EP4356162A1 - Verfahren zur bestimmung der position und der ausrichtung von ultraschallsensoren an einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der position und der ausrichtung von ultraschallsensoren an einem fahrzeug

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EP4356162A1
EP4356162A1 EP22726590.7A EP22726590A EP4356162A1 EP 4356162 A1 EP4356162 A1 EP 4356162A1 EP 22726590 A EP22726590 A EP 22726590A EP 4356162 A1 EP4356162 A1 EP 4356162A1
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EP
European Patent Office
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ultrasonic sensors
information
vehicle
initial
alignment
Prior art date
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Pending
Application number
EP22726590.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hagenmüller
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Aumovio Autonomous Mobility Germany GmbH
Original Assignee
Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Autonomous Mobility Germany GmbH filed Critical Continental Autonomous Mobility Germany GmbH
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Pending 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
    • G01S2015/938—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details in the bumper area

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the position and alignment of ultrasonic sensors on a vehicle.
  • the arrangement and alignment of the ultrasonic sensors has so far been carried out by human experiments based on experience and subsequent testing.
  • the invention relates to a method for determining the position and alignment of ultrasonic sensors on a vehicle.
  • the ultrasonic sensors are distributed at least in sections around the circumference of the vehicle.
  • the procedure has the following steps:
  • geometry information that describes the surface geometry of at least one vehicle part on which the ultrasonic sensors are installed.
  • the vehicle part can in particular be a bumper.
  • the geometry information can be CAD data or a point cloud of the vehicle part, for example.
  • an initial sensor position and an initial alignment are provided for the individual ultrasonic sensors. This forms the starting point for position and alignment optimization.
  • the beam pattern can be a two- or three-dimensional representation of antenna properties, for example a two- or three-dimensional representation of the antenna gain.
  • the information on the beam characteristics can be described by a mathematical function that describes the radiation behavior of the ultrasonic sensor.
  • the initial sensor position and initial alignment of the ultrasonic sensors are modified step by step, taking into account the geometric information of the vehicle part.
  • output information characterizing the detection of the surroundings of the vehicle is calculated based on the information on the beam characteristics of the ultrasonic sensors. In particular, it is determined how the individual beam characteristics of the ultrasonic sensors change behave relative to each other, for example, whether and to what extent the beam characteristics of adjacent ultrasonic sensors overlap. In particular, it can also be checked whether all the surrounding areas of the vehicle can be detected using at least two ultrasonic sensors, in order to be able to localize a surrounding object.
  • a final position and alignment for the individual ultrasonic sensors is determined based on the initial information and based on criteria that are to be achieved by detecting the surroundings using the ultrasonic sensors after their position has been determined.
  • the criteria indicate, for example, according to which decision scales a found sensor positioning or sensor alignment is assessed.
  • the final position and alignment thus indicates, for example, that sensor position and sensor alignment that represents an optimum in relation to the specified criteria.
  • the technical advantage of the method according to the invention consists in the fact that a sensor positioning that is optimized in relation to predetermined criteria is achieved in a simulative manner, the computation effort for which is limited.
  • the information on the beam characteristic of the ultrasonic sensors is two-dimensional information (also referred to as a 2D antenna template), which describes the beam characteristic of the respective ultrasonic sensor in one plane.
  • a 2D antenna template describes the beam characteristic of the respective ultrasonic sensor in one plane.
  • the plane in which the beam characteristic of the respective ultrasonic sensor is viewed is a horizontal or an inclined plane. This allows, for example, the detection of the surroundings made possible by the ultrasonic sensors to be analyzed in a horizontal plane around the car or, for example, diagonally downwards.
  • the information on the beam characteristics of the ultrasonic sensors is provided on a number of different levels, and the output information that characterizes the area detection of the vehicle is calculated on the basis of the information on the beam characteristics on a number of different levels.
  • the step-by-step modification of the initial sensor position and initial alignment of the ultrasonic sensors includes pivoting about a vertical axis. It has been found that this degree of freedom in the orientation of the sensor has a significant influence on how well the sensor arrangement meets the respective requirements.
  • the ultrasonic sensors are not pivoted about a further axis in addition to the pivoting about a vertical axis. It has been shown that simply by considering this pivoting degree of freedom, a sufficiently good Sensor positioning or sensor alignment can be achieved since the other pivoting degrees of freedom have only a minor influence on the quality of the environment detection resulting from the sensor alignment. By restricting the pivoting degrees of freedom to pivoting about the vertical axis of the hole, a sufficiently good quality of environment detection can be achieved with little computing time.
  • the pivoting about a transverse axis can be simulated by information on the beam characteristics of the ultrasonic sensors, which run in an inclined plane, for example inclined downwards.
  • the step-by-step modification of the initial sensor position and the initial alignment of the ultrasonic sensors includes shifting the sensor position parallel to a horizontally running, first axis.
  • the initial sensor position is thus changed to a new sensor position, with the initial sensor position and the new sensor position lying in a common horizontal plane. This results in a displacement of the sensor position in the circumferential direction around the vehicle in order to change the circumferential detection area by the respective sensor.
  • the shifting of the sensor position parallel to a horizontally running first axis based on the geometry information is coupled with a shifting of the sensor position along a second horizontally running axis that runs perpendicular to the first axis.
  • a mathematical description of the surface geometry of the vehicle part on which the respective ultrasonic sensor is installed determines a displacement along the second axis at the same time as the displacement along a first axis, since the new sensor position must be integrated close to the surface in the vehicle part. With that is changing the sensor position along the first axis inherently fixes the sensor position along the second axis.
  • the step-by-step modification of the initial sensor position only includes changing the sensor position along two horizontal axes running perpendicular to one another and pivoting about a vertical axis. It has been shown that by reducing the sensor positioning or sensor orientation to these degrees of freedom, a sufficiently good sensor arrangement for detecting the surroundings can be found and considerable computing resources can be saved in the process.
