Alternativ können dennoch alle hinteren Sensoren (Nr. 9, 10, 11, 12) zur
Nässeerkennung einbezogen werden. Allerdings werden dann die Sensorwerte der hinteren Sensoren durch einen sensorspezifischen und ggf.
objektspezifischen Korrekturwert erniedrigt. Somit wird der Objekteinfluss auf den sensorspezifischen Rauschpegel kompensiert.
Wird durch die fahrzeugspezifische Objekterkennung ein kurzfristiges Objekt (Fahrzeug, ...) im Erfassungsbereich erkannt, werden objektspezifisch die hinteren Sensoren (Nr. 9, 10, 11, 12) zur Nässeerkennung teilweise deaktiviert. Hierbei werden Objektgruppen gebildet, die ein ähnliches Beeinflussungsmuster (Verlauf und Intensität) in Bezug auf den Rauschwert eines einzelnen Sensors aufweisen. Entsprechend jeder Objektgruppe wird definiert, welche Sensoren zur Nässeerkennung während des Einflusses noch einen Beitrag zur
Nässeerkennung liefern können.
Die Rauschpegel aller anderen Sensoren werden während der Zeit dieses Einflusses nicht für die Berechnung der Nässe berücksichtigt. Z. B. werden bei einem Objekttyp„Automobil“ nur die zwei objektnahen Sensoren deaktiviert (siehe auch kontinuierliches Objekt). Bei einem Objekttyp„LKW‘ werden hingegen alle hinteren Sensoren nicht berücksichtigt, da hier aktuell keine Nässeerkennung per Ultraschallsensoren durchgeführt werden kann. Der kontinuierliche Rauschwert des Sensorrohsignals wird in einen
sensorindividuellen Status überführt. Jedem Sensor wird dabei ein Index (Sensorbezeichnung) zugeordnet: i = [1 2 3 4 5 6 NaN 8 9 10 11 12 13], da der Index 7 keine Anwendung findet Das Ergebnis wird als Statusvektor ausgegeben:
Z = [1 2 3 4 5] wobei der Status wie folgt interpretiert wird und Zwischenwerte Vorkommen dürfen:
1: trocken
2: feucht
3: nass
4: sehr nass
5: Aquaplaning Gefahr n: Stützstelle des Statusvektors Z
v: Geschwindigkeit(sabhängigkeit)
t: Zeit(abhängigkeit)
s(i): Sensorauswahl
s(i).SZ(t): Sensorergebnis zum Zeitpunkt t
stst noise: Stützstellenwert des Rauschwertes
tracker noise: aktueller Rauschwert des Sensors und wie folgt berechnet werden kann:
Aus den einzeln berechneten sensorindividuellen Ergebnissen wird über einen Fusionsfaktor ein Sensorfusionswert über alle Sensoren berechnet. Dabei hängt die Größe des sensorindividuellen Fusionsfaktors von der„Objekterkennung“ ab. Beispiele verschiedener Fusionsfaktoren k bei als nass bzw. sehr nass erkannter Fahrbahn. Dabei werden die durchgestrichenen Sensoren jeweils nicht berücksichtigt. k 1 (i) = [0 0 0 0 0 0 NaN kein Objekt erkannt
k 2 (i) = [0 0 0 0 0 0 NaN Überholer (Auto) erkannt
k 3 (i) = [0 0 0 0 0 0 NaN Überholer (LKW) erkannt
k 4 (i) = [0 0 0 0 0 0 NaN Unterholer (Auto) erkannt
Berechnung des fusionierten Ergebnisses:
SZ fus (t): fusioniertes Ergebnis der Nässeerkennung
v_tracker noise: aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit
Für eine Erkennung des Windes in Fahrzeuglängsrichtung sind die vorderen vier Sensoren (2, 3, 4, 5) maßgeblich. Hierbei wird der Effekt ausgenutzt, dass der Windeinfluss auf den Rauschpegel der einzelnen Sensoren vorne verstärkt auftritt. Dieser Effekt kann in einem experimentellen Versuch ermittelt und in einem entsprechenden Modellwert abgebildet werden. Hierbei wird das Fahrzeug mit Fahrtwind in Längsrichtung beaufschlagt (z. B. in einem Windkanal). Daraus lassen sich windgeschwindigkeitsabhängige sensorindividuelle Rauschwerte abbilden und folgenden Zusammenhang bilden:
(1) V Wind [km/h] = V Fahrtwind [km/h] - V Fahrzeug [km/h]
(2) V Fahrzeug = 0km/h (im Windkanal)
(3) V Fahrtwind [km/h] ~ N Sensor [mV] * k [km/h / mV]
(4) V Wind [km/h] = N Sensor [mV] * k [km/h / mV] - V Fahrzeug [km/h]
