WO2018158228A1 - Verfahren zum betreiben einer ultraschallsensorvorrichtung für ein kraftfahrzeug mit verbesserter signalauswertung, ultraschallsensorvorrichtung, fahrerassistenzsystem sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer ultraschallsensorvorrichtung für ein kraftfahrzeug mit verbesserter signalauswertung, ultraschallsensorvorrichtung, fahrerassistenzsystem sowie kraftfahrzeug Download PDF

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sensor
ultrasonic
motor vehicle
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Heinrich Gotzig
Paul-David Rostocki
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a
  • Ultrasonic sensor device for a motor vehicle, in which by means of a
  • Ultrasonic sensor is received an ultrasonic signal and based on the received ultrasonic signal, a raw signal is output, by means of an evaluation of the ultrasonic sensor based on the raw signal, a sensor signal is determined and the sensor signal is transmitted via a data line to a control unit.
  • the present invention relates to an ultrasonic sensor device for a motor vehicle. Furthermore, the present invention relates to a driver assistance system of such
  • Such ultrasonic sensor devices can be used, for example, to detect an object in a surrounding area of the motor vehicle.
  • Such an ultrasound sensor device usually comprises a plurality of ultrasound sensors with which a distance to the object can be determined in each case.
  • the ultrasonic sensors usually comprise a membrane which is used for
  • Vibrations can be detected with the transducer element and provided in the form of a raw signal, for example an electrical voltage.
  • This raw signal can then be processed accordingly with an evaluation device of the ultrasonic sensor and as a sensor signal to a control unit of
  • Ultrasonic sensor device to be transmitted.
  • the signal processing is carried out within the ultrasonic sensor or within the evaluation device.
  • the raw signal can be compared with a predetermined threshold curve. Only portions of the raw signal which exceed the threshold curve can be taken into account.
  • the sensor signal which is transmitted from the ultrasonic sensor to the control unit, only describes information at what point in time the raw signal exceeds the threshold value.
  • the transmitted sensor signal can be reduced in the amount of data.
  • a further signal analysis within the control unit is no longer possible.
  • DE 10 2004 006 015 A1 describes a method for adapting a threshold value of a detection device.
  • a received signal is received and processed. This can be done in particular by amplification, filtering and demodulation to recover an envelope.
  • the signal conditioning comprises an I / Q demodulation.
  • DE 10 2008 044 088 A1 describes a method for the dynamic adaptation of a threshold value of a detection device, in particular of a sensor for distance measurement by means of an echo method. This can be calculated by the modulation of an envelope of a signal applied to a detector input signal. This amplitude demodulation can be realized for example by means of I-Q demodulation, low-pass filtering, or the like.
  • This object is achieved by a method by a
  • Ultrasonic sensor device by a driver assistance system and by a
  • Ultrasonic sensor device for a motor vehicle is preferably by means of a Ultrasonic sensor receive an ultrasonic signal and output in particular based on the received ultrasonic signal, a raw signal.
  • a sensor signal is preferably determined by means of an evaluation device of the ultrasonic sensor based on the raw signal.
  • the sensor signal is in particular via a
  • the raw signal is mixed with at least one mixing signal by means of the evaluation device for determining the sensor signal, so that in particular a predetermined frequency band of the raw signal, which preferably describes the received ultrasonic signal, is converted to a lower frequency band.
  • the mixed raw signal for determining the sensor signal is preferably subsequently scanned.
  • An inventive method is used to operate an ultrasonic sensor device for a motor vehicle.
  • an ultrasound signal is received by means of an ultrasound sensor and a raw signal is output on the basis of the received ultrasound signal.
  • a sensor signal is determined by means of an evaluation device of the ultrasonic sensor on the basis of the raw signal.
  • the sensor signal is transmitted via a data line to a control unit.
  • the raw signal is mixed with at least one mixing signal by means of the evaluation device for determining the sensor signal, so that a predetermined frequency band of the raw signal, which describes the received ultrasonic signal, is converted to a lower frequency band and the mixed raw signal is subsequently sampled.