  • the geometry information describing the surface geometry of at least one vehicle part is a mathematical description of the vehicle part, in particular a mathematical function or a point cloud.
  • the geometry information includes a two-dimensional or three-dimensional polynomial that describes the surface contour of the vehicle part into which the ultrasonic sensors are integrated.
  • the initial sensor position and the initial alignment of the ultrasonic sensors are modified step by step within specified limits.
  • the Translatory displacement of the sensor position and/or the pivoting of the ultrasonic sensors about an axis can be limited to an angular range.
  • computing resources can in turn be saved, since the degree of freedom of the change in position and/or alignment is restricted.
  • the ultrasonic sensors with a symmetrical arrangement of the ultrasonic sensors, only the position and orientation of the ultrasonic sensors of a first half of the vehicle are calculated. The position and alignment of the ultrasonic sensors on the second half of the vehicle can then be selected to be mirror-symmetrical in accordance with the first half of the vehicle. This significantly reduces the computational effort.
  • the criteria include several
  • the criteria include a number of individual criteria, which can each relate to a specific driver assistance function, and a weighted influence of the criteria on the assessment of the position and orientation of the ultrasonic sensors is established via weighting factors. For example, for a parking assistance function, the areas in front of and behind the car that are in the Are shunting area of the vehicle and can thus be driven by the vehicle are weighted higher than areas that are laterally next to the vehicle. As a result, criteria can be created which are adapted to the respective driving assistance function.
  • At least one functional criterion can also be defined, by means of which several different driving assistance functions are weighted relative to one another and used to assess the position and alignment of the ultrasonic sensors. A sensor positioning and sensor alignment can thus be found that is suitable for several driver assistance functions, depending on their selected weighting.
  • the invention relates to a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute the method according to one of the preceding exemplary embodiments.
  • FIG. 1 an example of a schematic plan view of a
  • Vehicle having an environment sensing system having multiple sensors
  • FIG. 3 shows an example and a schematic representation of the surface contour of a bumper in a detail representation
  • Fig. 4b example and schematically the beam characteristics of a
  • FIG. 5 shows a block diagram by way of example which illustrates the method steps for determining the position and alignment of ultrasonic sensors.
  • FIG. 1 shows a vehicle F, which has a large number of ultrasonic sensors S, by way of example and in a roughly schematic manner.
  • the ultrasonic sensors S are provided in the front and rear bumpers of the vehicle F, for example. Their emission characteristics are selected in such a way that the ultrasonic sensors S can detect the surroundings completely or almost completely around the entire vehicle F.
  • autonomous or semi-autonomous driving functions are provided by a driver assistance system of the vehicle F.
  • a driving function can be a parking assistance function, for example.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the coverage of the area around the vehicle by the detection areas of the respective ultrasonic sensors S of the vehicle F. It can be seen from the different coloring that the beam characteristics of the individual ultrasonic sensors S partially overlap, which enables good detection of the surroundings, which is particularly also enables object localization.
  • a computer-implemented method is described below, by means of which the ultrasonic sensors S can be positioned on the vehicle F in such a way that this positioning enables an environment detection that corresponds to predefined criteria.
  • the starting point for improving the sensor positioning is an initial definition of the position and alignment of the individual ultrasonic sensors S on the vehicle F.
  • the position and alignment of the individual ultrasonic sensors S can be based on a common Cartesian coordinate system, for example, as shown in Fig. 1 by way of example .
  • the coordinates x, y and z can be used to determine the local position at which an ultrasonic sensor S is initially placed, ie at the start of the optimization routine.
  • angle information can be used to determine the orientation of the respective sensor, i.e. the rotational position of a sensor with respect to a vertical axis (i.e. orientation in azimuth) and a horizontal axis running transverse to this vertical axis (i.e. orientation in Elevation) is.
  • This initial sensor position or initial sensor orientation is initially specified for each sensor in order to determine an improved sensor positioning for the multiplicity of ultrasonic sensors S based thereon.
  • the ultrasonic sensors S must be installed on a vehicle part.
  • the vehicle part can be the front or rear bumper of the vehicle F, in particular.
  • the ultrasonic sensors S are structurally integrated into the vehicle part, the degrees of freedom of positioning of the ultrasonic sensors S are limited, i.e. the position of an ultrasonic sensor cannot be varied at will during the position optimization, but it can only be moved along the surface contour of the vehicle part.
  • 3 shows an example of a detail of the surface contour of a bumper of a vehicle F.
  • the ultrasonic sensors S can only be installed on the surface area indicated by the checkered pattern.
  • a mathematical description of the surface contour of the vehicle part is provided.
  • the mathematical description of the surface contour of the vehicle part can also be a polynomial that describes the three-dimensional shape of the surface of the vehicle part.
  • the mathematical description of the surface contour can be carried out using a cloud of points, which describes the three-dimensional shape of the surface of the vehicle part using discrete surface points, or a mathematical description in the form of a polynomial can be generated from a cloud of points.
  • Ultrasonic sensors S have a lobe-like, directed beam characteristic, as shown schematically in a side view in FIG. 4a.
  • This beam characteristic can be described by a two- or three-dimensional representation of antenna properties, for example by a two- or three-dimensional representation of the antenna gain.
  • the beam characteristic can be described mathematically by a multi-dimensional, for example two- or three-dimensional polynomial.
  • the beam characteristic is preferably considered in one plane, for example the horizontal plane that runs through the center of the ultrasonic sensor S. Such a section through the three-dimensional beam characteristic and the resulting two-dimensional beam characteristic is shown as an example in FIG. 4b.
  • further horizontal sections of the beam characteristic of the ultrasonic sensor S or also sections in an inclined plane can be used in order to be able to optimize the sensor positioning based on this.
  • the two-dimensional beam characteristic information of all ultrasonic sensors S can be analyzed together and the position and orientation of the ultrasonic sensors S can be changed such that the specified criteria are met.
