EP4025933A1 - Rechnerische störschallkompensation für ultraschallsensorsysteme - Google Patents

Rechnerische störschallkompensation für ultraschallsensorsysteme

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EP4025933A1
EP4025933A1 EP20768330.1A EP20768330A EP4025933A1 EP 4025933 A1 EP4025933 A1 EP 4025933A1 EP 20768330 A EP20768330 A EP 20768330A EP 4025933 A1 EP4025933 A1 EP 4025933A1
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EP
European Patent Office
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information
computational
ultrasonic sensor
signal
noise compensation
Prior art date
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Pending
Application number
EP20768330.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sylvio Salomon
Marian ROEGER
Uwe Kupfernagel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a method for computational sound compensation for a concealed or uncovered built-in ultrasonic sensor system, in particular for a vehicle.
  • the present invention also relates to a system for computational ultrasound compensation with means for carrying out the steps of the method.
  • the present invention also relates to a vehicle with the system for computational ultrasound compensation.
  • the present invention relates to a computer program, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • the present invention also relates to a data carrier signal which the computer program transmits.
  • the present invention also relates to a computer-readable medium, comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • ultrasonic transducers or ultrasonic sensor systems for monitoring the surroundings in vehicles are usually installed uncovered, that is to say there are openings in the wall material of the vehicle in the area of the ultrasonic transducers.
  • the concealed and thus from the outside invisible installation of the ultrasonic transducers or ultrasonic sensor systems is optically preferable, but is currently not prevailing by the majority because the parasitic structure-borne sound amplitudes that arise during an ultrasonic signal transmission process and only slowly decay without further measures in the immediately adjacent vehicle structure, in particular in its Wall material, one make reliable detection of the ultrasonic signals coupled in via the air path in the form of echoes considerably more difficult.
  • a concealed ultrasonic sensor system means, for example in a vehicle, that an ultrasonic sensor or several ultrasonic sensors are not visible from the outside.
  • Ultrasonic signals emitted by the ultrasonic sensor system penetrate the wall material on which the sensor is arranged. Ultrasonic signals penetrate the wall material twice for ultrasonic detection, namely when sending and receiving the ultrasonic signal through the concealed ultrasonic sensor system. This causes the wall material to vibrate.
  • the laid-open specification DE 10 2017 127587 A1 discloses a damping mat made of butyl rubber, which is mixed with fibers in order to increase the damping effect and to obtain the damping effect over a larger temperature range.
  • a damping device is known from the laid-open specification DE 10 2015 116442 A1, which has two different damping elements that function at different temperatures.
  • the laid-open specification DE 10 2012 106700 A1 discloses a stiffening element that is intended to reduce the vibrations of the wall.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for computational noise compensation for an ultrasound sensor system installed either concealed or uncovered, a system for computational ultrasound compensation, a vehicle, a computer program, a data carrier signal and a computer-readable medium, which overcome the aforementioned disadvantages.
  • the object is achieved according to the invention by the features of the independent claims.
  • Advantageous refinements of the invention are given in the subclaims.
  • a method for computational noise compensation for a built-in ultrasonic sensor system is specified, in particular for a vehicle with a wall material, having the following steps:
  • Detecting reference environmental information including noise signal information of a wall material and / or airborne sound signal information, with an ultrasonic sensor of the ultrasonic sensor system;
  • Detecting real-time environmental information comprising
  • the method for computational noise compensation is preferably a method for computational structure-borne noise compensation.
  • the last step of the method according to the invention is preferably carried out in the vehicle.
  • a system for computational ultrasound compensation with means for carrying out the steps of the method is also specified.
  • the system for computational ultrasound compensation can be part of a driving support system for supporting autonomous or semi-autonomous driving of corresponding autonomous or semi-autonomous vehicles or a driver assistance system for supporting a driver of the vehicle in different driving situations.
  • a vehicle with the system for computational ultrasound compensation is specified.
  • the vehicle is preferably a driver's ego vehicle.
  • a computer program is specified, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • a computer program is a collection of instructions for performing a particular task, designed to solve a particular class of problems.
  • a program's instructions are designed to be carried out by a computer, and it requires a computer to be able to run programs in order for it to function.
  • a data carrier signal is specified which the computer program transmits.
  • a computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • the basic idea of the present invention is therefore, instead of, for example, mechanical damping of vibrations or interfering noise, in particular structure-borne noise, of a wall material, to take into account and filter out the vibrations in the context of signal processing.
  • temperature-dependent changes in the same can also be taken into account.
  • This method thus enables reliable detection by the ultrasonic sensor system, wherein the ultrasonic sensor system, for example installed under the wall material, can have a plurality of ultrasonic sensors that can detect simultaneously and permanently in order to achieve a continuously precise detection result.
  • the method presented allows a significant reduction in the design effort as well as the material expense, so that a significant reduction in costs and weight can be achieved with a comparable or even increased performance of the concealed ultrasonic detection system.
  • This method can also be used to compensate for structure-borne noise in an uncovered ultrasound detection system, with the respective signal generated by the oscillation of the membrane and which can also be interpreted as structure-borne noise being calculated for each measurement.
  • the membrane forms the wall material, for example.
  • the ultrasonic transducer increases the quality of the detection results from detections at a short distance, for example closer to 10 centimeters.
  • pre-stored reference environmental information in particular for noise signal information
  • noise signal information is made available.
  • These detections can take place, for example, using sound absorbers, for example in an appropriately configured sound studio.
  • Ultrasound is sound with frequencies above the human hearing frequency range. It preferably includes frequencies from 16 kHz. Sound from a frequency of around 1 GHz is also referred to as hypersonic. In contrast, frequencies below the frequency range that can be heard by humans are referred to as infrasound.
  • Ultrasound propagates as a longitudinal wave in gases and liquids. In solids, the shear stresses that occur also cause the propagation of transverse waves. For reasons of efficiency, the transition from airborne sound to the solid body, or vice versa, can take place in particular with a coupling medium with an adapted acoustic impedance and a certain thickness.
  • ultrasound is reflected, absorbed, scattered or passed through, so-called transmission.
  • transmission As with other waves, refraction, diffraction and interference also occur, so that the ultrasound system is designed to be very sensitive.
