WO2017108237A1 - Verfahren zum adaptieren eines echo-schwellwertverlaufs für einen ultraschallsensor eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum adaptieren eines echo-schwellwertverlaufs für einen ultraschallsensor eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2017108237A1
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threshold curve
ultrasonic sensor
motor vehicle
amplitude
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Thomas Jung
Wolfgang Hamm
Joern Karl Friedrich Lichtenhagen
Hafner BASTIAN
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor of a motor vehicle, wherein for the ultrasonic sensor a predetermined
  • Threshold curve is provided with which echo amplitudes of one of the
  • Ultrasonic sensor for measuring a distance between the motor vehicle and an object located in an environment of the motor vehicle received
  • the invention also relates to a
  • Ultrasonic sensor device Ultrasonic sensor device, a driver assistance system and a motor vehicle.
  • ultrasonic sensors by means of which distances between a motor vehicle and objects located in its surrounding area can be measured.
  • the objects detected by the ultrasonic sensor and their distances can be provided to a driver assistance system of the motor vehicle, for example a parking assistance assistant.
  • Ultrasonic sensors work according to the echo delay principle. This means that a transmission signal in the form of an ultrasound signal is emitted, the transmission signal is reflected in the surrounding area of the motor vehicle and as a reception signal again from the
  • Ultrasonic sensor is received.
  • the received signal has a multiplicity of echoes which originate from reflections in the surrounding area.
  • the echoes can be so-called target echoes which originate from a reflection of the transmission signal at an object, or be clutter echoes or ground echoes which originate from a reflection of the transmission signal at a floor or a lane of the motor vehicle.
  • Sensitivity of the ultrasonic sensor can be adjusted. If the amplitude of an echo is greater than the threshold curve, then the echo is interpreted as a target echo and evaluated. If the amplitude of an echo is smaller than the threshold curve, then the echo is interpreted as a false echo or ground echo, which is to be filtered out or hidden.
  • Such an ultrasonic sensor in which the amplitude of a received signal and a measured distance value are available for distinguishing between relevant and irrelevant signals, are described in EP 1 296 159 B1. It is also known from DE 10 2005 059 907 A1 to store a data field in a memory, through which support points or interpolation points of
  • Threshold curve are given. A temporal location of the bases of the
  • Threshold curve can be changed depending on the operating conditions of the ultrasonic sensor or environmental conditions.
  • the threshold curve is specified as a distance-dependent or transit time-dependent profile of threshold values.
  • correspondingly high threshold values are predetermined, so that the ultrasonic sensor has a reduced or lower sensitivity in this area.
  • Sensitivity of the ultrasonic sensor may result in objects which, in a distance range in which the ultrasound sensor has low threshold values and thus high sensitivity, being able to be recognized without difficulty in particular being weakly reflective, no longer being detected in that distance range with the reduced sensitivity can.
  • An inventive method is used to operate an ultrasonic sensor of a motor vehicle.
  • a predetermined threshold curve is provided for the ultrasonic sensor, with which echo amplitudes of one of the
  • Ultrasonic sensor for measuring a distance between the motor vehicle and an object located in an environment of the motor vehicle received
  • Receive signal to be compared.
  • Sensitivity of the ultrasonic sensor starting from the predetermined Threshold curve a matched threshold curve determined such that a predetermined number of echo amplitudes in the received signal adapted
  • Threshold curve exceeds.
  • the received signal Surrounding area receive the received signal.
  • the received signal has a distance-dependent or transit-time-dependent profile. This means that the received signal has a multiplicity of echoes.
  • the echoes come from reflections of a transmission signal component of, for example, the
  • Transmitting signal component passes this echo back to the ultrasonic sensor.
  • the echo has a corresponding echo propagation time to the position at which the associated transmission signal component was reflected in the surrounding area.
  • each echo based on its position in the received signal, can each be allocated a propagation time and thus a distance in the surrounding area in which the signal component belonging to the echo has been reflected.
  • the echo amplitude in particular a maximum of the echo, is compared with the predetermined threshold curve, which has a
  • threshold curve has distance-dependent or transit time-dependent course of thresholds.
  • each echo Surrounding area or a run time each associated with a threshold.
  • each echo is compared with that threshold value of the threshold curve which is associated with the distance corresponding to the echo. If the echo amplitude exceeds the associated threshold value, the echo is detected and can then be evaluated, for example. If the echo amplitude falls below the associated threshold value, the echo is not detected. In particular, the echo is not evaluated and rejected, for example.
  • the predetermined threshold curve predetermines a sensitivity of the ultrasonic sensor, a so-called standard sensitivity of the ultrasonic sensor.
  • the sensitivity is ideally set so that the echo amplitude of an echo, which comes from a reflection on an object, the predetermined
  • Threshold curve is exceeded and thus identified as a so-called target echo, while, on the other hand, the echo amplitude of an echo, which originates, for example, from a ground reflection, the predetermined threshold curve below and thus as a so-called false echo or ground echo is identified.
  • the ultrasonic sensor which is set to the standard sensitivity, no echoes or only a few echoes can be detected, since the associated amplitudes of the echoes do not exceed the threshold curve. If the echoes are from objects that may be, for example, weakly reflective objects, the objects can not be detected. The objects are thus in a so-called detection gap.
  • the sensitivity of the ultrasonic sensor is adjusted so that the predetermined number of echoes can be detected.
  • the adjusted threshold curve is determined based on the predetermined threshold curve.
  • the adjusted threshold curve is determined, for example, by changing the predetermined threshold curve until the predetermined number of times
  • At least one threshold value of the predetermined threshold curve can be lowered.
  • This modified threshold curve is then defined as the adjusted threshold curve.
  • the number is chosen so that the ultrasonic sensor can detect both target echoes reliably, as well as hide false echoes reliably.
  • the adjustment of the sensitivity of the ultrasonic sensor can by a
  • Control means are made, which is designed for example as a vehicle-side control unit and / or as an ultrasound sensor-side evaluation.
  • Control unit can be controlled, which adjusts the sensitivity of the ultrasonic sensor, and / or the ultrasonic sensor itself can adjust its sensitivity.
  • the detection gap can be advantageously closed, while at the same time providing a high degree of robustness against false echoes. This can ensure that objects in the
  • Ambient area of the motor vehicle can be detected particularly reliably by the ultrasonic sensor and false echoes can be hidden.
  • the predetermined threshold curve is shifted between a minimum threshold curve providing a predetermined maximum sensitivity and a maximum threshold curve providing a predetermined minimum sensitivity until the predetermined number of echo amplitudes in the received signal exceeds the adjusted threshold curve.
  • the sensitivity of the ultrasonic sensor is set between predetermined limits, ie between the maximum and the minimum sensitivity, so that the predetermined number of echoes is respectively measured or detected by the ultrasonic sensor at any time. If the predetermined number of echoes by shifting the
  • Threshold curve can not be reached, the maximum sensitivity for the ultrasonic sensor can be specified.
  • the predetermined threshold curve is shifted in the direction of the maximum threshold curve if the sensitivity of the ultrasonic sensor is to be reduced, and shifted in the direction of the minimum threshold curve if the sensitivity of the ultrasonic sensor is to be increased.
  • the predetermined threshold curve is thereby shifted until the predetermined number of echo amplitudes the
  • Threshold curve exceeds or until the minimum threshold curve and thus the maximum sensitivity is reached. This shifted threshold curve is then determined as the adjusted threshold curve.
  • the adjusted threshold curve can thus be determined in a particularly simple and fast manner and without great computational effort.
  • the minimum sensitivity corresponds to the standard sensitivity, so that the predetermined threshold curve corresponds to the maximum threshold curve.
  • the sensitivity is increased by shifting the predetermined threshold curve in the direction of the minimum threshold curve if no or too few echoes are detected.
  • Threshold curve can reliably false clutter, which occur especially when driving the motor vehicle on gravel, be safely and reliably hidden.
  • the predetermined value is a predetermined value
  • Threshold curve is divided into threshold curve sections, where for each
  • Threshold curve section in each case a sensitivity is set and starting from the respective threshold curve section an adapted
  • Threshold curve section is determined such that a predetermined number of echo amplitudes exceeds the respective adjusted threshold curve section.