  • the positioning of the respective sensors is preferably changed step by step only in a horizontal plane, i.e. in the x and y direction according to the coordinate system shown in Fig. 1, and the orientation of the respective sensors is changed step by step only by pivoting about a vertical one Vertical axis, i.e. a change in angle around the z-axis according to the coordinate system in Fig. 1.
  • the change in the positioning of the respective sensors in the x and y direction is based on the geometric information of the vehicle part, in such a way that when the arrangement changes in one direction (e.g. the x-direction) the change in the other direction (e.g. the y-direction) is determined by the mathematical description of the surface contour of the vehicle part.
  • ranges can advantageously also be specified within which the parameters can be changed. So can for example, it can be specified that the angular alignment of the sensor can only take place within a range of ⁇ 20° or that the position can only be changed within a range of ⁇ 10cm.
  • the position and alignment of the individual ultrasonic sensors S are modified step by step with the aim of enabling surroundings to be detected that meet predefined criteria.
  • basic criteria to be tested can first be defined, according to which the optimization of the sensor positioning takes place.
  • This can be the trilateration principle, for example, i.e. the criterion indicates which areas in the vehicle’s surroundings can be detected with which number of sensors. Based on a number of specific weightings, a more detailed evaluation can be carried out.
  • Another criterion can be, for example, that the coverage area detected by at least two sensors is maximized.
  • the position-related, summed sound pressure amplitude and/or the sound pressure level can be used as a further criterion.
  • the sensor positioning can be optimized by weighted consideration of the basic criteria. Weighting factors can be used to specify the extent to which the respective basic criteria are taken into account when optimizing the sensor positioning.
  • surrounding areas can be defined with a higher priority, for example areas in front of and behind the vehicle that are in the maneuvering area of the vehicle can be weighted more heavily in the position optimization than areas to the side of the vehicle.
  • functional criteria can also be defined, for example those that combine a number of complex criteria with one another in order to achieve optimized environmental detection by the ultrasonic sensors S for a set of driver assistance functions.
  • Symmetries can be exploited to further reduce the computational complexity for sensor optimization. For example, with a symmetrical sensor positioning, the calculations can be limited to one half of the vehicle and, by exploiting the symmetry, conclusions can be drawn about the validity of the calculations for the other half of the vehicle as well.
  • the sensor range can be limited in the calculations, so that the surrounding area taken into account in the calculations is limited in the propagation direction of the sound waves of the ultrasonic sensors S.
  • a restriction to the nearer vehicle environment is sufficient in many applications, for example in special situations with a parking assistance system.
  • the calculated results are preferably verified. It is checked whether the position and alignment of the respective sensors found by the method meets specified requirements. The verification can be carried out, for example, by means of a ray tracing environment.
  • the found position and alignment of the ultrasonic sensors can be validated.
  • test scenarios subjected to check whether the results of the environment detection by the sensor array meet predetermined criteria.
  • the test scenarios can include the following, for example:
  • FIG. 5 shows a diagram that explains the method steps for determining the position and alignment of ultrasonic sensors.
  • geometry information is provided that describes the surface geometry of at least one vehicle part on which the ultrasonic sensors are installed (S10).
  • An initial sensor position and an initial orientation for the individual ultrasonic sensors are then provided (S11). This information forms the starting position or starting orientation for the subsequent position optimization.
  • the initial sensor position and initial alignment of the ultrasonic sensors are then modified step by step, taking into account the geometric information of the vehicle part, and output information characterizing the area detection of the vehicle is calculated based on the information on the beam characteristics of the ultrasonic sensors (S13).
  • These calculations are preferably carried out in a simulation environment that includes a large number of different sensor positions or sensor alignments is taken into account, initial information that characterizes the detection of the surroundings by the ultrasonic sensors in the respective sensor position or orientation is calculated and the results of these calculations are compared with one another or with the originally selected sensor positions or sensor orientations. Depending on the complexity, up to 500,000 different sensor positions can be compared with one another for each optimization problem.
  • a final position and alignment for the individual ultrasonic sensors is then determined based on the initial information and based on criteria that are to be achieved by detecting the surroundings using the ultrasonic sensors after their position has been determined (S14). In other words, that position and orientation for the individual ultrasonic sensors that best meets the specified criteria is determined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren (S) an einem Fahrzeug (F), wobei die Ultraschallsensoren (S) zumindest abschnittsweise umfangsseitig um das Fahrzeug (F) herum verteilt sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen von Geometrieinformationen, die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreiben, an dem die Ultraschallsensoren (S) verbaut werden (S10); - Bereitstellen jeweils einer initialen Sensorposition und einer initialen Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren (S) (S11); - Bereitstellen von Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S12); - Schrittweises Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) unter Berücksichtigung der Geometrieinformationen des Fahrzeugteils und Berechnen von die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S13); - Ermitteln einer finalen Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren (S) basierend auf den Ausgangsinformationen und basierend auf Kriterien, die durch die Umfelderfassung mittels der Ultraschallsensoren (S) nach deren Positionsbestimmung erreicht werden sollen (S14); - Ausgeben der finalen Position und Ausrichtung für die jeweiligen Ultraschallsensoren (S) (S15).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung der der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug.
Es ist grundsätzlich bekannt, Ultraschallsensoren in die vordere und hintere Stoßstange eines Fahrzeugs zu integrieren und diese um das Fahrzeug herum verteilt anzuordnen, damit diese eine möglichst vollumfängliche Umgebungserfassung bewirken.
Die Anordnung und Ausrichtung der Ultraschallsensoren erfolgt bislang durch menschliche, auf Erfahrungen basierten Versuchen und anschließender Prüfung.