  • Air shows an attenuation for ultrasound that increases sharply with frequency.
  • ultrasound propagates in liquids with little attenuation.
  • the attenuation can also be based on temperature fluctuations and / or changes in humidity in general.
  • the first step of the method is therefore the detection of reference environmental information.
  • the wall material is an outer wall of the vehicle, for example a body part, but also gorilla glass used in a sunroof.
  • Interfering sound signal information is signal information that is added in addition to intended sound detection, possibly in a disruptive manner. It is precisely this signal information that has to be compensated.
  • the airborne sound signal information is the ultrasound that is located outside the wall material.
  • the reference environment information is then saved. This step can be carried out once or repeated depending on defined conditions. It is essential that, in order to carry out the method, reference environmental information detected in a previous step can be called up at a later point in time.
  • real-time environmental information including interference sound signal information, in particular structure-borne sound signal information, of the wall material and / or airborne sound signal information, is carried out with the ultrasonic sensor.
  • interference sound signal information in particular structure-borne sound signal information, of the wall material and / or airborne sound signal information
  • further real-time information is detected. If there has been a change in the distance of a detected object between the times of the different detections, this is also detected.
  • the difference signal is formed between the environmental information from reference environmental information and real-time environmental information with a computing unit.
  • a reference measurement in the time domain is thus subtracted from the later real-time measurements.
  • Either the reference environmental information can be subtracted from the real-time environmental information or the real-time environmental information can be subtracted from the reference environmental information.
  • the calculation algorithms are set uniformly.
  • the subsequent steps are carried out according to the state of the art, i.e. as with externally installed ultrasonic sensors.
  • a signal is usually used, in the present case the difference signal, for example to check whether threshold values have been exceeded.
  • the wall material of the vehicle has a material thickness of at least 0.1 millimeters.
  • the wall material of the vehicle has a material thickness of at most 3.0 millimeters inclusive.
  • the invention is characterized by smoothing and / or filtering the difference signal. Difference signals prepared for the subsequent computing process enable more reliable or less error-prone detection of the vehicle environment.
  • the ultrasonic sensor has a frequency of at least 40 kFIz inclusive up to and including 80 kFIz. It has been found that interfering noise, in particular structure-borne noise, can be well compensated for in this frequency range, so that a reliable or error-free detection of the vehicle environment is made possible.
  • the formation of the difference signal between the environmental information takes place on the basis of raw data, an envelope curve, and / or a differently filtered received signal, for example a correlation with a transmitted signal of the ultrasonic sensor.
  • Raw data require only reduced computing power and thus accelerate data processing.
  • the detection of the reference environmental information is repeated at defined time intervals.
  • any detected reference environmental information also include detected objects.
  • the detection of the reference environmental information takes place at regular time intervals.
  • the defined time intervals are less than one minute.
  • Preferred time intervals in order to enable the most reliable and precise detection possible, can in particular be at least 10 milliseconds.
  • the detection of the reference environmental information is repeated on an event-based basis. This means that an external factor initiates a detection of the reference environmental information as an event. This reduces the number of calculations.
  • the detection of the reference environmental information is repeated on an event-based basis in such a way that a temperature change and / or a change in humidity triggers or triggers repeated detection of the reference environmental information. It has been found that these influences are suitable as events in order to repeatedly carry out a new detection when a defined amount of change in the temperature and / or the humidity is exceeded in such a way that a reliable detection is made possible.
  • a signal component of at least one object detected by means of airborne sound signal information in the reference environmental information results in a negative signal in the difference signal, provided that the object has changed its position relative to the vehicle or the respective ultrasonic transducer.
  • the negative signal or the object can be detected in particular on the basis of the change in amplitude and / or the change in phase.
  • the negative signal is used in its inversion as a positive signal in the real-time environmental information for object tracking. This negative signal can be used to track the object on the basis of the characteristic data of the negative signal as a positive signal with respect to the previously known reference signal.
  • the computing unit is an application-specific integrated circuit in the ultrasonic sensor system.
  • An application-specific integrated circuit in English application-specific integrated circuit, ASIC, is an electronic circuit that is implemented as an integrated circuit. The function of an ASIC can therefore no longer be changed, but the manufacturing costs are lower with high one-off costs.
  • the presented method for computational sound compensation is also used in connection with uncovered ultrasonic transducers in order to enable improved object detection in the vicinity of an ultrasonic transducer by the wall material generated by the oscillation of the membrane formed as a membrane and also as Structure-borne noise interpretable signal is deducted for each measurement.
  • the method is a method for computational structure-borne noise compensation and that the interfering noise signal information is structure-borne noise signal information.
  • Structure-borne sound signal information is a form of interfering sound signal information, structure-borne sound being used as structure-borne sound signal information, which is detected by the ultrasonic sensor, this corresponding to vibrations of the wall material.
  • Such an application is particularly suitable for concealed ultrasonic transducers, for example on vehicles.
  • the presented method for computational sound compensation is used in connection with concealed and / or uncovered ultrasonic transducers in order to selectively to hide individual or several undesired airborne sound signals of the environment, for example starting from a trailer coupling or a bicycle rack, to detect even very small changes in a possibly complex echo landscape of the environment, for example to detect objects underneath the vehicle by means of ultrasonic transducers located in the area of the vehicle underbody, and / or in order to detect changes in the structure-borne noise pattern, for example due to temperature changes, soiling, deformation and / or damage. Damage can, for example, be a
  • At least one ultrasonic transducer can be attached to the glass pane and measure its structure-borne noise. If the pane of glass breaks, the detected structure-borne noise signal changes, so that it can be concluded that the glass has been damaged. Thus, a background noise signal that remains the same as the initial background noise signal is considered to be a signal for a non-broken glass pane.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an ultrasonic sensor system according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a flow diagram of a method for computational noise compensation for a concealed ultrasonic sensor system
  • FIG. 3 shows exemplary time domain signals of the method for computational noise compensation for built-in ultrasonic sensor systems.
  • FIG. 1 shows a concealed ultrasonic sensor system 1 with an ultrasonic sensor 5, which is arranged on a wall material 2 of a vehicle To detect interfering sound signal information 3, in particular structure-borne sound signal information, and airborne sound signal information 4.