  • the method is intended to operate an ultrasonic sensor device for a motor vehicle.
  • the ultrasonic sensor device may include the ultrasonic sensor and a controller.
  • the ultrasonic sensor with the control unit for
  • the ultrasound sensor device has several
  • ultrasonic sensors which are each connected to the control unit for data transmission. With the aid of the ultrasonic sensor device, it is possible in particular to detect objects or obstacles in a surrounding area of the motor vehicle.
  • an ultrasonic signal can be transmitted with the ultrasonic sensor.
  • the transducer element can be acted upon, for example, with a voltage signal or a time-varying electrical voltage.
  • the emitted ultrasound signal is reflected at the object in the surrounding area of the motor vehicle and hits the same again Membrane of the ultrasonic sensor.
  • the membrane of the ultrasonic sensor is excited to mechanical vibrations.
  • These mechanical vibrations of the membrane can be detected with the transducer element and output in the form of the raw signal, which is provided in particular as time-variable electrical voltage.
  • This raw signal can then be processed by means of the evaluation device.
  • the evaluation device may comprise a corresponding circuit which is used for signal processing of the raw signal.
  • the sensor signal which is determined by means of the evaluation device on the basis of the raw signal, can then be transmitted to the control unit.
  • the sensor signal can with the
  • Control unit be evaluated accordingly. Thus, it can be checked within the control unit, for example, whether an object is located in the surrounding area of the motor vehicle. Furthermore, a relative position of the object to the
  • the raw signal is mixed with at least one mixing signal.
  • the evaluation device can have an analog-to-digital converter, by means of which the mixed raw signal can be sampled or digitized.
  • the at least one mixing signal is determined in such a way that a predetermined frequency band of the raw signal, which describes the received ultrasonic signal, is converted to a lower frequency band.
  • the evaluation device may comprise a mixer by means of which the raw signal can be mixed.
  • the raw signal can be mixed with at least one mixed signal.
  • the predetermined frequency band of the raw signal is mixed down.
  • the predetermined frequency band of the raw signal describes the received one
  • the transmission frequency of the transmitted ultrasonic signal is known.
  • the transmission frequency can be for example about 50 kHz. Due to the reflection of the emitted ultrasound signal on the object, a
  • the frequency band of the raw signal which received the received signal can be determined or the reflected from the object ultrasonic signal describes.
  • This frequency band is now mixed down to a lower frequency.
  • the amount of data of the sensor signal can be reduced. This allows transmission of the sensor signal from the evaluation device of the ultrasonic sensor to the control unit via the data line.
  • the amount of data of the sensor signal can be, for example, so great that it can no longer be transmitted via the latter due to the limited data rate of the connecting line.
  • the control unit are accurate information about the waveform of the received ultrasonic signal
  • Threshold curve exceeds, an additional signal processing by the
  • Control unit allows. Overall, the ultrasonic sensor device can thus be operated more reliably.
  • a frequency of the at least one mixing signal, with which the raw signal is mixed corresponds to a resonance frequency of a membrane of the ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic sensor comprises a membrane, which is excited with the transducer element to mechanical vibrations.
  • This membrane may for example be cup-shaped and made of aluminum.
  • a membrane bottom of the membrane can then be excited to oscillate.
  • This membrane has a resonance frequency which results from its geometric configuration and / or the material.
  • the transmission frequency by means of which the diaphragm is excited, corresponds to the resonance frequency of the diaphragm.
  • the frequency band can be mixed down into the baseband.
  • the frequency of the at least one mixed signal is different from the resonant frequency.
  • the at least one mixed signal should be chosen so that the predetermined frequency band is significantly lower than the predetermined frequency band.
  • the converted frequency band in a frequency range less than 10 kHz, preferably in one Frequency range less than 5 kHz, are.
  • the sampling rate can be significantly reduced.
  • a first portion of the sensor signal is determined based on a mixture of the raw signal with a first mixing signal, which has a phase difference of 0 ° to the raw signal and a mixture of the raw signal with a second mixing signal, which to the raw signal has a phase difference of 90 °, a second portion of the Sensorig nals is determined.