Nachteilig hierbei ist, dass diese Art der Positions- und Ausrichtungsbestimmung sehr zeitaufwändig ist und darüber hinaus häufig nur unzureichende Ergebnisse erzielt werden.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug anzugeben, das einen geringen Rechenaufwand aufweist und zudem eine hinreichend gute Sensorpositionierung und Sensorausrichtung bietet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Computerprogrammprodukt ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 15. Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug. Die Ultraschallsensoren sind zumindest abschnittsweise umfangsseitig um das Fahrzeug herum verteilt angeordnet. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
Zunächst werden Geometrieinformationen bereitgestellt, die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreiben, an dem die Ultraschallsensoren verbaut werden. Das Fahrzeugteil kann insbesondere eine Stoßstange sein. Die Geometrieinformationen können beispielsweise CAD-Daten oder eine Punktwolke des Fahrzeugteils sein.
Zudem wird jeweils eine initiale Sensorposition und eine initiale Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren bereitgestellt. Diese bildet den Ausgangspunkt der Positions- und Ausrichtungsoptimierung.
Ferner werden Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren bereitgestellt. Die Strahlcharakteristik kann eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung von Antenneneigenschaften sein, beispielsweise eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung des Antennengewinns. Alternativ können die Informationen zur Strahlcharakteristik durch eine mathematische Funktion beschrieben sein, die das Abstrahlverhalten des Ultraschallsensors beschreibt.
Anschließend erfolgt ein schrittweises Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren unter Berücksichtigung der Geometrieinformationen des Fahrzeugteils. Nach dem Modifizieren der Sensorposition und Ausrichtung erfolgt jeweils ein Berechnen von die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren. Insbesondere wird ermittelt, wie sich die einzelnen Strahlcharakteristiken der Ultraschallsensoren relativ zueinander verhalten, beispielsweise derart, ob und in welchem Maße sich die Strahlcharakteristiken benachbarter Ultraschallsensoren überdecken. Insbesondere kann auch geprüft werden, ob alle Umgebungsbereiche des Fahrzeugs mittels zumindest zwei Ultraschallsensoren erfasst werden können, um dadurch ein Umgebungsobjekt lokalisieren zu können.
Nach der schrittweisen Modifikation der Sensorposition und Sensorausrichtung wird eine finale Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren basierend auf den Ausgangsinformationen und basierend auf Kriterien, die durch die Umfelderfassung mittels der Ultraschallsensoren nach deren Positionsbestimmung erreicht werden sollen, ermittelt. Die Kriterien geben dabei beispielsweise an, nach welchen Entscheidungsmaßstäben eine gefundene Sensorpositionierung bzw. Sensorausrichtung beurteilt wird. Die finale Position und Ausrichtung gibt damit beispielsweise diejenige Sensorposition und Sensorausrichtung an, die ein Optimum in Bezug auf die festgelegten Kriterien darstellt.
Zuletzt wird die finale Position und Ausrichtung für die jeweiligen Ultraschallsensoren ausgegeben.
Der technische Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass simulativ eine in Bezug auf vorgegebene Kriterien optimierte Sensorpositionierung erreicht wird, deren Rechenaufwand begrenzt ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren zweidimensionale Informationen (auch als 2D-Antennentemplate bezeichnet), die die Strahlcharakteristik des jeweiligen Ultraschallsensors in einer Ebene beschreiben. Durch die Betrachtung der Strahlcharakteristik als 2D- Antennentemplate wird erreicht, dass der Rechenaufwand begrenzt werden kann, da nicht die Überlagerung von dreidimensionalen Strahlcharakteristiken im Raum berechnet werden muss, sondern lediglich die Überlagerung von zweidimensionalen Strahlcharakteristiken in einer Ebene.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ebene, in der die Strahlcharakteristik des jeweiligen Ultraschallsensors betrachtet wird, eine horizontale oder eine schräge Ebene. Dadurch kann beispielsweise die durch die Ultraschallsensoren mögliche Umgebungserfassung in einer horizontalen Ebene um das Auto herum oder aber beispielsweise auch schräg nach unten analysiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren in mehreren unterschiedlichen Ebenen bereitgestellt und die die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen werden basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik aus mehreren unterschiedlichen Ebenen berechnet. Dadurch können Ergebnisse aus unterschiedlichen Höhen oder auch aus schräg verlaufenden Ebenen dazu verwendet werden, die Sensorpositionierung und Sensorausrichtung nach den jeweiligen Erfordernissen zu wählen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren ein Verschwenken um eine vertikale Achse. Es hat sich herausgestellt, dass dieser Freiheitsgrad bei der Sensorausrichtung einen wesentlichen Einfluss darauf hat, wie gut die Sensoranordnung die jeweiligen Erfordernisse erfüllt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt neben dem Verschwenken um eine vertikale Achse kein Verschwenken der Ultraschallsensoren um eine weitere Achse. Es hat sich gezeigt, dass allein durch die Berücksichtigung dieses Schwenk-Freiheitsgrades eine hinreichend gute Sensorpositionierung bzw. Sensorausrichtung erreicht werden kann, da die übrigen Schwenk-Freiheitsgrade lediglich einen geringeren Einfluss auf die aus der Sensorausrichtung resultierende Umfelderfassungsgüte haben. Durch die Einschränkung der Verschwenk-Freiheitsgrade auf die Verschwenkung um die vertikale Flochachse kann damit eine hinreichend gute Umfelderfassungsgüte bei geringer Rechenzeit erreicht werden. Das Verschwenken um eine Querachse kann durch Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren nachgebildet werden, die in einer schrägen Ebene, beispielsweise schräg nach unten, verlaufen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und der initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren ein Verschieben der Sensorposition parallel zu einer horizontal verlaufenden, ersten Achse. In anderen Worten wird die initiale Sensorposition damit zu einer neuen Sensorposition verändert, wobei die initiale Sensorposition und die neue Sensorposition in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Damit erfolgt eine Verlagerung der Sensorposition in Umfangsrichtung um das Fahrzeug herum, um damit den umfangsseitigen Erfassungsbereich durch den jeweiligen Sensor zu verändern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Verschieben der Sensorposition parallel zu einer horizontal verlaufenden ersten Achse aufgrund der Geometrieinformationen mit einem Verschieben der Sensorposition entlang einer zweiten horizontalen verlaufenden Achse, die senkrecht zur ersten Achse verläuft, gekoppelt. Insbesondere wird durch eine mathematische Beschreibung der Oberflächengeometrie des Fahrzeugteils, an dem der jeweilige Ultraschallsensor verbaut ist, mit dem Verschieben entlang einer ersten Achse gleichzeitig eine Verschiebung entlang der zweiten Achse festgelegt, da die neue Sensorposition oberflächennah in dem Fahrzeugteil integriert werden muss. Damit ist durch die Änderung der Sensorposition entlang der ersten Achse inhärent die Sensorposition entlang der zweiten Achse festgelegt.