  • structure-borne sound signal information is assumed in the case of the interfering sound signal information 3 in the context of specific, preferred exemplary embodiments.
  • the invention is not limited to concealed ultrasonic sensors 5, although these are used as an example in the exemplary embodiments to solve a specific problem.
  • Installed concealed means that the ultrasonic sensor system 1 has the transmitter or receiver arranged inside the vehicle and not visually visible from the outside.
  • the structure-borne sound signal information and the airborne sound signal information 4 are processed in a computing unit 6.
  • FIG. 1 there is no object that could be detected. However, such an object is present in the case of the ultrasound images according to FIGS. 3a, 3c and 3d.
  • FIG. 2 schematically shows, in a flow chart, a method for computational interference or structure-borne noise compensation for the concealed ultrasonic sensor system 1, in particular for a vehicle with the wall material 2.
  • the method has at least the following steps:
  • Detecting reference environmental information 100 including interference or structure-borne sound signal information 3 of a wall material 2 and / or airborne sound signal information 4, with an ultrasonic sensor 5 of the ultrasonic sensor system 1;
  • the computing unit 6 is an application-specific integrated circuit in the ultrasonic sensor system 1.
  • FIG. 3a shows a transmission and reception signal in the case of an uncovered ultrasonic sensor system 1 or an uncovered ultrasonic sensor 5, as is known from the prior art.
  • an object is arranged in the detection area, from which an airborne sound signal information item 4 is shown. Since the ultrasonic sensor 5 is not covered, it does not detect any interference or structure-borne sound signal information 3.
  • FIG. 3b shows a transmission and reception signal in the case of a concealed ultrasonic sensor system 1 or a concealed ultrasonic sensor 5 according to a preferred embodiment of the invention.
  • No object is arranged in the detection area, so that the airborne sound signal information 4 does not generate a signal deflection. Since the ultrasonic sensor 5 is covered, it detects interference or structure-borne noise signal information 3. As a result, reference environmental information 100 is detected without an object.
  • FIG. 3c shows a transmission and reception signal in the case of a concealed ultrasonic sensor system 1 or a concealed ultrasonic sensor 5 according to a preferred embodiment of the invention.
  • an object is arranged in the detection area, so that the airborne sound signal information 4 generates a signal deflection. Since the ultrasonic sensor 5 is covered, it also detects interference or structure-borne noise signal information 3. However, these are superimposed so that the object cannot be identified from this detection alone. In other words, the signal from the object is covered by the signal from the structure-borne noise or the wall material.
  • FIG. 3d shows, in a schematically simplified manner, the difference signal between the environmental information 400 from reference environmental information and real-time environmental information.
  • the wall material 2 of the vehicle has a material thickness of at least 0.1 millimeters. According to one embodiment, it is also preferably provided that the wall material 2 of the vehicle has a material thickness of at most 3.0 millimeters inclusive.
  • the structure-borne noise in this area is shown by way of example in FIG. 3b.
  • the difference signal is smoothed and / or filtered.
  • the ultrasonic sensor 5 has a frequency of at least 40 kHz up to and including 80 kHz. Ultrasonic detections carried out with such a frequency result in sound signals as shown by way of example in FIGS. 3a to 3d.
  • the formation of the difference signal between the environmental information 400 takes place on the basis of raw data, an envelope curve, and / or a differently filtered received signal, for example a correlation with a transmission signal of the ultrasonic sensor 5.
  • an envelope curve is shown symbolically as an example. This means that the ultrasonic signal is represented and processed by the envelope curve.
  • the detection of the reference environmental information 100 is repeated at defined time intervals.
  • the defined time intervals are less than one minute, and in particular are at least 10 milliseconds.
  • the detection of the reference environmental information 100 is repeated on an event-based basis.
  • the detection of the reference environmental information 100 is repeated on an event-based basis in such a way that a temperature change and / or a change in humidity triggers or triggers repeated detection of the reference environmental information 100.
  • a signal portion of at least one object detected by means of airborne sound signal information 4 in the reference environmental information results in a negative signal in the difference signal, provided that the object has changed its position relative to the vehicle or the respective ultrasonic transducer.
  • the reverse of the negative signal is used as a positive signal in the real-time environmental information for object tracking.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation für ein verdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem (1), insbesondere für ein Fahrzeug mit einem Wandmaterial (2), aufweisend folgende Schritte: Detektieren von Referenz-Umgebungsinformation (100), umfassend Störschallsignalinformation (3) eines Wandmaterials (2) und/oder Luftschallsignalinformation (4), mit einem Ultraschallsensor (5) des Ultraschallsensorsystems (1); Speichern der Referenz-Umgebungsinformation (200); Detektieren von Echtzeit-Umgebungsinformation (300), umfassend Störschallsignalinformation (3) des Wandmaterials (2) und/oder Luftschallsignalinformation (4), mit dem Ultraschallsensor (5); und Bilden eines Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen (400) aus Referenz-Umgebungsinformation und Echtzeit-Umgebungsinformation, mit einer Recheneinheit (6). Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur rechnerischen Ultraschallkompensation mit Mitteln zur Durchführung der Schritte des Verfahrens. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit dem System zur rechnerischen Ultraschallkompensation. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, ein Datenträgersignal und ein computerlesbares Medium.

Description

Rechnerische Störschallkompensation für Ultraschallsensorsysteme
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnerischen Schallkompensation für ein verdeckt oder unverdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem, insbesondere für ein Fahrzeug.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur rechnerischen Ultraschallkompensation mit Mitteln zur Durchführung der Schritte des Verfahrens.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit dem System zur rechnerischen Ultraschallkompensation.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm überträgt.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen.
Üblicherweise werden Ultraschallwandler beziehungsweise Ultraschallsensorsysteme zur Umfeldüberwachung in Fahrzeugen in der Regel unverdeckt verbaut, das heißt es gibt im Bereich der Ultraschallwandler Öffnungen im Wandmaterial des Fahrzeugs.