  • the threshold curve may be subdivided into at least three threshold curve sections, with each threshold section being associated with a range of distances.
  • a first distance range may be distances from a near range have based on the motor vehicle.
  • a second distance range may include distances from a central area relative to the motor vehicle and a third distance
  • Distance range may have distances from a remote area with respect to the motor vehicle.
  • the distances from the middle region are assigned higher threshold values than the distances from the near range and the far range, since, for example, ground echoes occur particularly frequently in the middle region.
  • These threshold curve sections are now adjusted separately by adjusting the sensitivity separately for each threshold curve section.
  • the sensitivity in the first and the third threshold curve section can be increased more than the sensitivity in the second threshold curve section, since the occurrence of ground echoes in the near zone and the far zone
  • Threshold curve section exceeding echo amplitudes can be specified.
  • the adjusted threshold curve results from the adjusted threshold
  • the adapted threshold curve may have a profile which differs from the course of the predetermined threshold curve.
  • an adjusted threshold curve is exceeded
  • Echo amplitude is characterized in the received signal by the echo amplitude is assigned to a false echo or to a target echo generated by a reflection on the object.
  • the detected echoes are evaluated or classified, for example, by the vehicle-side and / or ultrasound-sensor-side control device.
  • Probability for a target echo characterizing probability value for the echo amplitude is determined and the echo amplitude is assigned to a target echo if the probability value exceeds a predetermined threshold.
  • the probability value is determined for each echo amplitude, which indicates the probability that the associated echo is a target echo. If the probability value of the echo amplitude exceeds the predetermined limit, the associated echo is identified as a target echo and evaluated, for example. If the probability value of the echo amplitude falls below the limit value, the associated echo is identified as a false echo and filtered out.
  • Ultrasonic sensors with the standard sensitivity could not be detected.
  • the probability value for the probability value is the probability value for the probability value
  • Echo amplitude determined in dependence on a speed of the motor vehicle.
  • a lesser probability value can be determined for an echo amplitude when the motor vehicle is at a standstill than when the vehicle is traveling
  • echo amplitudes which exceed the adjusted threshold curve when the motor vehicle is traveling are weighted more heavily than echo amplitudes which exceed the adapted threshold curve when the motor vehicle is at a standstill.
  • the probability value for the echo amplitude is determined as a function of a threshold curve section of the adjusted threshold curve, in which the echo amplitude exceeds the adjusted threshold curve. Since a threshold range is assigned to each threshold curve section, the probability value for an echo amplitude is thus determined as a function of the distance from which the associated echo from the surrounding region of the
  • echo amplitudes can be weighted more heavily and thus provided with a higher probability value whose echoes come from the near or far range than
  • Echo amplitudes whose echoes come from the midrange. In other words, echo amplitudes are less heavily weighted if their echoes are from one
  • the echo amplitude is assigned to a target echo or to a false echo on the basis of a further received signal received by a sensor device of the motor vehicle that is different from the ultrasound sensor.
  • the echo amplitude is determined on the basis of an image of the surrounding area captured by a vehicle-side camera and / or on the basis of one of a
  • the vehicle-side radar sensor received radar signal associated with a Zielecho or a false echo.
  • the distance can be determined for each echo amplitude based on the position of the associated echo in the received signal.
  • an object can be searched for in the camera image, which should be located at this distance from the motor vehicle in the surrounding area, and / or determined by means of the radar signal, if an object is located at this distance to the motor vehicle. If at this distance relative to the motor vehicle based on the camera image and / or the radar signal, an object can be detected or detected, the
  • Echo amplitude assigned to a target echo By means of the method, objects in the surrounding area of the motor vehicle can thus be detected particularly reliably.
  • a plurality of measurement cycles are preferably carried out by the ultrasound sensor, wherein a reception signal is received by the ultrasound sensor in each measurement cycle and an echo amplitude is assigned to a target echo if the echo amplitude is in a predetermined number depending on the adapted threshold curve
  • Measuring cycles exceeds the adjusted threshold curve.
  • the presence of an object can be detected and confirmed.
  • the presence of an object is thus detected only when, in the predetermined number of measuring cycles, the object is detected by means of the comparison of the echo amplitude of the echo of the received signal received in the measuring cycle with the adapted threshold curve.
  • the presence of an object is detected only when the echo amplitude in the predetermined number of measurement cycles exceeds the adjusted threshold curve and therefore can be assigned to a target echo. For example, the object is detected for the first time in a first measuring cycle by exceeding the
  • Ultrasonic sensor is detected.
  • the presence of the object is detected when the amplitude of the echo associated with the object is, for example, at least one further measuring cycle exceeds the adjusted threshold curve.
  • the first detected object is confirmed when it is detected again in the at least one further measurement cycle.
  • the number of measurement cycles in which the echo amplitude must exceed the adjusted threshold curve in order to detect the presence of the object is dependent on the
  • an echo can be characterized as a target echo in a particularly simple manner.
  • the invention also relates to an ultrasonic sensor device for a
  • the control device can, for example, a central
  • Be control unit of the motor vehicle which can control a variety of ultrasonic sensors of the motor vehicle and thus adjust the sensitivity of each ultrasonic sensor individually. But it can also be provided that the
  • Control device is integrated into the ultrasonic sensor, so that each ultrasonic sensor has a control device. This allows each ultrasonic sensor itself
  • An inventive driver assistance system for a motor vehicle comprises an ultrasonic sensor device according to the invention.
  • the driver assistance system can be configured, for example, as a parking assistance assistant.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a driver assistance system.
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a predetermined threshold curve and a received signal received from an ultrasonic sensor
  • Fig. 3 is a schematic representation of the predetermined threshold curve
  • Fig. 4 is a schematic representation of the predetermined threshold curve
  • Threshold curve is shifted
  • Fig. 5 is a schematic representation of the predetermined threshold curve
  • FIG. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention
  • the motor vehicle 1 is formed in the present embodiment as a passenger car.
  • the motor vehicle 1 comprises a
  • Driver assistance system 2 which is designed for example as a parking assistance assistant and can support a driver of the motor vehicle 1 during a parking operation.
  • the driver assistance system 2 comprises an ultrasound sensor device 3 which has at least one ultrasound sensor 4 and a control device 5.
  • the ultrasound sensor device 3 comprises eight ultrasound sensors 4.
  • Four ultrasound sensors 4 are arranged in a front region 6 of the motor vehicle 1 and four further ultrasound sensors 4 are arranged in a rear region 7 of the motor vehicle 1.
  • a surrounding area 8 of the motor vehicle 1 can be monitored.
  • Ultrasonic sensors 4 adapted to a distance of an object 9 in the
  • the ultrasonic sensors 4 can emit a transmission signal in the form of an ultrasound signal and reflected in the surrounding area 8
  • the control device 5 is designed here as a vehicle-side, central control unit, which can communicate with the ultrasonic sensors 4.
  • Control device 5 can drive the ultrasonic sensors 4, for example, to set or specify a sensitivity of the ultrasonic sensors 4. But it can also be provided that each ultrasonic sensor 4 has its own
  • Control device 5 for example in the form of an evaluation device which is integrated into the respective ultrasonic sensor 4.
  • the reception signal 1 1 received by one of the ultrasonic sensors 4, as shown in FIG. 2, has a distance-dependent or transit-time-dependent profile.
  • the received signal 1 1 usually has a plurality of echoes E1 to E7, which originate from reflections of the transmitted signal in the surrounding area 8. Based on a position of an echo E1 to E7 in the received signal 1 1, the transit time t of the echo E1 to E7 can be determined which directly in the distance
  • the transmission signal in the surrounding area. 8 was reflected.
  • the received signal 1 1 which was received by the ultrasonic sensor 4, due to the reflection of the transmission signal to the object 9, an echo E1 at a position which at a time t1 and thus to a distance of the object 9 relative to the motor vehicle. 1 corresponds. It also occurs in the
  • Fig. 2 is a predetermined runtime-dependent or
  • Thresholds S are plotted. In each case, a respective threshold value S1, S2 is assigned to respective transit times t1, t2.