Es versteht sich, dass die Änderung der Sensorposition iterativ erfolgt, und zwar zunächst ausgehend von der initialen Sensorposition und anschließend entweder erneut von der initialen Sensorposition oder von einer neuen Sensorposition, die in einem vorherigen Iterationsschritt erhalten wurde.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition lediglich die Veränderung der Sensorposition entlang zwei horizontaler, senkrecht zueinander verlaufender Achsen und ein Verschwenken um eine vertikale Achse. Es hat sich gezeigt, dass durch die Reduktion auf diese Freiheitsgrade der Sensorpositionierung bzw. Sensorausrichtung eine hinreichend gute Sensoranordnung zur Umgebungserfassung aufgefunden werden kann und dabei wesentlich Rechenressourcen eingespart werden können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreibenden Geometrieinformationen eine mathematische Beschreibung des Fahrzeugteils, insbesondere eine mathematische Funktion oder eine Punktwolke. Insbesondere umfassen die Geometrieinformationen ein zwei- oder dreidimensionales Polynom, das die Oberflächenkontur des Fahrzeugteils beschreibt, in das die Ultraschallsensoren integriert werden. Dadurch lassen sich bei Veränderung der Sensorposition in einer Raumrichtung die Koordinaten der neuen Sensorposition direkt bestimmen, was wiederum Rechenressourcen einspart.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und der initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren in vorgegebenen Grenzen. Beispielsweise kann die translatorische Verschiebung der Sensorposition und/oder die Verschwenkung der Ultraschallsensoren um eine Achse auf einen Winkelbereich begrenzt sein. Dadurch kann wiederum eine Einsparung von Rechenressourcen erreicht werden, da der Freiheitsgrad der Positions- und/oder Ausrichtungsveränderung eingeschränkt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei einer symmetrischen Anordnung der Ultraschallsensoren lediglich die Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren einer ersten Fahrzeughälfte berechnet. Die Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren an der zweiten Fahrzeughälfte kann dann entsprechend der ersten Fahrzeughälfte spiegelsymmetrisch gewählt werden. Dadurch lässt sich der Rechenaufwand entscheiden reduzieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die Kriterien mehrere
Einzelkriterien, die gewichtet durch Gewichtungsfaktoren zur Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren herangezogen werden. In anderen Worten können mehrere unterschiedliche Kriterien gewichtet durch Gewichtungsfaktoren zu einem komplexen Kriterium zusammengefasst werden. Basierend auf diesem komplexen Kriterium kann dann die jeweils in einem Iterationsschritt aufgefundene Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren beurteilt werden, insbesondere derart, inwieweit das Zusammenwirken der derart positionierten und ausgerichteten Ultraschallsensoren eine gewünschte Umfelderfassung ermöglichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die Kriterien mehrere Einzelkriterien, die sich jeweils auf eine bestimmte Fahrassistenzfunktion beziehen können und über Gewichtungsfaktoren wird ein gewichteter Einfluss der Kriterien auf die Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren festgelegt. So können beispielsweise für eine Parkassistenzfunktion die Bereiche vor bzw. hinter dem Auto, die im Rangierbereich des Fahrzeugs liegen und damit durch das Fahrzeug befahren werden können, höher gewichtet werden als Bereiche, die seitlich neben dem Fahrzeug liegen. Dadurch können Kriterien geschaffen werden, die an die jeweilige Fahrassistenzfunktion angepasst sind.
Neben diesen Fahrassistenzfunktion-spezifischen Kriterien kann auch zumindest ein funktionales Kriterium definiert sein, mittels dem mehrere unterschiedliche Fahrassistenzfunktionen relativ zueinander gewichtet zur Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren herangezogen werden. Damit kann eine Sensorpositionierung und Sensorausrichtung gefunden werden, die für mehrere Fahrassistenzfunktionen, abhängig von deren gewählter Gewichtung, geeignet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele auszuführen.
Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 beispielhaft eine schematische Draufsichtdarstellung eines
Fahrzeugs mit einem Umgebungserfassungssystem, das mehrere Sensoren aufweist;
Fig. 2 beispielhaft eine schematische Darstellung der Überlagerung von Strahlcharakteristika der einzelnen Ultraschallsensoren in einer horizontalen Ebene und deren Überlappungen;
Fig. 3 beispielhaft und schematisch die Oberflächenkontur einer Stoßstange in einer Ausschnittdarstellung;
Fig. 4a beispielhaft und schematisch die Strahlcharakteristik eines Ultraschallsensors in einer vertikal verlaufenden Ebene;
Fig. 4b beispielhaft und schematisch die Strahlcharakteristik eines
Ultraschallsensors in einer horizontal verlaufenden Ebene; und
Fig. 5 beispielhaft ein Blockdiagramm, das die Verfahrensschritte zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren verdeutlicht.