Der verdeckte und damit von außen unsichtbare Verbau der Ultraschallwandler beziehungsweise Ultraschallsensorsysteme ist optisch zu bevorzugen, setzt sich derzeit allerdings nicht mehrheitlich durch, weil die dadurch während eines Ultraschallsignalsendevorgangs entstehenden und ohne weitere Maßnahmen nur langsam abklingenden parasitären Körperschallamplituden in der unmittelbar angrenzenden Fahrzeugstruktur, insbesondere in dessen Wandmaterial, eine zuverlässige Detektion der in Form von Echos über den Luftweg einkoppelnden Ultraschallsignale erheblich erschweren.
Demgegenüber bedeutet verdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem beispielsweise bei einem Fahrzeug, dass ein Ultraschallsensor oder mehrere Ultraschallsensoren von außen nicht sichtbar sind. Vom Ultraschallsensorsystem emittierte Ultraschallsignale durchdringen das Wandmaterial, an dem der Sensor angeordnet ist. Dabei durchdringen Ultraschallsignale das Wandmaterial für eine Ultraschalldetektion zweimal, nämlich beim Senden und beim Empfangen des Ultraschallsignals durch das verdeckt verbaute Ultraschallsensorsystem. Dabei wird das Wandmaterial in Schwingungen versetzt.
Diese Schwingungen schwingen derart lange nach, dass die Echo-Laufzeitmessungen gestört werden.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, diese Schwingungen, auch Körperschall genannt, mit mechanischen Mitteln zu unterdrücken.
Um dennoch verdeckte Ultraschallwandler für die Umfelddetektion verwenden zu können, werden nach aktuellem Stand der Technik Materialien zur Dämpfung der Körperschallamplituden in der unmittelbar angrenzenden Umgebung dieser Ultraschallwandler angebracht. Es wird also gezielt diejenige Struktur im angrenzenden Bereich der jeweiligen Ultraschallwandler gedämpft, mit der die Ultraschallwandlermembranen zur Aussendung und zum Empfang von Luftultraschall mechanisch gekoppelt sind.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2017 127587 A1 offenbart eine Dämpfungsmatte aus Butyl-Kautschuk, der mit Fasern gemischt wird, um die Dämpfungswirkung zu erhöhen und die Dämpfungswirkung über einen größeren Temperaturbereich zu erhalten.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2015 116442 A1 ist eine Dämpfungseinrichtung bekannt, die zwei unterschiedliche Dämpfungselemente aufweist, die bei unterschiedlichen Temperaturen funktionieren.
Mit der Verwendung solcher Dämpfungsmittel gehen mehrere Probleme einher, nämlich stark temperaturabhängige Dämpfungseigenschaften, aufwendige Montageprozesse, wesentlich eingeschränkte Bereiche zur Platzierung der Wandler, zusätzliche Masse durch Dämpfungsmaterial, hoher Entwicklungssaufwand, da für jedes Fahrzeug eine individuelle Lösung erforderlich ist, und schließlich zusätzliche Kosten.
Eine weitere Möglichkeit, die unerwünschten Körperschallschwingungen zu reduzieren, besteht gemäß dem Stand der Technik in der Verwendung von Versteifungselementen in der unmittelbaren Umgebung der Ultraschwallwandler beziehungsweise des Ultraschallsensorsystems. Die Körperschallwellen werden dadurch in besonderem Maße in ihrer Ausbreitung behindert.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 106700 A1 offenbart ein Versteifungselement, das die Schwingungen der Wand reduzieren soll.
Bei dieser Methode bestehen bisher ungelöste Probleme, nämlich optische Abzeichnungen, erhöhter Aufwand bei der Montage, eingeschränkter Bereich zur Platzierung der Ultraschallsensorsysteme, zusätzliche Masse durch das Versteifungsmaterial und zusätzliche Kosten.
Ein weiterer beforschter Weg besteht darin, sich an dem Wandmaterial ausbreitende Ultraschallsignale von Nachbarsensoren auszublenden. Dies erfolgt im Rahmen der Signalverarbeitung, beispielsweise durch Anpassung von Schwellwerten oder durch Ausblenden eines Zeitfensters, in dem diese Störsignale der Nachbarsensoren eintreffen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dies trotz eines hohen Aufwands zu ungenauen Ergebnissen führt, sodass Unfälle nicht auszuschließen sind.
Aus den vorgenannten Beispielen aus dem Stand der Technik ergibt sich, dass die Kompensation von Körperschall im Speziellen, und von Störschall im Allgemeinen, ein noch zu lösendes Problem darstellt.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation für ein wahlweise verdeckt oder unverdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem, ein System zur rechnerischen Ultraschallkompensation, ein Fahrzeug, ein Computerprogramm, ein Datenträgersignal und ein computerlesbares Medium anzugeben, die die vorgenannten Nachteile bewältigen. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation für ein verbautes Ultraschallsensorsystem angegeben, insbesondere für ein Fahrzeug mit einem Wandmaterial, aufweisend folgende Schritte:
Detektieren von Referenz-Umgebungsinformation, umfassend Störschallsignalinformation eines Wandmaterials und/oder Luftschallsignalinformation, mit einem Ultraschallsensor des Ultraschallsensorsystems;
Speichern der Referenz-Umgebungsinformation;
Detektieren von Echtzeit-Umgebungsinformation, umfassend
Störschallsignalinformation des Wandmaterials und/oder Luftschallsignalinformation, mit dem Ultraschallsensor; und
Bilden eines Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen aus Referenz- Umgebungsinformation und Echtzeit-Umgebungsinformation, mit einer Recheneinheit.
Bevorzugt handelt es bei dem Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation um ein Verfahren zur rechnerischen Körperschallkompensation.
Vorzugsweise wird der letzte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fahrzeug durchgeführt.
Erfindungsgemäß ist außerdem ein System zur rechnerischen Ultraschallkompensation mit Mitteln zur Durchführung der Schritte des Verfahrens angegeben. Das System zur rechnerischen Ultraschallkompensation kann Bestandteil eines Fahrunterstützungssystems sein, zum Unterstützen von autonomem oder halbautonomem Fahren entsprechender autonomer oder halbautonomer Fahrzeuge oder eines Fahrerassistenzsystems zum Unterstützen eines Fahrers des Fahrzeugs in verschiedenen Fahrsituationen.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug mit dem System zur rechnerischen Ultraschallkompensation angegeben. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Ego-Fahrzeug eines Fahrers. Weiter ist erfindungsgemäß ein Computerprogramm angegeben, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen. Ein Computerprogramm ist eine Sammlung von Anweisungen zum Ausführen einer bestimmten Aufgabe, die dafür konzipiert ist, eine bestimmte Klasse von Problemen zu lösen. Die Anweisungen eines Programms sind dafür konzipiert, durch einen Computer ausgeführt zu werden, wobei es erforderlich ist, dass ein Computer Programme ausführen kann, damit es funktioniert.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Datenträgersignal angegeben, das das Computerprogramm überträgt.