  • the threshold curve 10 has three here
  • a second time range which corresponds to a middle range, is the second
  • Thresholds S assigned from a third threshold range In the middle area, for example, so-called ground echoes, which originate from reflections of the transmission signal on a floor or a roadway of the motor vehicle 1, occur more frequently. Therefore, the threshold values S associated with the second threshold range are increased compared to the threshold values S from the first and third threshold ranges. In other words, this means that the ultrasonic sensor 4 in the middle area.
  • Center area has a lower sensitivity than in the near and far areas.
  • Echo amplitudes A1, A2 of the echoes E1, E2 in the received signal 1 1 are compared with this threshold curve 10.
  • the echo E1 comes here from the reflection of the
  • the echo E1 has a transit time t1 and is therefore compared with the threshold S1.
  • the echo E2 comes from a ground reflection and is thus a false echo or a bottom echo.
  • the echo E2 has a transit time t2 and is therefore compared with the threshold S2. Only when the echo amplitudes A1, A2 exceed the associated threshold values S1, S2 of the threshold curve 10, are the associated echoes E1, E2 detected and evaluated. Here, the amplitude A1 of the echo E1 falls below the threshold value S1 and the amplitude A2 of the echo E2 falls below the threshold value S2. The echoes E1, E2 are therefore not detected.
  • the object 9 can therefore not be detected or detected on the basis of the comparison of the echo amplitude A1 of the echo E1 with the threshold curve 10, although the echo E1 is a target echo.
  • the object 9 is thus in a detection gap.
  • the ultrasonic sensor 4 is thus set too insensitive.
  • the sensitivity of the ultrasonic sensor 4 is increased by starting from the standard threshold curve 10, as shown in Fig. 3, an adapted
  • Threshold curve 10 ' is determined so that a predetermined number of
  • Echo amplitudes A1, A2, A3 exceeds the adjusted threshold curve 10 '.
  • the echo amplitude A1 is therefore no longer compared with the threshold value S1 of the predetermined threshold curve 10, but rather compared with a threshold value S1 'of the adapted threshold curve 10', which is lower than the threshold value S1.
  • the echo amplitude A1 of the echo E1 is greater than the lowered threshold value S1 '.
  • the echo amplitude A1 thus exceeds the adjusted threshold curve 10 'and can thus be evaluated.
  • the echo amplitude A3 of the echo E3 with the transit time t3 also exceeds the adapted threshold curve 10 'and is therefore detected. Echo E3 is also a bottom echo.
  • each echo E1, E3 which exceeds the adapted threshold curve 10' can be characterized, for example, by the control device 5 .
  • the echo amplitudes A1, A3 are respectively assigned to either a target echo or a bottom echo.
  • a probability value for each echo amplitude A1, A3 can be determined, for example, by the control device 5, which indicates a probability that the associated echo E1, E3 is a target echo or a bottom echo. Only if the respective probability value exceeds a predetermined limit value is the associated echo E1, E3 identified as the target echo.
  • the probability value can be determined, for example, as a function of a speed of the motor vehicle 1 and / or as a function of the transit time t1, t3 or the corresponding distance value of the echo E1, E3. It can also be provided that the Receive signal 1 1 is received in several, in particular temporally immediately successive, measuring cycles and the respective echo E1, E3 is characterized as a target echo only if the associated echo amplitude A1, A3 adapted
  • Threshold curve exceeds 10 'in a predetermined number of measuring cycles.
  • the number can be specified as a function of the currently set threshold curve 10 '. This means, for example, that a required number is increased when a sensitivity is increased for the ultrasonic sensor 4, since with an increased sensitivity, the probability for detecting ground echoes is also increased.
  • the driver assistance system 2 can also be at least one more
  • Sensor device for example, a camera and / or a radar sensor. Based on the environmental data acquired by the further sensor device, it can then be determined whether there is an object 9 in the environmental region corresponding to the transit time t1, t3 and if so, the associated echo E1, E3 are identified as a target echo.
  • Threshold curve 10 for example, be moved in parallel.
  • the predetermined threshold curve 10 is lowered so far that the ultrasonic sensor 4 is set too sensitive.
  • the so-called noise threshold By comparing the echo amplitudes of the echoes E1 to E7 with the lowered threshold curve 10 ", the so-called noise threshold, the ground echoes E3 to E7 are also detected and evaluated in addition to the target echo E. This noise wave 10" is then raised again until it optimally adapts Threshold curve 10 'of FIG. 3 is achieved.
  • FIG. 5 shows that the adapted threshold curve 10 'can also be determined by determining threshold curve sections ⁇ 1', B2 ', B3' adapted from the threshold curve sections B1, B2, B3 of the predetermined threshold curve 10 such that one for the respective threshold curve section B1, B2, B3 predetermined number of echo amplitudes of echoes E1, E3, E4 exceeds the respective adjusted threshold curve section ⁇ 1 ', ⁇ 2', B3 '.
  • the adapted threshold curve 10 ' can also be determined by determining threshold curve sections ⁇ 1', B2 ', B3' adapted from the threshold curve sections B1, B2, B3 of the predetermined threshold curve 10 such that one for the respective threshold curve section B1, B2, B3 predetermined number of echo amplitudes of echoes E1, E3, E4 exceeds the respective adjusted threshold curve section ⁇ 1 ', ⁇ 2', B3 '.
  • each adapted threshold curve section B1 ', ⁇ 2', B3 ' is exceeded in each case by an amplitude of an echo E1, E3, E4.
  • the respective threshold curve sections B1, B2, B3 are adapted separately.
  • the adjusted threshold curve 10 'resulting from the adapted threshold curve sections ⁇ 1', ⁇ 2 ', B3' can thereby also have a profile which leads to a progression of the
  • predetermined threshold curve 10 is different.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors (4) eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem für den Ultraschallsensor (4) eine vorbestimmte Schwellwertkurve (10) bereitgestellt wird, mit welcher Echoamplituden (A1, A2, A3) eines von dem Ultraschallsensor (4) zur Messung eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug (1) und einem in einem Umgebungsbereich (8) des Kraftfahrzeugs (1) befindlichen Objekt (9) empfangenen Empfangssignals (11) verglichen werden, wobei zum Einstellen einer Empfindlichkeit des Ultraschallsensors (4) ausgehend von der vorbestimmten Schwellwertkurve (10) eine angepasste Schwellwertkurve (10') derart bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden (A1, A2, A3) in dem Empfangssignal (11) die angepasste Schwellwertkurve (10') überschreitet. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung (3), ein Fahrerassistenzsystem (2) sowie ein Kraftfahrzeug (1).

Description

VERFAHREN ZUM ADAPTIEREN EINES ECHO-SCHWELLWERTVERLAUFS FÜR EINEN ULTRASCHALLSENSOR EINES KRAFTFAHRZEUGS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, bei welchem für den Ultraschallsensor eine vorbestimmte
Schwellwertkurve bereitgestellt wird, mit welcher Echoamplituden eines von dem
Ultraschallsensor zur Messung eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und einem in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt empfangenen
Empfangssignals verglichen werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine
Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug.
Das Interesse richtet sich vorliegend auf einen Ultraschallsensor, mittels welchem Abstände zwischen einem Kraftfahrzeug und in seinem Umgebungsbereich befindlichen Objekten gemessen werden können. Die von dem Ultraschallsensor erfassten Objekte und deren Abstände können einem Fahrerassistenzsystem des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem Parkhilfeassistenten, bereitgestellt werden. Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Echolaufzeitprinzip. Dies bedeutet, dass ein Sendesignal in Form von einem Ultraschallsignal ausgesendet wird, das Sendesignal in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert wird und als Empfangssignal wieder von dem
Ultraschallsensor empfangen wird. Das Empfangssignal weist dabei in der Regel eine Vielzahl von Echos auf, welche von Reflexionen in dem Umgebungsbereich stammen. Die Echos können dabei sogenannte Zielechos sein, welche von einer Reflexion des Sendesignals an einem Objekt stammen, oder Störechos beziehungsweise Bodenechos sein, welche von einer Reflexion des Sendesignals an einem Boden beziehungsweise einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs stammen.