Figur 1 zeigt beispielhaft und grob schematisch ein Fahrzeug F, das eine Vielzahl von Ultraschallsensoren S aufweist. Die Ultraschallsensoren S sind beispielsweise in der vorderen und hinteren Stoßstange des Fahrzeugs F vorgesehen. Ihre Abstrahlcharakteristik ist derart gewählt, dass eine vollständige oder nahezu vollständige Umgebungserfassung um das gesamte Fahrzeug F herum mittels der Ultraschallsensoren S möglich ist. Insbesondere können basierend auf den Informationen, die durch die Ultraschallsensoren S bereitgestellt werden, autonome oder teilautonome Fahrfunktionen durch ein Fahrassistenzsystem des Fahrzeugs F bereitgestellt werden. Eine solche Fahrfunktion kann beispielsweise eine Parkassistenzfunktion sein.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Abdeckung des Fahrzeugumfelds durch die Erfassungsbereiche der jeweiligen Ultraschallsensoren S des Fahrzeugs F. Es ist durch die unterschiedliche Färbung ersichtlich, dass sich die Strahlcharakteristiken der einzelnen Ultraschallsensoren S partiell überlagern, wodurch eine gute Umgebungserfassung ermöglicht wird, die insbesondere auch eine Objektlokalisierung ermöglicht.
Nachfolgend wird ein computerimplementiertes Verfahren beschrieben, mittels dem eine Positionierung der Ultraschallsensoren S am Fahrzeug F derart erfolgen kann, dass durch diese Positionierung eine Umfelderfassung ermöglicht wird, die vorab definierten Kriterien entspricht.
Ausgangspunkt für die Verbesserung der Sensorpositionierung ist zunächst eine initiale Festlegung der Position und Ausrichtung der einzelnen Ultraschallsensoren S am Fahrzeug F. Die Position und Ausrichtung der einzelnen Ultraschallsensoren S kann beispielsweise basierend auf einem gemeinsamen kartesischen Koordinatensystem erfolgen, wie es beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist. Insbesondere kann mittels der Koordinaten x, y und z festgelegt werden, an welcher örtlichen Position ein Ultraschallsensor S initial, d.h. zum Start der Optimierungsroutine, platziert ist. Zudem kann über Winkelinformationen festgelegt werden, welche Ausrichtung der jeweilige Sensor hat, d.h. wie die rotative Stellung eines Sensors bezüglich einer vertikal verlaufenden Flochachse (d.h. Ausrichtung im Azimuth) und einer quer zu dieser vertikalen Achse verlaufenen horizontalen Achse (d.h. Ausrichtung in Elevation) ist. Diese initiale Sensorposition bzw. initiale Sensorausrichtung wird für jeden Sensor zunächst vorgegeben, um ausgehend davon eine verbesserte Sensorpositionierung für die Vielzahl von Ultraschallsensoren S zu bestimmen.
Die Ultraschallsensoren S müssen an einem Fahrzeugteil verbaut werden. Das Fahrzeugteil kann insbesondere die vordere bzw. hintere Stoßstange des Fahrzeugs F sein. Unter der Maßgabe, dass die Ultraschallsensoren S baulich in das Fahrzeugteil integriert werden, sind die Positionierungsfreiheitsgrade der Ultraschallsensoren S beschränkt, d.h. die Position eines Ultraschallsensors kann während der Positionsoptimierung nicht beliebig variiert, sondern er kann lediglich entlang der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils bewegt werden. Fig. 3 zeigt beispielhaft ausschnittsweise die Oberflächenkontur einer Stoßstange eines Fahrzeugs F. Der Einbau der Ultraschallsensoren S kann lediglich auf dem durch das Karomuster angedeuteten Oberflächenbereich erfolgen.
Um die Positionierungsmöglichkeiten der Ultraschallsensoren S zu definieren, wird eine mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils bereitgestellt. Die mathematische Beschreibung kann beispielsweise ein Polynom sein, das die zweidimensionale Kontur des Fahrzeugteils in einer bestimmten Flöhe (z=const. gemäß dem Koordinatensystem der Fig. 1) wiedergibt. Alternativ kann die mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils auch ein Polynom sein, das die dreidimensionale Form der Oberfläche des Fahrzeugteils beschreibt. Weiterhin alternativ kann die mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur durch eine Punktwolke erfolgen, die die dreidimensionale Form der Oberfläche des Fahrzeugteils anhand von diskreten Oberflächenpunkten beschreibt, oder aus einer Punktewolke kann eine mathematische Beschreibung in Form eines Polynoms generiert werden. Des Weiteren werden Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren S bereitgestellt. Ultraschallsensoren S weisen eine keulenartige, gerichtete Strahlcharakteristik auf, wie dies schematisch in Fig. 4a in einer Seitenansicht gezeigt ist. Diese Strahlcharakteristik kann durch eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung von Antenneneigenschaften beschrieben sein, beispielsweise durch eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung des Antennengewinns. Alternativ kann die Strahlcharakteristik mathematisch durch ein mehrdimensionales, beispielsweise zwei- oder dreidimensionales Polynom beschrieben werden. Zur Verringerung der Rechenkomplexität wird die Strahlcharakteristik vorzugsweise in einer Ebene betrachtet, beispielsweise der horizontalen Ebene, die durch das Zentrum des Ultraschallsensors S verläuft. Ein solcher Schnitt durch die dreidimensionale Strahlcharakteristik und die sich damit ergebende zweidimensionale Strahlcharakteristik ist beispielhaft in Fig. 4b gezeigt.
Sie zeigt beispielsweise die zweidimensionale Strahlcharakteristik in einer horizontalen Ebene.
Zusätzlich können weitere horizontale Schnitte der Strahlcharakteristik des Ultraschallsensors S oder auch Schnitte in einer schrägen Ebene (z.B. schräg nach unten oder schräg nach oben) verwendet werden, um basierend darauf die Sensorpositionierung optimieren zu können. Basierend auf diesen zweidimensionalen Strahlcharakteristikinformationen und der jeweiligen Anordnung der Ultraschallsensoren S am Fahrzeug F können die zweidimensionalen Strahlcharakteristikinformationen aller Ultraschallsensoren S gemeinsam analysiert und die Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren S derart geändert werden, dass die vorgegebenen Kriterien erfüllt werden.