Weiter ist erfindungsgemäß ein computerlesbares Medium angegeben, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, statt beispielsweise einer mechanischen Dämpfung von Schwingungen beziehungsweise von Störschall, insbesondere Körperschall, eines Wandmaterials, die Schwingungen im Rahmen einer Signalverarbeitung zu berücksichtigen und herauszufiltern. Im Rahmen der rechnerischen Kompensation des Störschalls lassen sich auch temperaturabhängige Veränderungen desselben berücksichtigen. Dieses Verfahren ermöglicht somit eine zuverlässige Detektion durch das Ultraschallsensorsystem, wobei das Ultraschallsensorsystem, beispielsweise unter dem Wandmaterial verbaut, eine Vielzahl von Ultraschallsensoren aufweisen kann, die gleichzeitig und permanent detektieren können, um ein kontinuierlich präzises Detektionsergebnis zu erzielen. Das vorgestellte Verfahren gestattet eine signifikante Reduzierung des konstruktiven Aufwandes sowie des Materialaufwandes, sodass sich bei vergleichbarer oder sogar gesteigerter Leistungsfähigkeit des verdeckten Ultraschall-Detektionssystems eine deutliche Reduzierung der Kosten und des Gewichtes realisieren lässt. Auch lässt sich dieses Verfahren zur Kompensation des Körperschalls bei einem unverdeckt verbauten Ultraschall-Detektionssystem anwenden, wobei das jeweilige durch das Ausschwingen der Membran erzeugte und ebenfalls als Körperschall interpretierbare Signal bei jeder Messung herausgerechnet wird. Hierbei bildet die Membran beispielhaft das Wandmaterial. Bei einer unverdeckten Ausgestaltung der Ultraschallwandler erhöht sich die Qualität der Detektionsergebnisse aus Detektionen mit geringer Entfernung, beispielsweise näher 10 Zentimeter.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, vorgespeicherte Referenz- Umgebungsinformationen, insbesondere für Störschallsignalinformationen, zur Verfügung zu stellen. Diese Detektionen können beispielsweise unter Verwendung von Schallabsorbern erfolgen, beispielsweise in einem entsprechend konfigurierten Tonstudio.
Als Ultraschall gilt Schall mit Frequenzen oberhalb des Hörfrequenzbereichs des Menschen. Er umfasst vorzugsweise Frequenzen ab 16 kHz. Schall ab einer Frequenz von etwa 1 GHz wird auch als Hyperschall bezeichnet. Bei Frequenzen unterhalb des für Menschen hörbaren Frequenzbereichs spricht man dagegen von Infraschall.
In Gasen und Flüssigkeiten breitet sich Ultraschall als Longitudinalwelle aus. In Festkörpern kommt es wegen der auftretenden Schubspannungen zusätzlich auch zur Ausbreitung von Transversalwellen. Der Übergang von Luftschall in den Festkörper, oder umgekehrt, kann aus Effizienzgründen insbesondere mit einem Koppelmedium mit angepasster akustischer Impedanz sowie bestimmter Dicke erfolgen.
Ultraschall wird je nach Material eines Hindernisses an diesem reflektiert, in ihm absorbiert, gestreut oder tritt hindurch, sogenannte Transmission. Wie bei anderen Wellen treten auch Brechung, Beugung und Interferenz auf, sodass das Ultraschallsystem sehr sensibel ausgestaltet ist.
Luft weist eine stark mit der Frequenz steigende Dämpfung für Ultraschall auf. In Flüssigkeiten breitet sich Ultraschall dagegen dämpfungsarm aus. Allerdings kann die Dämpfung auch auf Temperaturschwankungen und/oder Feuchtigkeitsänderungen im Allgemeinen basieren.
Der erste Schritt des Verfahrens ist somit das Detektieren von Referenz- Umgebungsinformation.
Im Sinne der Erfindung ist nicht zwischen Information im Singular oder Plural zu unterscheiden, da dies nicht zum Erfindungswesen beiträgt. Zudem kann die Referenz- Umgebungsinformation nur Störschallsignalinformation des Wandmaterials und/oder Luftschallsignalinformation aufweisen. Anders formuliert gilt das Wort ein als unbestimmter Artikel und nicht als Zahlwort.
Als Wandmaterial gilt eine Außenwand des Fahrzeugs, beispielsweise ein Karosseriebestandteil, aber auch in einem Schiebedach verwendetes Gorillaglas.
Eine Störschallsignalinformation ist eine Signalinformation, die zusätzlich zu einer gewollten Schalldetektion, gegebenenfalls störend, hinzukommt. Ebendiese Signalinformation gilt es zu kompensieren.
Als Luftschallsignalinformation gilt jener Ultraschall, der sich außerhalb des Wandmaterials befindet.
Anschließend erfolgt ein Speichern der Referenz-Umgebungsinformation. Dieser Schritt kann einmalig erfolgen oder abhängig von definierten Bedingungen wiederholt werden. Wesentlich ist, dass zum Durchführen des Verfahrens eine in einem vorhergehenden Schritt detektierte Referenz-Umgebungsinformation zu einem späteren Zeitpunkt abrufbar ist.
Sofern eine Referenz-Umgebungsinformation abrufbar gespeichert ist, erfolgt das Detektieren von Echtzeit-Umgebungsinformation, umfassend Störschallsignalinformation, insbesondere Körperschallsignalinformation, des Wandmaterials, und/oder Luftschallsignalinformation, mit dem Ultraschallsensor. Somit wird zusätzlich zur vorhandenen Referenzinformation eine weitere Echtzeitinformation detektiert. Sofern es eine Abstandsänderung eines detektierten Objekts zwischen den Zeitpunkten der unterschiedlichen Detektionen gegeben hat, ist diese mit detektiert.