  • the sensor signal is composed of the first component and the second component.
  • the first component which can also be referred to as the I component, describes in particular the real part of the raw signal.
  • the second component which can also be referred to as the Q component, describes in particular the imaginary part of the raw signal.
  • the control unit has information about the real part and about the imaginary part of the raw signal.
  • the real part describes in particular the amplitudes of the received
  • Ultrasonic signal On the basis of the imaginary part and / or the real part, a phase information of the received ultrasonic signal can be determined. On the basis of only the imaginary part, for example, only an absolute Doppler shift between the emitted and the received ultrasonic signal can be determined. On the basis of the imaginary part and the real part, the exact value of the double shift (in particular exact + or - value) between the emitted and the received ultrasonic signal can be determined. In this way, a relative movement between the ultrasonic sensor and the object can be determined, in particular only in terms of absolute value or the exact value, as described above. Furthermore, based on the first component and the second component, a frequency spectrum of the mixed raw signal can be determined. Thus, the control unit has precise information about the received ultrasound signal.
  • the sampled mixed raw signal is transmitted to the control unit as the sensor signal.
  • the raw signal can first be mixed down and then scanned.
  • information is stored in the control unit, which describe the at least one mixed signal.
  • the original raw signal is reconstructed on the basis of the sensor signal. This allows a precise Evaluation of the sensor signal within the control unit.
  • reflected ultrasonic signals from objects can be precisely determined. Based on the transit time between the emission of the ultrasound signal and the reception of the ultrasound signal reflected by the object, the distance to the object can then be determined.
  • a noise component of the original raw signal is determined. In addition, you can
  • threshold values or threshold value curve are determined with which the sensor signal is compared.
  • respective differences of samples of the sampled mixed raw signal become samples of one to one
  • the sensor signal can be determined in a current measurement cycle.
  • This sensor signal is composed of the plurality of samples. It may be provided that these samples with samples that in a previous measurement cycle
  • the delta values can be transmitted as the sensor signal.
  • a low resolution can be used in the quantization.
  • the respective samples are allowed to have a smaller amount of data. This allows a reliable transmission of the sensor signal.
  • a data line or a data bus is used, which has a lower data rate.
  • This envelope can then be sampled and transmitted as the sensor signal to the controller. Also in this way the amount of data of the sensor signal can be reduced. From the envelope then the controller can determine the time course of the amplitudes of the raw signal.
  • Evaluation device is transmitted and an adjustment of the evaluation and / or an operating mode of the evaluation device in dependence on the
  • Control signal to be changed The data line, which connects the evaluation device to the control unit, is therefore preferably bidirectional.
  • the sensor signal is transmitted from the evaluation device to the control unit.
  • the control signal can be transmitted from the control unit to the evaluation device. Depending on the control signal that is sent to the
  • Evaluation is transmitted, an operating mode of the evaluation or the ultrasonic sensor can be adjusted.
  • the evaluation device is operated in a transmission mode in which ultrasound signals are emitted with the ultrasound sensor. It can also be provided that the evaluation device in a
  • Reception mode in which ultrasonic signals are received with the ultrasonic sensor is operated. It is also a transmission and reception mode conceivable.
  • the evaluation device can be operated in a programming mode in which parameter settings of the individual components of the evaluation device can be changed.
  • the evaluation device can be operated in a diagnostic mode in that the current operating state and / or the functionality of the ultrasonic sensor can be checked.
  • Ultrasonic sensor can be changed by means of the control unit.
  • a voltage signal is applied to a transducer element of the ultrasound sensor for emitting the ultrasound signal as a function of the control signal by means of the evaluation device.
  • the evaluation device or the ultrasonic sensor can thus in the
  • Voltage signal which corresponds in particular to a time-varying voltage, are outputted and applied to the piezoelectric element.
  • the piezoelectric element can be set in mechanical vibrations, which in turn stimulates the membrane of the ultrasonic sensor to mechanical vibrations. This causes the ultrasonic signal to be sent out.
  • the evaluation device is thus not only used for processing the raw signal, but also for driving the transducer element or the piezoelectric element.