Um zu bewerten, ob es sich bei den Echos in dem Empfangssignal um Zielechos oder Bodenechos handelt, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, sogenannte
Schwellwertkurven vorzugeben, mit welchen Amplituden der Echos in dem
Empfangssignal verglichen werden. Durch die Schwellwertkurve kann eine
Empfindlichkeit des Ultraschallsensors eingestellt werden. Ist die Amplitude eines Echos größer als die Schwellwertkurve, so wird das Echo als ein Zielecho interpretiert und ausgewertet. Ist die Amplitude eines Echos kleiner als die Schwellwertkurve, so wird das Echo als ein Störecho beziehungsweise Bodenecho interpretiert, welches ausgefiltert beziehungsweise ausgeblendet werden soll. Ein solcher Ultraschallsensor, bei welchem die Amplitude eines empfangenen Signals sowie ein gemessener Entfernungswert zur Unterscheidung von relevanten und irrelevanten Signalen zur Verfügung stehen, ist in der EP 1 296 159 B1 beschrieben. Außerdem ist aus der DE 10 2005 059 907 A1 bekannt, ein Datenfeld in einem Speicher abzulegen, durch welches Stützstellen beziehungsweise Stützpunkte der
Schwellwertkurve vorgegeben sind. Eine zeitliche Lage der Stützstellen der
Schwellwertkurve kann abhängig von den Einsatzbedingungen des Ultraschallsensors oder Umweltbedingungen verändert werden kann.
In der Regel wird die Schwellwertkurve als ein abstandsabhängiger beziehungsweise laufzeitabhängiger Verlauf von Schwellwerten vorgegeben. In einem Abstandsbereich, in welchem bekanntermaßen Bodenechos auftreten, werden dabei entsprechend hohe Schwellwerte vorgegeben, sodass der Ultraschallsensor in diesem Bereich eine verringerte beziehungsweise niedrigere Empfindlichkeit aufweist. Die niedrige
Empfindlichkeit des Ultraschallsensors kann jedoch dazu führen, dass, insbesondere schwach reflektierende, Objekte, welche in einem Abstandsbereich, in welchem der Ultraschallsensor niedrige Schwellwerte und damit eine hohe Empfindlichkeit aufweist, problemlos erkannt werden können, in demjenigen Abstandsbereich mit der verringerten Empfindlichkeit nicht mehr erkannt werden können.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, wie Objekte in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig erkannt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine
Ultraschallsensorvorrichtung, ein Fahrerassistenzsystem sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird für den Ultraschallsensor eine vorbestimmte Schwellwertkurve bereitgestellt, mit welcher Echoamplituden eines von dem
Ultraschallsensor zur Messung eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug und einem in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindlichen Objekt empfangenen
Empfangssignals verglichen werden. Darüber hinaus wird zum Einstellen einer
Empfindlichkeit des Ultraschallsensors ausgehend von der vorbestimmten Schwellwertkurve eine angepasste Schwellwertkurve derart bestimmt, dass eine vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden in dem Empfangssignal die angepasste
Schwellwertkurve überschreitet.
Von dem Ultraschallsensor wird zum Detektieren des Objektes in dem
Umgebungsbereich das Empfangssignal empfangen. Das Empfangssignal weist einen abstandsabhängigen beziehungsweise laufzeitabhängigen Verlauf auf. Dies bedeutet, dass das Empfangssignal eine Vielzahl von Echos aufweist. Die Echos stammen dabei von Reflexionen einer Sendesignalkomponente eines, beispielweise von dem
Ultraschallsensor selbst, ausgesendeten Sendesignals an Positionen in dem
Umgebungsbereich relativ zum Kraftfahrzeug. Nach der Reflexion der
Sendesignalkomponente gelangt diese als Echo wieder zu dem Ultraschallsensor. Dabei weist das Echo eine zu der Position, an welcher die zugehörige Sendesignalkomponente in dem Umgebungsbereich reflektiert wurde, korrespondierende Echolaufzeit auf. Damit kann jedes Echo basierend auf seiner Position in dem Empfangssignal jeweils einer Laufzeit und damit einem Abstand in dem Umgebungsbereich zugeordnet werden, in welchem die zu dem Echo gehörige Signalkomponente reflektiert wurde.
Um nun ein Echo zu detektieren, wird die Echoamplitude, insbesondere ein Maximum des Echos, mit der vorbestimmten Schwellwertkurve verglichen, welche einen
abstandsabhängigen beziehungsweise laufzeitabhängigen Verlauf von Schwellwerten aufweist. Durch die Schwellwertkurve ist also jeweils einem Abstand in dem
Umgebungsbereich beziehungsweise einer Laufzeit jeweils ein Schwellwert zugeordnet. Dabei wird jedes Echo mit demjenigen Schwellwert der Schwellwertkurve verglichen, welcher dem, zu dem Echo korrespondierenden Abstand zugeordnet ist. Wenn die Echoamplitude den zugeordneten Schwellwert überschreitet, wird das Echo detektiert und kann daraufhin beispielsweise ausgewertet werden. Wenn die Echoamplitude den zugeordneten Schwellwert unterschreitet, wird das Echo nicht detektiert. Das Echo wird insbesondere nicht ausgewertet und beispielsweise verworfen.
Durch die vorbestimmte Schwellwertkurve ist eine Empfindlichkeit des Ultraschallsensors, eine sogenannte Standardempfindlichkeit des Ultraschallsensors, vorgegeben. Die Empfindlichkeit ist dabei idealerweise so eingestellt, dass die Echoamplitude eines Echos, welches von einer Reflexion an einem Objekt stammt, die vorbestimmte
Schwellwertkurve überschreitet und somit als ein sogenanntes Zielecho identifiziert wird, während hingegen die Echoamplitude eines Echos, welches beispielsweise von einer Bodenreflexion stammt, die vorbestimmte Schwellwertkurve unterschreitet und somit als ein sogenanntes Störecho beziehungsweise Bodenecho identifiziert wird. Es kann aber vorkommen, dass mit dem Ultraschallsensor, welcher auf die Standardempfindlichkeit eingestellt ist, keine Echos oder nur sehr wenige Echos detektiert werden können, da die zugehörigen Amplituden der Echos die Schwellwertkurve nicht überschreiten. Wenn die Echos von Objekten stammen, welche beispielweise schwach reflektierende Objekte sein können, können die Objekte nicht detektiert werden. Die Objekte befinden sich also in einer sogenannten Detektionslücke.
Um eine solche Detektionslücke zu verhindern beziehungsweise zu schließen, ist es vorgesehen, dass die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors so eingestellt wird, dass die vorbestimmte Anzahl an Echos erfasst werden kann. Dazu wird basierend auf der vorbestimmten Schwellwertkurve die angepasste Schwellwertkurve bestimmt. Die angepasste Schwellwertkurve wird beispielsweise bestimmt, indem die vorbestimmte Schwellwertkurve solange verändert wird, bis die vorbestimmte Anzahl an
Echoamplituden die veränderte Schwellwertkurve überschreitet. Dazu kann
beispielsweise zumindest ein Schwellwert der vorbestimmten Schwellwertkurve abgesenkt werden. Diese veränderte Schwellwertkurve wird dann als die angepasste Schwellwertkurve definiert. Die Anzahl wird dabei so gewählt, dass der Ultraschallsensor sowohl Zielechos zuverlässig erfassen kann, als auch Störechos zuverlässig ausblenden kann. Das Anpassen der Empfindlichkeit des Ultraschallsensors kann durch eine
Steuereinrichtung vorgenommen werden, welche beispielsweise als ein fahrzeugseitiges Steuergerät und/oder als eine ultraschallsensorseitige Auswerteeinrichtung ausgebildet ist. Anders ausgedrückt, kann der Ultraschallsensor durch das fahrzeugseitige
Steuergerät angesteuert werden, welches die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors anpasst, und/oder der Ultraschallsensor kann selbst seine Empfindlichkeit anpassen.