Schließlich wird das Differenzsignal gebildet zwischen den Umgebungsinformationen aus Referenz-Umgebungsinformation und Echtzeit-Umgebungsinformation, mit einer Recheneinheit. Somit wird eine Referenzmessung im Zeitbereich von den späteren Echtzeit-Messungen abgezogen. Dabei kann entweder die Referenz- Umgebungsinformation von der Echtzeit-Umgebungsinformation subtrahiert werden oder die Echtzeit-Umgebungsinformation von der Referenz-Umgebungsinformation. Zu beachten gilt dabei, dass die Rechenalgorithmen einheitlich eingestellt sind. Die anschließenden Schritte erfolgen nach dem Stand der Technik, also wie bei außen verbauten Ultraschallsensoren. So wird üblicherweise ein Signal verwendet, vorliegend das Differenzsignal, um beispielsweise Schwellwertüberschreitungen zu prüfen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wandmaterial des Fahrzeugs eine Materialstärke von mindestens 0,1 Millimeter aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wandmaterial des Fahrzeugs eine Materialstärke von höchstens einschließlich 3,0 Millimeter aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein Glätten und/oder Filtern des Differenzsignals. Für den anschließenden Rechenprozess vorbereitete Differenzsignale ermöglichen eine zuverlässigere beziehungsweise fehlerunanfälligere Detektion der Fahrzeugumgebung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ultraschallsensor eine Frequenz von einschließlich mindestens 40 kFIz bis einschließlich 80 kFIz aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass Störschall, insbesondere Körperschall, in diesem Frequenzbereich gut kompensiert werden kann, sodass eine zuverlässige beziehungsweise fehlerunanfällige Detektion der Fahrzeugumgebung ermöglicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bilden des Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen auf der Basis von Rohdaten, einer Hüllkurve, und/oder eines anders gefilterten Empfangssignals, beispielsweise einer Korrelation mit einem Sendesignal des Ultraschallsensors erfolgt. Rohdaten erfordern eine nur reduzierte Rechenleistung und beschleunigen damit die Datenverwertung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation in definierten Zeitabständen wiederholt wird. Grundsätzlich kann jede detektierte Referenz-Umgebungsinformation auch detektierte Objekte umfassen. Um eine möglichst zuverlässige und genaue Detektion zu ermöglichen ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Detektion der Referenz-Umgebungsinformation in regelmäßigen Zeitabständen erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgenannten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die definierten Zeitabstände weniger als eine Minute betragen. Bevorzugte Zeitabstände, um eine möglichst zuverlässige und genaue Detektion zu ermöglichen, können sein insbesondere mindestens 10 Millisekunden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation ereignisbasiert wiederholt wird. Dies bedeutet, dass ein externer Faktor als Ereignis eine Detektion der Referenz- Umgebungsinformation initiiert. Dies reduziert die Anzahl der Rechenvorgänge.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgenannten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation derart ereignisbasiert wiederholt wird, dass eine Temperaturänderung und/oder eine Feuchtigkeitsänderung ein wiederholtes Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation auslöst beziehungsweise auslösen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Einflüsse als Ereignisse geeignet sind, um beim Überschreiten eines definierten Änderungsbetrages der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit, eine Neudetektion derart wiederholend vorzunehmen, dass eine zuverlässige Detektion ermöglicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Signalanteil mindestens eines mittels Luftschallsignalinformation detektierten Objekts in der Referenz-Umgebungsinformation ein Negativsignal im Differenzsignal ergibt, sofern das Objekt seine Position relativ zum Fahrzeug bzw. zum jeweiligen Ultraschallwandler verändert hat. Diese Konfiguration stellt weitere Daten zur Verfügung, die verwendet werden können, um die Präzision und Zuverlässigkeit des Detektionsergebnisses zu erhöhen. Das Negativsignal beziehungsweise das Objekt können insbesondere anhand der Amplitudenveränderung und/oder der Phasenveränderung erfasst werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgenannten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Negativsignal in seiner Umkehrung als Positivsignal in der Echtzeit- Umgebungsinformation zur Objektverfolgung verwendet wird. Dieses Negativsignal kann verwendet werden, um das Objekt anhand der Kenndaten des Negativsignals als Positivsignal gegenüber dem vorbekannten Referenzsignal zu verfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Recheneinheit eine im Ultraschallsensorsystem anwendungsspezifische integrierte Schaltung ist. Dies ermöglicht eine zuverlässige Datenverarbeitung bei kostengünstigen Baueinheiten. Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, in Englisch application-specific integrated Circuit, ASIC, ist eine elektronische Schaltung, die als integrierter Schaltkreis realisiert ist. Die Funktion eines ASICs ist damit nicht mehr veränderbar, die Herstellungskosten sind dafür geringer bei hohen Einmalkosten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das vorgestellte Verfahren zur rechnerischen Schallkompensation auch im Zusammenhang mit unverdeckten Ultraschallwandlern Anwendung findet, um eine verbesserte Objektdetektion im Nahbereich eines Ultraschallwandlers zu ermöglichen, indem das durch das Ausschwingen des als Membran ausgebildeten Wandmaterials erzeugte und ebenfalls als Körperschall interpretierbare Signal bei jeder Messung herausgerechnet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren ein Verfahren zur rechnerischen Körperschallkompensation ist und dass die Störschallsignalinformation eine Körperschallsignalinformation ist. Eine Körperschallsignalinformation ist eine Form von Störschallsignalinformation, wobei als Körperschallsignalinformation Körperschall gilt, der von dem Ultraschallsensor detektiert wird, wobei dies Schwingungen des Wandmaterials entspricht. Eine solche Anwendung eignet sich insbesondere für verdeckt verbaute Ultraschallwandler, beispielsweise an Fahrzeugen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das vorgestellte Verfahren zur rechnerischen Schallkompensation im Zusammenhang mit verdeckten und/oder unverdeckten Ultraschallwandlern Anwendung findet, um gezielt einzelne oder mehrere unerwünschte Luftschallsignale der Umgebung auszublenden, zum Beispiel ausgehend von einer Anhängerkupplung oder einem Fahrradträger, auch sehr geringe Veränderungen einer unter Umständen komplexen Echolandschaft der Umgebung zu detektieren, zum Beispiel zur Detektion von Objekten unterhalb des Fahrzeugs mittels im Bereich des Fahrzeugunterbodens befindlicher Ultraschallwandler, und/oder um gegebenenfalls Veränderungen im Körperschallmuster zu detektieren, zum Beispiel durch Temperaturänderung, Verschmutzung, Verformung und/oder Beschädigung. Eine Beschädigung kann beispielsweise eine
Glasscheibenbeschädigung sein. Dabei kann mindestens ein Ultraschallwandler an die Glasscheibe befestigt werden und deren Körperschall messen. Wenn die Glasscheibe bricht, ändert sich das detektierte Körperschallsignal, sodass auf eine Glasbeschädigung geschlossen werden kann. Somit gilt ein gegenüber dem initialen Störschallsignal gleichbleibendes Störschallsignal als Signal für eine nicht gebrochene Glasscheibe.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Ultraschallsensorsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur rechnerischen Störschallkompensation für ein verdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem, und
Fig. 3 beispielhafte Zeitbereichssignale des Verfahrens zur rechnerischen Störschallkompensation für verbaute Ultraschallsensorsysteme.