Wie zuvor beschrieben, bestehen mehrere Freiheitsgrade bei der Sensorpositionierung. Dies sind insbesondere die Positionierung in x, y und z-Richtung mit der Einschränkung, dass die Positionierung auf der Oberfläche des Fahrzeugteils zu erfolgen hat und daher die Position des Ultraschallsensors S gemäß der mathematischen Beschreibung der Oberfläche des Fahrzeugteils zu wählen ist.
Es hat sich gezeigt, dass die Veränderung einiger der genannten Parameter größere Auswirkungen auf die Umfelderfassung des Fahrzeugs hat als andere. So hat beispielsweise eine Änderung der Sensorausrichtung durch Verschwenken des Ultraschallsensors S um eine vertikale Flochachse um einen bestimmten Winkel eine stärkere Auswirkung auf die Umgebungserfassung als die Änderung der Sensorausrichtung durch Verschwenken des Ultraschallsensors S um eine horizontale Achse, die senkrecht zur vertikalen Hochachse verläuft. Ebenso hat die Positionierungshöhe (d.h. die Höhe in z-Richtung gemäß dem Koordinatensystem in Fig. 1) nur untergeordnete Relevanz.
Aufgrund dieser Erkenntnis erfolgt die schrittweise Änderung der Positionierung der jeweiligen Sensoren vorzugsweise lediglich in einer horizontalen Ebene, d.h. in x- und y-Richtung gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Koordinatensystem und die schrittweise Änderung der Ausrichtung der jeweiligen Sensoren lediglich durch Verschwenken um eine vertikale Hochachse, d.h. eine Winkeländerung um die z-Achse gemäß dem Koordinatensystem in Fig. 1. Die Änderung der Positionierung der jeweiligen Sensoren in x- und y-Richtung erfolgt basierend auf den Geometrieinformationen des Fahrzeugteils, und zwar derart, dass bei einer Änderung der Anordnung in einer Richtung (beispielsweise derx- Richtung) die Änderung in der anderen Richtung (beispielsweise der y- Richtung) durch die mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils festgelegt wird.
Zudem können vorteilhafterweise auch Bereiche vorgegeben werden, innerhalb derer eine Veränderung der Parameter erfolgen kann. So kann beispielsweise festgelegt werden, dass die winkelmäßige Ausrichtung des Sensors lediglich in einem Bereich ±20° oder die Positionsveränderung lediglich im Bereich ±10cm erfolgen kann.
Wie zuvor ausgeführt erfolgt das schrittweise Modifizieren der Position und Ausrichtung der einzelnen Ultraschallsensoren S mit dem Ziel, eine Umfelderfassung zu ermöglichen, die vorab definierte Kriterien erfüllt.
Insbesondere können zunächst zu testende Basiskriterien festgelegt werden, gemäß denen die Optimierung der Sensorpositionierung erfolgt. Dies können beispielsweise das Trilaterationsprinzip sein, d.h. das Kriterium gibt an, welche Bereiche im Umfeld des Fahrzeugs mit welcher Anzahl von Sensoren detektiert werden können. Anhand anzahl spezifischer Gewichtungen kann dadurch eine detailreichere Bewertung erfolgen. Ein weiteres Kriterium kann beispielsweise sein, dass der Abdeckungsbereich, der durch mindestens zwei Sensoren detektiert wird, maximiert wird. Ferner kann als weiteres Kriterium die positionsbezogene, summierte Schalldruckamplitude und/oder das Schalldrucklevel herangezogen werden.
Basierend auf diesen Basiskriterien können komplexere Kriterien gestaltet werden. So kann beispielsweise eine Optimierung der Sensorpositionierung durch eine gewichtete Berücksichtigung der Basiskriterien erfolgen. Dabei kann über Gewichtungsfaktoren angegeben werden, in welchem Maße die jeweiligen Basiskriterien bei der Optimierung der Sensorpositionierung berücksichtigt werden.
Des Weiteren können bei komplexen Kriterien Umgebungsbereiche mit einer höheren Priorität festgelegt werden, beispielsweise Bereiche vor und hinter dem Fahrzeug, die in dem Rangierbereich des Fahrzeugs liegen, können bei der Positionsoptimierung stärker gewichtet werden als Bereiche seitlich neben dem Fahrzeug. Zuletzt können auch funktionale Kriterien festgelegt werden, beispielsweise solche, die mehrere komplexe Kriterien miteinander vereinen, um für einen Satz von Fahrassistenzfunktionen eine optimierte Umgebungserfassung durch die Ultraschallsensoren S zu erreichen.
Um die Rechenkomplexität für die Sensoroptimierung weiter zu verringern, können Symmetrien ausgenutzt werden. Beispielsweise können bei einer symmetrischen Sensorpositionierung die Berechnungen auf eine Fahrzeughälfte beschränkt werden und durch Ausnutzung der Symmetrie damit auf die Gültigkeit der Berechnungen auch für die andere Fahrzeughälfte rückgeschlossen werden.
Des Weiteren kann bei den Berechnungen eine Beschränkung der Sensorreichweite erfolgen, so dass der bei den Berechnungen berücksichtigte Umgebungsbereich in Ausbreitungsrichtung der Schallwellen der Ultraschallsensoren S begrenzt wird. Eine Beschränkung auf die nähere Fahrzeugumgebung ist in vielen Anwendungsfällen ausreichend, beispielsweise in speziellen Situationen bei einem Parkassistenzsystem .