Durch das Anpassen der Empfindlichkeit kann in vorteilhafter Weise die Detektionslücke geschlossen werden, während gleichzeitig eine hohe Robustheit gegenüber Störechos bereitgestellt wird. Dadurch kann gewährleistet werden, dass Objekte in dem
Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig von dem Ultraschallsensor detektiert werden können und Störechos ausgeblendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird zum Bestimmen der angepassten Schwellwertkurve die vorbestimmte Schwellwertkurve zwischen einer, eine vorbestimmte maximale Empfindlichkeit bereitstellenden Minimalschwellwertkurve und einer, eine vorbestimmte minimale Empfindlichkeit bereitstellenden Maximalschwellwertkurve verschoben, bis die vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden in dem Empfangssignal die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Kurvenverlauf der vorbestimmten Schwellwertkurve beibehalten wird. Die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors wird zwischen vorgegebenen Grenzen, also zwischen der maximalen und der minimalen Empfindlichkeit so eingestellt, dass zu jeder Zeit die vorbestimmte Anzahl an Echos von dem Ultraschallsensor gemessen beziehungsweise erfasst wird. Falls die vorbestimmte Anzahl an Echos durch Verschieben der
Schwellwertkurve nicht erreicht werden kann, kann die maximale Empfindlichkeit für den Ultraschallsensor vorgegeben werden.
Dazu wird die vorbestimmte Schwellwertkurve in Richtung der Maximalschwellwertkurve verschoben, wenn die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors verringert werden soll, und in Richtung der Minimalschwellwertkurve verschoben, wenn die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors erhöht werden soll. Die vorbestimmte Schwellwertkurve wird dabei solange verschoben, bis die vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden die
Schwellwertkurve überschreitet oder bis die Minimalschwellwertkurve und damit die maximale Empfindlichkeit erreicht ist. Diese verschobene Schwellwertkurve wird dann als die angepasste Schwellwertkurve bestimmt. Die angepasste Schwellwertkurve kann somit auf besonders einfache und schnelle Weise und ohne großen Rechenaufwand bestimmt werden.
Insbesondere entspricht die minimale Empfindlichkeit der Standardempfindlichkeit, sodass die vorbestimmte Schwellwertkurve der Maximalschwellwertkurve entspricht. Die Empfindlichkeit wird durch Verschieben der vorbestimmten Schwellwertkurve in Richtung der Minimalschwellwertkurve erhöht, falls keine oder zu wenig Echos detektiert werden. Durch das Vorgeben der Maximalschwellwertkurve als die vorbestimmte
Schwellwertkurve können zuverlässig Störechos, welche insbesondere bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs über Schotter auftreten, sicher und zuverlässig ausgeblendet werden.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die vorbestimmte
Schwellwertkurve in Schwellwertkurvenabschnitte unterteilt, wobei für jeden
Schwellwertkurvenabschnitt jeweils eine Empfindlichkeit eingestellt wird und ausgehend von dem jeweiligen Schwellwertkurvenabschnitt ein angepasster
Schwellwertkurvenabschnitt derart bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden den jeweiligen angepassten Schwellwertkurvenabschnitt überschreitet. Die Schwellwertkurve kann beispielsweise in zumindest drei Schwellwertkurvenabschnitte unterteilt werden, wobei jedem Schwellwertkurvenabschnitt ein Abstandsbereich zugeordnet ist. Ein erster Abstandsbereich kann Abstände aus einem Nahbereich bezogen auf das Kraftfahrzeug aufweisen. Ein zweiter Abstandsbereich kann Abstände aus einem Mittelbereich bezogen auf das Kraftfahrzeug aufweisen und ein dritter
Abstandsbereich kann Abstände aus einem Fernbereich bezogen auf das Kraftfahrzeug aufweisen. Dabei sind insbesondere den Abständen aus dem Mittelbereich höhere Schwellwerte zugeordnet als den Abständen aus dem Nahbereich und dem Fernbereich, da in dem Mittelbereich beispielweise besonders häufig Bodenechos auftreten. Diese Schwellwertkurvenabschnitte werden nun separat angepasst, indem die Empfindlichkeit für jeden Schwellwertkurvenabschnitt separat eingestellt wird. Dazu kann beispielsweise die Empfindlichkeit in dem ersten und dem dritten Schwellwertkurvenabschnitt stärker erhöht werden als die Empfindlichkeit in dem zweiten Schwellwertkurvenabschnitt, da in dem Nahbereich und dem Fernbereich das Auftreten von Bodenechos
unwahrscheinlicher ist als in dem Mittelbereich. Dazu können für die unterschiedlichen Abstandsbereiche jeweilige spezifische Anzahlen an, den jeweiligen
Schwellwertkurvenabschnitt überschreitenden Echoamplituden vorgegeben werden. Die angepasste Schwellwertkurve resultiert dabei aus den angepassten
Schwellwertkurvenabschnitten. Die angepasste Schwellwertkurve kann dabei einen Verlauf aufweisen, welcher sich von dem Verlauf der vorbestimmten Schwellwertkurve unterscheidet. Durch das Einstellen der Empfindlichkeit durch das separate Anpassen der Schwellwertkurvenabschnitte kann eine hohe Empfindlichkeit des Ultraschallsensors bei gleichzeitigem Ausblenden von Störechos erreicht werden.
Vorzugsweise wird eine die angepasste Schwellwertkurve überschreitende
Echoamplitude in dem Empfangssignal charakterisiert, indem die Echoamplitude einem Störecho oder einem durch eine Reflexion an dem Objekt erzeugten Zielecho zugeordnet wird. Insbesondere durch Erhöhen der Empfindlichkeit, beispielsweise durch Absenken der vorbestimmten Schwellwertkurve, kann es vorkommen, dass neben den Zielechos auch die Störechos beziehungsweise Bodenechos, welche beispielsweise aufgrund von Bodenreflexionen auftreten, detektiert werden, da die Amplituden der Störechos die angepasste Schwellwertkurve ebenfalls überschreiten. Um zu verhindern, dass diese Störechos von dem Ultraschallsensor fälschlicherweise als Zielechos identifiziert werden, werden die erfassten Echos, beispielsweise von der fahrzeugseitigen und/oder ultraschallsensorseitigen Steuereinrichtung, bewertet beziehungsweise klassifiziert.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass zum Zuordnen der Echoamplitude ein eine
Wahrscheinlichkeit für ein Zielecho charakterisierender Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude bestimmt wird und die Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet wird, falls der Wahrscheinlichkeitswert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Da Störechos in der Regel nur sporadisch auftreten, können diese von der Steuereinrichtung herausgefiltert werden. Dazu wird für jede Echoamplitude der Wahrscheinlichkeitswert bestimmt, welcher die Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass es sich bei dem zugehörigen Echo um ein Zielecho handelt. Wenn der Wahrscheinlichkeitswert der Echoamplitude den vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird das zugehörige Echo als ein Zielecho identifiziert und beispielsweise ausgewertet. Wenn der Wahrscheinlichkeitswert der Echoamplitude den Grenzwert unterschreitet, wird das zugehörige Echo als ein Störecho identifiziert und herausgefiltert. Durch das Herausfiltern der Störechos anhand der Bewertung der Echoamplituden können in vorteilhafter Weise auch Objekte erfasst werden, deren Echoamplituden sehr gering sind und beispielsweise mittels eines
Ultraschallsensors mit der Standardempfindlichkeit nicht detektiert werden könnten.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Wahrscheinlichkeitswert für die
Echoamplitude in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bestimmt. So kann beispielsweise für eine Echoamplitude bei Stillstand des Kraftfahrzeugs ein geringerer Wahrscheinlichkeitswert bestimmt werden als bei einer Fahrt des
Kraftfahrzeugs. Anders ausgedrückt, werden Echoamplituden, welche die angepasste Schwellwertkurve bei der Fahrt des Kraftfahrzeugs überschreiten, stärker gewichtet als Echoamplituden, welche die angepasste Schwellwertkurve bei dem Stillstand des Kraftfahrzeugs überschreiten. Somit können durch das Verfahren in vorteilhafter Weise für das Kraftfahrzeug relevante Objekte erkannt und identifiziert werden.