Die Figur 1 zeigt ein verdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem 1 mit einem Ultraschallsensor 5, der an einem Wandmaterial 2 eines Fahrzeugs angeordnet ist, um Störschallsignalinformation 3, insbesondere Körperschallsignalinformation, und Luftschallsignalinformation 4 zu detektieren. Im Folgenden wird bei der Störschallsignalinformation 3 im Rahmen konkreter, bevorzugter Ausführungsbeispiele von Körperschallsignalinformation ausgegangen. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf verdeckt verbaute Ultraschallsensoren 5, obgleich diese zur Lösung einer konkreten Problemstellung exemplarisch in den Ausführungsbeispielen verwendet werden.
Verdeckt verbaut bedeutet, dass das Ultraschallsensorsystem 1 den Sender beziehungsweise Empfänger innerhalb des Fahrzeugs und optisch von außen nicht sichtbar angeordnet aufweist.
Die Verarbeitung der Körperschallsignalinformation und der Luftschallsignalinformation 4 erfolgt in einer Recheneinheit 6.
In Figur 1 ist kein Objekt vorhanden, das detektiert werden könnte. Ein solches Objekt liegt jedoch im Fall der Ultraschallbilder nach den Figuren 3a, 3c beziehungsweise 3d vor.
Figur 2 zeigt schematisiert in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur rechnerischen Stör- beziehungsweise Körperschallkompensation für das verdeckt verbaute Ultraschallsensorsystem 1 , insbesondere für ein Fahrzeug mit dem Wandmaterial 2.
Das Verfahren weist zumindest folgende Schritte auf:
Detektieren von Referenz-Umgebungsinformation 100, umfassend Stör beziehungsweise Körperschallsignalinformation 3 eines Wandmaterials 2 und/oder Luftschallsignalinformation 4, mit einem Ultraschallsensor 5 des Ultraschallsensorsystems 1 ;
Speichern der Referenz-Umgebungsinformation 200;
Detektieren von Echtzeit-Umgebungsinformation 300, umfassend Stör beziehungsweise Körperschallsignalinformation 3 des Wandmaterials 2 und/oder Luftschallsignalinformation 4, mit dem Ultraschallsensor 5; und Bilden eines Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen 400 aus Referenz-Umgebungsinformation und Echtzeit-Umgebungsinformation, mit einer Recheneinheit 6.
Gemäß der vorteilhaften Ausführungsform nach Figur 1 ist vorgesehen, dass die Recheneinheit 6 eine im Ultraschallsensorsystem 1 anwendungsspezifische integrierte Schaltung ist.
Figur 3a zeigt ein Sende- und Empfangssignal bei einem unverdeckten Ultraschallsensorsystem 1 beziehungsweise einem unverdeckten Ultraschallsensor 5 wie es nach Stand der Technik bekannt ist. Dabei ist ein Objekt im Detektionsbereich angeordnet, aus dem eine dargestellte Luftschallsignalinformation 4 hervorgeht. Da der Ultraschallsensor 5 unverdeckt ist, detektiert er keine Stör- beziehungsweise Körperschallsignalinformation 3.
Figur 3b zeigt ein Sende- und Empfangssignal bei einem verdeckten Ultraschallsensorsystem 1 beziehungsweise einem verdeckten Ultraschallsensor 5 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist kein Objekt im Detektionsbereich angeordnet, sodass die Luftschallsignalinformation 4 keinen Signalausschlag erzeugt. Da der Ultraschallsensor 5 verdeckt ist, detektiert er eine Stör beziehungsweise Körperschallsignalinformation 3. Mithin erfolgt ein Detektieren von Referenz-Umgebungsinformation 100 ohne Objekt.
Figur 3c zeigt ein Sende- und Empfangssignal bei einem verdeckten Ultraschallsensorsystem 1 beziehungsweise einem verdeckten Ultraschallsensor 5 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dabei ist, anders als in Figur 3b, ein Objekt im Detektionsbereich angeordnet, sodass die Luftschallsignalinformation 4 einen Signalausschlag erzeugt. Da der Ultraschallsensor 5 verdeckt ist, detektiert er zudem eine Stör- beziehungsweise Körperschallsignalinformation 3. Diese überlagern sich jedoch, sodass das Objekt alleine aus dieser Detektion eher nicht identifiziert werden kann. Anders formuliert ist das Signal des Objekts durch das Signal des Körperschalls beziehungsweise des Wandmaterials überdeckt.
Figur 3d zeigt schematisch vereinfacht das Differenzsignal zwischen den Umgebungsinformationen 400 aus Referenz-Umgebungsinformation und Echtzeit- Umgebungsinformation.