Wenn eine Position und Ausrichtung der jeweiligen Sensoren gefunden wurde, erfolgt vorzugsweise Verifikation der berechneten Ergebnisse. Dabei wird geprüft, ob die durch das Verfahren gefundene Position und Ausrichtung der jeweiligen Sensoren vorgegebene Anforderungen erfüllt. Die Verifikation kann beispielsweise mittels einer Strahlenverfolgungs- Umgebung (engl. Raytracing environment) vollzogen werden.
Nach dem Verifikationsschritt kann eine Validierung der aufgefundenen Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren vollzogen werden.
Dabei wird beispielsweise eine durch das Verfahren bestimmte Sensorpositionierung und Sensorausrichtung verschiedenen Testszenarios unterzogen, um zu überprüfen, ob die Ergebnisse der Umgebungserfassung durch die Sensoranordnung vorgegebenen Kriterien entsprechen. Die Testscenarios können dabei beispielsweise folgendes umfassen:
- Unterschiedliche Verkehrsszenarios;
- Einscher-/ Ausschervorgänge;
- Überholvorgänge;
- Kreuzen von Fußgängern.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das die Verfahrensschritte zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren verdeutlicht.
Zunächst werden Geometrieinformationen bereitgestellt, die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreiben, an dem die Ultraschallsensoren verbaut werden (S10).
Anschließend wird jeweils eine initiale Sensorposition und eine initiale Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren bereitgestellt (S11). Diese Informationen bilden die Startposition bzw. Startausrichtung für die nachfolgende Positionsoptimierung.
Zudem werden Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren bereitgestellt (S12).
Anschließend erfolgt ein schrittweises Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren unter Berücksichtigung der Geometrieinformationen des Fahrzeugteils und ein Berechnen von die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S13). Diese Berechnungen erfolgen vorzugsweise in einer Simulationsumgebung, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensorpositionierungen bzw. Sensorausrichtungen berücksichtigt, Ausgangsinformationen, die die Umfelderfassung durch die Ultraschallsensoren bei der jeweiligen Sensorposition bzw. -ausrichtung charakterisieren, berechnet und die Ergebnisse dieser Berechnungen miteinander bzw. mit den ursprünglich gewählten Sensorpositionierungen bzw. Sensorausrichtungen vergleicht. Hierbei können je nach Komplexität beispielsweise bis zu 500000 unterschiedliche Sensorpositionen pro Optimierungsproblem miteinander verglichen werden.
Daraufhin wird eine finale Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren basierend auf den Ausgangsinformationen und basierend auf Kriterien, die durch die Umfelderfassung mittels der Ultraschallsensoren nach deren Positionsbestimmung erreicht werden sollen, ermittelt (S14). In anderen Worten wird diejenige Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren bestimmt, die die vorgegebenen Kriterien am besten erfüllt.
Zuletzt wird die finale Position und Ausrichtung für die jeweiligen Ultraschallsensoren ausgegeben (S15). Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.
Bezugszeichenliste F Fahrzeug
S Ultraschallsensor

Claims

Patentansprüche
1 ) Computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren (S) an einem Fahrzeug (F), wobei die Ultraschallsensoren (S) zumindest abschnittsweise umfangsseitig um das Fahrzeug (F) herum verteilt sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitstellen von Geometrieinformationen, die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreiben, an dem die Ultraschallsensoren (S) verbaut werden (S10);
- Bereitstellen jeweils einer initialen Sensorposition und einer initialen Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren (S) (S11);
- Bereitstellen von Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S12);
- Schrittweises Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) unter Berücksichtigung der Geometrieinformationen des Fahrzeugteils und Berechnen von die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S13);
- Ermitteln einer finalen Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren (S) basierend auf den Ausgangsinformationen und basierend auf Kriterien, die durch die Umfelderfassung mittels der Ultraschallsensoren (S) nach deren Positionsbestimmung erreicht werden sollen (S14);
- Ausgeben der finalen Position und Ausrichtung für die jeweiligen Ultraschallsensoren (S) (S15). 2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S) zweidimensionale Informationen sind, die die Strahlcharakteristik in einer Ebene beschreiben.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene eine horizontale oder eine schräge Ebene ist.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S) in mehreren unterschiedlichen Ebenen bereitgestellt werden und die die Umfelderfassung des Fahrzeugs (F) charakterisierenden Ausgangsinformationen basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik aus mehreren unterschiedlichen Ebenen berechnet werden.
5) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) ein Verschwenken um eine vertikale Achse umfasst.
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Verschwenken um eine vertikale Achse kein Verschwenken der Ultraschallsensoren (S) um eine weitere Achse erfolgt.
7) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und der initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) ein Verschieben der Sensorposition parallel zu einer horizontal verlaufenden ersten Achse umfasst. 8) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschieben der Sensorposition parallel zu einer horizontal verlaufenden ersten Achse aufgrund der Geometrieinformationen mit einem Verschieben der Sensorposition entlang einer zweiten horizontalen verlaufenden Achse, die senkrecht zur ersten Achse verläuft, gekoppelt ist.
9) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition lediglich die Veränderung der Sensorposition entlang zwei horizontaler, senkrecht zueinander verlaufender Achsen und ein Verschwenken um eine vertikale Achse umfasst.
10) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreibenden Geometrieinformationen eine mathematische Beschreibung des Fahrzeugteils sind, insbesondere eine mathematische Funktion oder eine Punktwolke.
11 ) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und der initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) in vorgegebenen Grenzen erfolgt.
12) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer symmetrischen Anordnung der Ultraschallsensoren (S) lediglich die Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) auf einer Fahrzeugseite berechnet wird.
13) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriterien mehrere Einzelkriterien umfassen, die gewichtet durch Gewichtungsfaktoren zur Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) herangezogen werden.
14) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriterien mehrere Einzelkriterien umfassen, die sich jeweils auf eine bestimmte Fahrassistenzfunktion beziehen und über Gewichtungsfaktoren ein gewichteter Einfluss der Kriterien auf die Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren (S) festgelegt wird
15) Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche auszuführen.
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