Alternativ oder zusätzlich wird der Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude in Abhängigkeit von einem Schwellwertkurvenabschnitt der angepassten Schwellwertkurve bestimmt, in welchem die Echoamplitude die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Da jedem Schwellwertkurvenabschnitt ein Abstandsbereich zugeordnet ist, wird der Wahrscheinlichkeitswert für eine Echoamplitude also in Abhängigkeit von dem Abstand bestimmt, aus welchem das zugehörige Echo aus dem Umgebungsbereich des
Kraftfahrzeugs empfangen wurde. So können beispielsweise Echoamplituden stärker gewichtet werden und damit mit einem höheren Wahrscheinlichkeitswert versehen werden, deren Echos aus dem Nahbereich oder dem Fernbereich stammen, als
Echoamplituden, deren Echos aus dem Mittelbereich stammen. Anders ausgedrückt werden Echoamplituden weniger stark gewichtet, wenn deren Echos aus einem
Abstandsbereich empfangen werden, in welchem bekanntermaßen Bodenechos auftreten. Durch das Anpassen des Wahrscheinlichkeitswertes an den zu dem jeweiligen Abstandsbereich korrespondierenden Schwellwertkurvenabschnitt ist der
Ultraschallsensor besonders robust gegenüber Fehldetektionen. In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Echoamplitude anhand eines weiteren, von einer zu dem Ultraschallsensor unterschiedlichen Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs empfangenen Empfangssignals einem Zielecho oder einem Störecho zugeordnet.
Insbesondere wird die Echoamplitude anhand eines von einer fahrzeugseitigen Kamera erfassten Bildes des Umgebungsbereiches und/oder anhand eines von einem
fahrzeugseitigen Radarsensor empfangenen Radarsignals einem Zielecho oder einem Störecho zugeordnet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass anhand der von der weiteren Sensoreinrichtung bereitgestellten Informationen entschieden werden kann, ob das Echo einem relevanten Objekt zugeordnet werden kann oder nicht. Dazu kann zu jeder Echoamplitude anhand der Position des zugehörigen Echos in dem Empfangssignal der Abstand bestimmt werden. Dann kann beispielsweise in dem Kamerabild nach einem Objekt gesucht werden, welches sich in diesem Abstand zu dem Kraftfahrzeug in dem Umgebungsbereich befinden sollte, und/oder anhand des Radarsignals festgestellt werden, ob sich ein Objekt in diesem Abstand zu dem Kraftfahrzeug befindet. Falls in diesem Abstand relativ zum Kraftfahrzeug anhand des Kamerabildes und/oder des Radarsignal ein Objekt erkannt beziehungsweise erfasst werden kann, wird die
Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet. Mittels des Verfahrens können somit Objekte in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs besonders zuverlässig erfasst werden.
Bevorzugt werden von dem Ultraschallsensor mehrere Messzyklen durchgeführt, wobei in jedem Messzyklus von dem Ultraschallsensor ein Empfangssignal empfangen wird und eine Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet wird, wenn die Echoamplitude in einer, in Abhängigkeit von der angepassten Schwellwertkurve vorgegebenen Anzahl an
Messzyklen die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Durch das Zuordnen einer Echoamplitude zu einem Zielecho kann das Vorhandensein eines Objektes erfasst und bestätigt werden. Das Vorhandensein eines Objektes wird also erst dann erfasst, wenn in der vorbestimmten Anzahl an Messzyklen das Objekt anhand des Vergleiches der Echoamplitude des Echos des in dem Messzyklus empfangenen Empfangssignals mit der angepassten Schwellwertkurve erfasst wird. Anders ausgedrückt, wird das
Vorhandensein eines Objektes wird erst dann erfasst, wenn die Echoamplitude in der vorbestimmten Anzahl an Messzyklen die angepasste Schwellwertkurve überschreitet und daher einem Zielecho zugeordnet werden kann. Das Objekt wird beispielsweise erstmalig in einem ersten Messzyklus detektiert, indem das Überschreiten der
Schwellwertkurve durch eine Echoamplitude in dem Empfangssignal von dem
Ultraschallsensor erfasst wird. Das Vorhandensein des Objektes wird dann erfasst, wenn die Amplitude des dem Objekt zugeordneten Echos beispielweise in zumindest einem weiteren Messzyklus die angepasste Schwellwertkurve überschreitet. Anders
ausgedrückt, wird das erstmalig detektierte Objekt bestätigt, wenn es in dem zumindest einen weiteren Messzyklus erneut detektiert wird. Die Anzahl der Messzyklen, in welchen die Echoamplitude die angepasste Schwellwertkurve überschreiten muss, um das Vorhandensein des Objektes zu erfassen, wird dabei in Abhängigkeit von der
angepassten Schwellwertkurve vorgegeben. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Anzahl basierend auf der eingestellten Empfindlichkeit des Ultraschallsensors
vorgegeben wird. Je empfindlicher der Ultraschallsensor eingestellt ist, also je niedriger die Schwellwerte in der Schwellwertkurve sind, desto höher wird die Anzahl vorgegeben, d.h. desto öfter muss die Echoamplitude die aktuell vorgegebene Schwellwertkurve überschreiten. Erst wenn die Echoamplitude die Schwellwertkurve in der vorbestimmten Anzahl an, insbesondere zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden, Messzyklen überschritten hat, wird die Echoamplitude einem Zielecho zugeordnet. Andernfalls wird die Echoamplitude einem Störecho zugeordnet. Somit kann auf besonders einfache Weise ein Echo als ein Zielecho charakterisiert werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein
Fahrerassistenzsystem eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einem Ultraschallsensor und einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Steuereinrichtung kann dabei beispielsweise ein zentrales
Steuergerät des Kraftfahrzeugs sein, welches eine Vielzahl von Ultraschallsensoren des Kraftfahrzeugs ansteuern kann und damit die Empfindlichkeit jedes Ultraschallsensors individuell einstellen kann. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die
Steuereinrichtung in den Ultraschallsensor integriert ist, sodass jeder Ultraschallsensor eine Steuereinrichtung aufweist. Damit kann jeder Ultraschallsensor selbst seine
Empfindlichkeit einstellen.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Das Fahrerassistenzsystem kann beispielsweise als ein Parkhilfeassistent ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist dabei insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer vorbestimmten Schwellwertkurve und eines von einem Ultraschallsensor empfangenen Empfangssignals;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der vorbestimmten Schwellwertkurve
gemäß Fig. 2 und einer an eine vorbestimmte Empfindlichkeit angepassten Schwellwertkurve;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der vorbestimmten Schwellwertkurve
gemäß Fig. 2, welche zum Bestimmen einer angepassten
Schwellwertkurve verschoben wird; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung der vorbestimmten Schwellwertkurve
gemäß Fig. 2 und einer weiteren, an eine vorbestimmte Empfindlichkeit angepassten Schwellwertkurve; In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein
Fahrerassistenzsystem 2, welches beispielsweise als ein Parkhilfeassistent ausgebildet ist und einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 bei einem Einparkvorgang unterstützen kann. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst eine Ultraschallsensorvorrichtung 3, welche zumindest einen Ultraschallsensor 4 sowie eine Steuereinrichtung 5 aufweist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 acht Ultraschallsensoren 4. Dabei sind vier Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet und vier weitere Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 3 kann ein Umgebungsbereich 8 des Kraftfahrzeugs 1 überwacht werden. Dabei sind die
Ultraschallsensoren 4 dazu ausgelegt, einen Abstand eines Objektes 9 in dem
Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 zu dem Kraftfahrzeug 1 zu erfassen. Zu diesem Zweck können die Ultraschallsensoren 4 ein Sendesignal in Form von einem Ultraschallsignal aussenden und das in dem Umgebungsbereich 8 reflektierte
Sendesignal als Empfangssignal 1 1 wieder empfangen.