Wurde die Referenzmessung durchgeführt, während sich ein Objekt im Detektionsbereich befand, so wird dieses im Differenzsignal sichtbar, sobald es seine Position relativ zum Ultraschallwandler verändert. Hierbei kann es ausreichen, wenn das Objekt seine Position relativ zum Ultraschallwandler auch nur im Submillimeterbereich verändert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wandmaterial 2 des Fahrzeugs eine Materialstärke von mindestens 0,1 Millimeter aufweist. Auch bevorzugt ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Wandmaterial 2 des Fahrzeugs eine Materialstärke von höchstens einschließlich 3,0 Millimeter aufweist. Der für ein in diesem Bereich liegende Körperschall ist beispielhaft in Figur 3b dargestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Glätten und/oder Filtern des Differenzsignals erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ultraschallsensor 5 eine Frequenz von einschließlich mindestens 40 kHz bis einschließlich 80 kHz aufweist. Mit einer solchen Frequenz erfolgende Ultraschalldetektionen ergeben Schallsignale wie sie beispielhaft in den Figuren 3a bis 3d dargestellt sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bilden des Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen 400 auf Basis von Rohdaten, einer Hüllkurve, und/oder eines anders gefilterten Empfangssignals, beispielsweise einer Korrelation mit einem Sendesignal des Ultraschallsensors 5 erfolgt. In Figur 3 ist exemplarisch eine Hüllkurve symbolisiert dargestellt. Dies bedeutet, dass das Ultraschallsignal durch die Hüllkurve dargestellt und verarbeitet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation 100 in definierten Zeitabständen wiederholt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgenannten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die definierten Zeitabstände weniger als eine Minute betragen, und insbesondere mindestens 10 Millisekunden betragen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation 100 ereignisbasiert wiederholt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgenannten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation 100 derart ereignisbasiert wiederholt wird, dass eine Temperaturänderung und/oder eine Feuchtigkeitsänderung ein wiederholtes Detektieren der Referenz- Umgebungsinformation 100 auslöst beziehungsweise auslösen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Signalanteil mindestens eines mittels Luftschallsignalinformation 4 detektierten Objekts in der Referenz-Umgebungsinformation ein Negativsignal im Differenzsignal ergibt, sofern das Objekt relativ zum Fahrzeug bzw. zum jeweiligen Ultraschallwandler seine Position verändert hat.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorgenannten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Negativsignal in seiner Umkehrung als Positivsignal in der Echtzeit-Umgebungsinformation zur Objektverfolgung verwendet wird.
Bezugszeichenliste
1 Ultraschallsensorsystem
2 Wandmaterial eines Fahrzeugs
3 Störschallsignalinformation
4 Luftschallsignalinformation
5 Ultraschallsensor
6 Recheneinheit
100 Detektieren von Referenz-Umgebungsinformation
200 Speichern der Referenz-Umgebungsinformation
300 Detektieren von Echtzeit-Umgebungsinformation
400 Bilden eines Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation für ein verdeckt oder unverdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem (1), insbesondere für ein Fahrzeug mit einem Wandmaterial (2), aufweisend folgende Schritte:
Detektieren von Referenz-Umgebungsinformation (100), umfassend Störschallsignalinformation (3) eines Wandmaterials (2) und/oder Luftschallsignalinformation (4), mit einem Ultraschallsensor (5) des Ultraschallsensorsystems (1);
Speichern der Referenz-Umgebungsinformation (200);
Detektieren von Echtzeit-Umgebungsinformation (300), umfassend Störschallsignalinformation (3) des Wandmaterials (2) und/oder Luftschallsignalinformation (4), mit dem Ultraschallsensor (5); und Bilden eines Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen (400) aus Referenz-Umgebungsinformation und Echtzeit-Umgebungsinformation, mit einer Recheneinheit (6).
2. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wandmaterial (2) des Fahrzeugs eine Materialstärke von mindestens 0,1 Millimeter aufweist.
3. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandmaterial (2) des Fahrzeugs eine Materialstärke von höchstens einschließlich 3,0 Millimeter aufweist.
4. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Glätten und/oder Filtern des Differenzsignals.
5. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (5) eine Frequenz von einschließlich mindestens 40 kHz bis einschließlich 80 kHz aufweist.
6. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden des Differenzsignals zwischen den Umgebungsinformationen (400) erfolgt auf Basis von Rohdaten, einer Hüllkurve, und/oder eines anders gefilterten Empfangssignals, beispielsweise einer Korrelation mit einem Sendesignal des Ultraschallsensors (5).
7. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation (100) in definierten Zeitabständen wiederholt wird.
8. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die definierten Zeitabstände weniger als eine Minute betragen, und insbesondere mindestens 10 Millisekunden betragen.
9. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation (100) ereignisbasiert wiederholt wird.
10. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Detektieren der Referenz-Umgebungsinformation (100) derart ereignisbasiert wiederholt wird, dass eine Temperaturänderung und/oder eine Feuchtigkeitsänderung ein wiederholtes Detektieren der Referenz- Umgebungsinformation (100) auslöst beziehungsweise auslösen.
11 . Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalanteil mindestens eines in der Referenz-Umgebungsinformation mittels Luftschallsignalinformation (4) detektierten Objekts in der Referenz- Umgebungsinformation ein Negativsignal ergibt, sofern das Objekt gemäß des Differenzsignals seine Position verändert hat.
12. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Negativsignal in seiner Umkehrung als Positivsignal in der Echtzeit- Umgebungsinformation zur Objektverfolgung verwendet wird.
13. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (6) eine im Ultraschallsensorsystem (1) anwendungsspezifische integrierte Schaltung ist.
14. Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Verfahren zur rechnerischen Körperschallkompensation ist und dass die Störschallsignalinformation (3) eine Körperschallsignalinformation ist.
15. System zur rechnerischen Ultraschallkompensation mit Mitteln zur rechnerischen Störschallkompensation für ein verdeckt verbautes Ultraschallsensorsystem, zur Durchführung von Schritten eines Verfahrens nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche.
16. Fahrzeug mit einem System zur rechnerischen Ultraschallkompensation nach dem vorgenannten Anspruch.
17. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche auszuführen.
18. Datenträgersignal, das das Computerprogramm nach dem vorgenannten Anspruch überträgt.
19. Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche auszuführen.
EP20768330.1A 2019-09-05 2020-09-07 Rechnerische störschallkompensation für ultraschallsensorsysteme Pending EP4025933A1 (de)

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