V: Geschwindigkeit
N: Rauschwert„noise“
k: geschwindigkeitsabhängiger Korrekturfaktor oder im Straßenfahrversuch:
(1) V Wind [km/h] = V Fahrtwind [km/h] - V Fahrzeug [km/h]
(2) V Wind = 0km/h (windstiller Tag)
(3) V Fahrtwind [km/h] = V Fahrzeug [km/h]
(4) V Fahrtwind [km/h] ~ N Sensor [mV] * k [km/h / mV]
(5) V Wind [km/h] = N Sensor [mV] * k [km/h / mV] - V Fahrzeug [km/h]
Da Gegenwind in gleicher Weise die Rauschpegel der hinteren vier Sensoren erhöht und Mitwind erniedrigt, wird die mit den vorderen vier Sensoren berechnete Windgeschwindigkeit verwendet um die Rauschpegel der hinteren vier Sensoren zu kompensieren.
Der hier vorgestellte Ansatz kann in jedem PKW mit integriertem, automatischem Ein-/Auspark- Assistent als Software- Feature eingesetzt werden. Das Verfahren kann prinzipiell in allen Fahrzeugen mit Ultraschall-Sensoren eingesetzt werden. Da nur ein bereits berechnetes Signal auf den CAN-Bus zur Verfügung gestellt und aufgrund dieses Signals eine Warnung an den Fahrer ausgegeben wird, ist eine Minimal-Umsetzung mit Softwareänderungen am Ultraschallsteuergerät und am HMI sehr kostengünstig möglich.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine“ oder„ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den
Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben von Ultraschallsensoren (102) eines Fahrzeugs (100), dadurch gekennzeichnet, dass vordere Ultraschallsensoren (102) des Fahrzeugs (100) zum Erkennen von Windgeräuschen am Fahrzeug (100) verwendet werden, hintere Ultraschallsensoren (102) des Fahrzeugs (100) zum Erkennen eines Straßenzustands im Bereich des Fahrzeugs (100) verwendet werden, und seitliche Ultraschallsensoren (102) des Fahrzeugs (100) zum Erkennen von Objekten im Bereich des Fahrzeugs (100) verwendet werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem zum Erkennen der Windgeräusche und/oder zum Erkennen des Straßenzustands und/oder zum Erkennen der Objekte an den Ultraschallsensoren (102) erfasste Rauschpegel (112) ausgewertet werden.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Erkennen der Objekte an den Ultraschallsensoren (102) erfasste Echos ausgewertet werden.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in
Sensorinformationen (110) der nach hinten ausgerichteten
Ultraschallsensoren (102) abgebildete Windgeräusche und/oder Objekte unter Verwendung der erkannten Windgeräusche und/oder erkannten Objekte kompensiert werden.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in
Sensorinformationen (110) der zur Seite ausgerichteten Ultraschallsensoren (102) abgebildete Windgeräusche und/oder Straßenzustände unter Verwendung der erkannten Windgeräusche und/oder des erkannten Straßenzustands kompensiert werden.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
Sensorinformationen (110) von paarweise symmetrisch zu einer Fahrzeuglängsachse (106) des Fahrzeugs (100) angeordneten
Ultraschallsensoren (102) zusammen ausgewertet werden.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, bei dem die Sensorinformationen (110) der auf einer Fahrzeugseite angeordneten Ultraschallsensoren (102) verwendet werden, um auf der Fahrzeugseite überholende oder überholte andere Fahrzeuge zu erkennen.
8. Vorrichtung (104), wobei die Vorrichtung (104) dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in entsprechenden Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
9. Computerprogrammprodukt, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
10. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das
Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 9 gespeichert ist.
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