Die Steuereinrichtung 5 ist hier als ein fahrzeugseitiges, zentrales Steuergerät ausgebildet, welches mit den Ultraschallsensoren 4 kommunizieren kann. Die
Steuereinrichtung 5 kann die Ultraschallsensoren 4 beispielweise ansteuern, um eine Empfindlichkeit der Ultraschallsensoren 4 einzustellen beziehungsweise vorzugeben. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jeder Ultraschallsensor 4 eine eigene
Steuereinrichtung 5 aufweist, beispielsweise in Form von einer Auswerteeinrichtung, welche in den jeweiligen Ultraschallsensor 4 integriert ist.
Das von einem der Ultraschallsensoren 4 empfangene Empfangssignal 1 1 weist, wie in Fig. 2 gezeigt, einen abstandsabhängigen beziehungsweise laufzeitabhängigen Verlauf auf. Dabei weist das Empfangssignal 1 1 üblicherweise eine Vielzahl von Echos E1 bis E7 auf, welche von Reflexionen des Sendesignals in dem Umgebungsbereich 8 stammen. Anhand einer Position eines Echos E1 bis E7 in dem Empfangssignal 1 1 kann die Laufzeit t des Echos E1 bis E7 ermittelt werden, welche direkt in den Abstand
umgerechnet werden kann, in welchem das Sendesignal in dem Umgebungsbereich 8 reflektiert wurde. Hier tritt in dem Empfangssignal 1 1 , welches von dem Ultraschallsensor 4 empfangen wurde, aufgrund der Reflexion des Sendesignals an dem Objekt 9 ein Echo E1 an einer Position auf, welche zu einer Laufzeit t1 und damit zu einem Abstand des Objektes 9 relativ zum Kraftfahrzeug 1 korrespondiert. Außerdem tritt in dem
Empfangssignal 1 1 aufgrund der Reflexion des Sendesignals an einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs 1 ein Echo E2 an einer Position auf, welche zu einer Laufzeit t2 und damit zu einem Position korrespondiert, an welcher das Sendesignal in dem
Umgebungsbereich 8 reflektiert wurde.
Außerdem ist in Fig. 2 eine vorbestimmte laufzeitabhängige beziehungsweise
abstandsabhängige Schwellwertkurve 10 gezeigt, bei welcher über die Laufzeit t
Schwellwerte S aufgetragen sind. Dabei ist jeweiligen Laufzeiten t1 , t2 jeweils ein Schwellwert S1 , S2 zugeordnet. Die Schwellwertkurve 10 weist hier drei
Schwellwertkurvenabschnitte B1 , B2, B3 auf. Einem ersten Zeitbereich, welcher zu einem Nahbereich korrespondiert, ist der erste Schwellwertkurvenabschnitt B1 mit
Schwellwerten S aus einem ersten Schwellwertbereich zugeordnet. Einem zweiten Zeitbereich, welcher zu einem Mittelbereich korrespondiert, ist der zweite
Schwellwertkurvenabschnitt B2 mit Schwellwerten S aus einem zweiten
Schwellwertbereich zugeordnet und einem dritten Zeitbereich, welcher zu einem
Fernbereich korrespondiert, ist der dritte Schwellwertkurvenabschnitt B3 mit
Schwellwerten S aus einem dritten Schwellwertbereich zugeordnet. In dem Mittelbereich treten beispielsweise häufiger sogenannte Bodenechos auf, welche von Reflexionen des Sendesignals an einem Boden beziehungsweise einer Fahrbahn des Kraftfahrzeugs 1 stammen. Daher sind die dem zweiten Schwellwertbereich zugeordneten Schwellwerte S gegenüber den Schwellwerten S aus dem ersten und dem dritten Schwellwertbereich erhöht. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass der Ultraschallsensor 4 in dem
Mittelbereich eine niedrigere Empfindlichkeit aufweist als in dem Nahbereich und dem Fernbereich.
Mit dieser Schwellwertkurve 10 werden Echoamplituden A1 , A2 der Echos E1 , E2 in dem Empfangssignal 1 1 verglichen. Das Echo E1 stammt hier von der Reflexion des
Sendesignals an dem Objekt 9 und ist somit ein Zielecho. Das Echo E1 weist eine Laufzeit t1 auf und wird daher mit dem Schwellwert S1 verglichen. Das Echo E2 stammt von einer Bodenreflexion und ist somit ein Störecho beziehungsweise ein Bodenecho. Das Echo E2 weist eine Laufzeit t2 auf und wird daher mit dem Schwellwert S2 verglichen. Nur wenn die Echoamplituden A1 , A2 die zugehörigen Schwellwerte S1 , S2 der Schwellwertkurve 10 überschreiten, werden die zugehörigen Echos E1 , E2 detektiert und ausgewertet. Hier unterschreitet die Amplitude A1 des Echos E1 den Schwellwert S1 und die Amplitude A2 des Echos E2 den Schwellwert S2. Die Echos E1 , E2 werden also nicht detektiert. Das Objekt 9 kann also anhand des Vergleiches der Echoamplitude A1 des Echos E1 mit der Schwellwertkurve 10 nicht erkannt beziehungsweise erfasst werden, obwohl es sich bei dem Echo E1 um ein Zielecho handelt. Das Objekt 9 befindet sich also in einer Detektionslücke. Durch das Vorgegeben der Standardschwellwertkurve 10 ist der Ultraschallsensor 4 also zu unempfindlich eingestellt.
Daher wird die Empfindlichkeit des Ultraschallsensors 4 erhöht, indem ausgehend von der Standardschwellwertkurve 10, wie in Fig. 3 gezeigt, eine angepasste
Schwellwertkurve 10' so bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Anzahl von
Echoamplituden A1 , A2, A3 die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreitet. Hier sind beispielsweise als die Anzahl zwei Echoamplituden A1 , A3 vorgegeben, welche die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreiten sollen. Die Echoamplitude A1 wird also nicht mehr mit dem Schwellwert S1 der vorbestimmten Schwellwertkurve 10 verglichen, sondern mit einem gegenüber dem Schwellwert S1 abgesenkten Schwellwert S1 ' der angepassten Schwellwertkurve 10' verglichen. Dabei ist die Echoamplitude A1 des Echos E1 größer als der abgesenkte Schwellwert S1 '. Die Echoamplitude A1 überschreitet also die angepasste Schwellwertkurve 10' und kann somit ausgewertet werden. Auch die Echoamplitude A3 des Echos E3 mit der Laufzeit t3 überschreitet die angepasste Schwellwertkurve 10' und wird daher detektiert. Bei dem Echo E3 handelt es sich ebenfalls um ein Bodenecho.
Um nun zu verhindern, dass das Bodenecho E3, dessen Amplitudenwert A3 die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreitet, fälschlicherweise als ein Zielecho identifiziert wird, kann jedes Echo E1 , E3, welches die angepasste Schwellwertkurve 10' überschreitet, beispielsweise von der Steuereinrichtung 5, charakterisiert werden. Durch das Charakterisieren der Echos E1 , E3 werden die Echoamplituden A1 , A3 jeweils entweder einem Zielecho oder einem Bodenecho zugeordnet. Dazu kann beispielweise von der Steuereinrichtung 5 ein Wahrscheinlichkeitswert für jede Echoamplitude A1 , A3 bestimmt werden, welcher eine Wahrscheinlichkeit dafür angibt, dass es sich bei dem zugehörigen Echo E1 , E3 um ein Zielecho oder ein Bodenecho handelt. Nur wenn der jeweilige Wahrscheinlichkeitswert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird das zugehörige Echo E1 , E3 als Zielecho identifiziert. Der Wahrscheinlichkeitswert kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 1 und/oder in Abhängigkeit von der Laufzeit t1 , t3 beziehungsweise dem dazu korrespondierenden Abstandswert des Echos E1 , E3 bestimmt werden. Auch kann vorgesehen sein, dass das Empfangssignal 1 1 in mehreren, insbesondere zeitlich unmittelbar aufeinanderfolgenden, Messzyklen empfangen wird und das jeweilige Echo E1 , E3 nur dann als ein Zielecho charakterisiert wird, wenn die zugehörige Echoamplitude A1 , A3 die angepasste
Schwellwertkurve 10' in einer vorbestimmten Anzahl an Messzyklen überschreitet. Die Anzahl kann dabei in Abhängigkeit von der aktuell eingestellten Schwellwertkurve 10' vorgegeben werden. Dies bedeutet beispielsweise, dass eine geforderte Anzahl erhöht wird, wenn für den Ultraschallsensor 4 eine Empfindlichkeit erhöht wird, da bei einer erhöhten Empfindlichkeit auch die Wahrscheinlich für das Erfassen von Bodenechos erhöht wird. Auch kann das Fahrerassistenzsystem 2 zumindest eine weitere
Sensoreinrichtung, beispielsweise eine Kamera und/oder einen Radarsensor aufweisen. Anhand der von der weiteren Sensoreinrichtung erfassten Umgebungsdaten kann dann bestimmt werden, ob sich in dem zu der Laufzeit t1 , t3 korrespondierenden Abstand in dem Umgebungsbereich ein Objekt 9 befindet und falls ja, das zugehörige Echo E1 , E3 als ein Zielecho identifiziert werden.
Zum Bestimmen der angepassten Schwellwertkurve 10' kann die vorbestimmte
Schwellwertkurve 10 beispielsweise parallel verschoben werden. In Fig. 4 ist die vorbestimmte Schwellwertkurve 10 soweit abgesenkt, dass der Ultraschallsensor 4 zu empfindlich eingestellt ist. Durch den Vergleich der Echoamplituden der Echos E1 bis E7 mit der abgesenkten Schwellwertkurve 10", der sogenannten Rauschschwelle, werden nämlich neben dem Zielecho E1 auch die Bodenechos E3 bis E7 detektiert und ausgewertet. Diese Rauschwelle 10" wird dann wieder angehoben, bis die optimal angepasste Schwellwertkurve 10' gemäß Fig. 3 erreicht wird.
In Fig. 5 ist gezeigt, dass die angepasste Schwellwertkurve 10' auch bestimmt werden kann, indem ausgehend von den Schwellwertkurvenabschnitten B1 , B2, B3 der vorbestimmten Schwellwertkurve 10 angepasste Schwellwertkurvenabschnitte Β1 ', B2', B3' so bestimmt werden, dass eine für den jeweiligen Schwellwertkurvenabschnitt B1 , B2, B3 vorgegebene Anzahl an Echoamplituden von Echos E1 , E3, E4 den jeweiligen angepassten Schwellwertkurvenabschnitt Β1 ', Β2', B3' überschreitet. Hier soll
beispielsweise jeder angepasste Schwellwertkurvenabschnitt B1 ', Β2', B3' von jeweils einer Amplitude eines Echos E1 , E3, E4 überschritten wird. Dazu werden die jeweiligen Schwellwertkurvenabschnitte B1 , B2, B3 separat angepasst. Die aus den angepassten Schwellwertkurvenabschnitten Β1 ', Β2', B3' resultierende, angepasste Schwellwertkurve 10' kann dadurch auch einen Verlauf aufweisen, welcher zu einem Verlauf der
vorbestimmten Schwellwertkurve 10 unterschiedlich ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors (4) eines Kraftfahrzeugs (1 ), bei welchem für den Ultraschallsensor (4) eine vorbestimmte Schwellwertkurve (10) bereitgestellt wird, mit welcher Echoamplituden (A1 , A2, A3) eines von dem
Ultraschallsensor (4) zur Messung eines Abstands zwischen dem Kraftfahrzeug (1 ) und einem in einem Umgebungsbereich (8) des Kraftfahrzeugs (1 ) befindlichen Objekt (9) empfangenen Empfangssignals (1 1 ) verglichen werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Einstellen einer Empfindlichkeit des Ultraschallsensors (4) ausgehend von der vorbestimmten Schwellwertkurve (10) eine angepasste Schwellwertkurve (10') derart bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden (A1 , A2, A3) in dem Empfangssignal (1 1 ) die angepasste Schwellwertkurve (10')
überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Bestimmen der angepassten Schwellwertkurve (10') die vorbestimmte
Schwellwertkurve (10) zwischen einer, eine vorbestimmte maximale Empfindlichkeit bereitstellenden Minimalschwellwertkurve und einer, eine vorbestimmte minimale Empfindlichkeit bereitstellenden Maximalschwellwertkurve verschoben wird, bis die vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden (A1 , A2, A3) in dem Empfangssignal (1 1 ) die angepasste Schwellwertkurve (10') überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die vorbestimmte Schwellwertkurve (10) in Schwellwertkurvenabschnitte (B1 , B2, B3) unterteilt wird, wobei für jeden Schwellwertkurvenabschnitt (B1 , B2, B3) jeweils eine Empfindlichkeit eingestellt wird und ausgehend von dem jeweiligen
Schwellwertkurvenabschnitt (B1 , B2, B3) ein angepasster
Schwellwertkurvenabschnitt (Β1 ', Β2', Β3') derart bestimmt wird, dass eine vorbestimmte Anzahl an Echoamplituden (A1 , A2, A3) den jeweiligen angepassten Schwellwertkurvenabschnitt (Β1 ', Β2', B3') überschreitet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine die angepasste Schwellwertkurve (10') überschreitende Echoamplitude (A1 , A2, A3) in dem Empfangssignal (1 1 ) charakterisiert wird, indem die Echoamplitude (A1 , A2, A3) einem Störecho (E2, E3, E4, E5, E6, E7) oder einem durch eine Reflexion an dem Objekt (9) erzeugten Zielecho (E1 ) zugeordnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Zuordnen der Echoamplitude (A1 , A2, A3) ein eine Wahrscheinlichkeit für ein Zielecho (E1 ) charakterisierender Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude (A1 , A2, A3) bestimmt wird und die Echoamplitude (A1 , A2, A3) einem Zielecho (E1 ) zugeordnet wird, falls der Wahrscheinlichkeitswert einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude (A1 , A2, A3) in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs (1 ) bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wahrscheinlichkeitswert für die Echoamplitude (A1 , A2, A3) in Abhängigkeit von einem Schwellwertkurvenabschnitt (Β1 ', Β2', Β3') der angepassten
Schwellwertkurve (10') bestimmt wird, in welchem die Echoamplitude (A1 , A2, A3) die angepasste Schwellwertkurve (10') überschreitet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Echoamplitude (A1 , A2, A3) anhand eines weiteren, von einer zu dem
Ultraschallsensor (4) unterschiedlichen Sensoreinrichtung des Kraftfahrzeugs (1 ) empfangenen Empfangssignals einem Zielecho (E1 ) oder einem Störecho (E2, E3, E4, E5, E6, E7) zugeordnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Echoamplitude (A1 , A2, A3) anhand eines von einer fahrzeugseitigen Kamera erfassten Bildes des Umgebungsbereiches (8) und/oder anhand eines von einem fahrzeugseitigen Radarsensor empfangenen Radarsignals einem Zielecho (E1 ) oder einem Störecho (E2, E3, E4, E5, E6, E7) wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
von dem Ultraschallsensor (4) mehrere Messzyklen durchgeführt werden, wobei in jedem Messzyklus von dem Ultraschallsensor (4) ein Empfangssignal (1 1 ) empfangen wird und eine Echoamplitude (A1 , A2, A3) einem Zielecho (E1 ) zugeordnet wird, wenn die Echoamplitude (A1 , A2, A3) in einer, in Abhängigkeit von der angepassten Schwellwertkurve (10') vorgegebenen Anzahl an Messzyklen die angepasste Schwellwertkurve (10') überschreitet.
1 1 . Ultraschallsensorvorrichtung (3) für ein Fahrerassistenzsystem (2) mit zumindest einem Ultraschallsensor (4) und einer Steuereinrichtung (5), welche dazu ausgelegt ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
12. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit einer
Ultraschallsensorvorrichtung (3) nach Anspruch 1 1 .
13. Kraftfahrzeug (1 ) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 12.
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