  • an amplitude and / or a frequency and / or a coding of the voltage signal is determined in dependence on the control signal.
  • the evaluation device controls the
  • Evaluation device can be basically arbitrary. In the simplest case this can be one be constant AC voltage. It can also be provided that the
  • Voltage signal has a constant frequency.
  • the voltage signal can also be designed so that the emitted ultrasonic signal is coded accordingly.
  • For the coding can be a frequency modulation, an amplitude modulation, a
  • Frequency shift keying a phase modulation or the like can be used. This makes it possible for the ultrasound signal which is emitted by the ultrasound sensor to be predetermined by the control unit.
  • the raw signal is first with a
  • the raw signal which is provided as electrical voltage, be amplified in dependence on the specification by the control signal.
  • the amplification factor depends on the
  • the at least one mixing signal, with which the raw signal is mixed is changed in dependence on the control signal.
  • the mixture of the raw signal can be adjusted or adjusted.
  • the sensor signal is evaluated by means of the control device for detecting at least one object in an environmental region of the motor vehicle.
  • the sensor signal can be transmitted from the evaluation device to the control unit. This makes it possible for the sensor signal to be evaluated by means of the control unit.
  • Frequency spectrum is detected.
  • the control unit Based on the sensor signal, the control unit has information about the raw signal. Alternatively, the controller may reconstruct the original raw signal based on the sensor signal. Now, if the frequency spectrum of the sensor signal or the original raw signal is considered, for example, based on the shape of the frequency spectrum, a characterization of the object can be performed. Here, the knowledge is used that the shape of the frequency spectrum can provide information about the type of object. For this purpose, experiments or previously performed
  • Measurements are used. This allows a reliable characterization of the object. Furthermore, it can clearly distinguish between an echo of an object on the one hand and Reflections of the ultrasonic signal on the ground or on the road surface, noise and / or interference on the other hand are distinguished. This guarantees reliable object recognition.
  • An inventive ultrasonic sensor device for a motor vehicle comprises an ultrasonic sensor and a control unit.
  • the ultrasonic sensor device is preferably designed for performing a method according to the invention and the advantageous embodiments thereof. It can also be provided that the ultrasonic sensor device has a plurality of ultrasonic sensors. These ultrasonic sensors can then be distributed to the motor vehicle.
  • the ultrasonic sensor device has a plurality of ultrasonic sensors. These ultrasonic sensors can then be distributed to the motor vehicle.
  • Ultrasonic sensors are arranged on the bumpers of the motor vehicle. It can also be provided that the ultrasonic sensors are arranged on the doors of the motor vehicle.
  • the evaluation device is designed as an application-specific integrated circuit or ASIC (Application-Specific Integrated Circuit).
  • ASIC Application-Specific Integrated Circuit
  • the controller may be part of the ultrasonic sensor.
  • the control unit is formed separately from the ultrasonic sensor.
  • the data line can be designed as a data bus.
  • the data line can also be designed as a point-to-point connection.
  • the data line can be designed as a CAN bus, DSI bus (in particular DSI3 bus), as a powerline connection, as a flexray connection or the like.
  • An inventive driver assistance system for a motor vehicle comprises an ultrasonic sensor device according to the invention.
  • the object can be detected in the surrounding area of the motor vehicle with the aid of the driver assistance system. If it is detected that a collision with the object threatens, a corresponding warning can be issued to the driver.
  • the driver assistance system maneuvers the motor vehicle at least semi-autonomously as a function of the relative position between the motor vehicle and the object.
  • the driver assistance system can be designed as a parking aid system.
  • a motor vehicle according to the invention comprises a driver assistance system according to the invention.
  • the motor vehicle is designed in particular as a passenger car. It can also be provided that the motor vehicle is designed as a commercial vehicle.
  • Embodiments and their advantages apply correspondingly to the ultrasonic sensor device according to the invention, to the driver assistance system according to the invention and to the motor vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle according to an embodiment of the invention, which has a driver assistance system with an ultrasonic sensor device;
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an ultrasonic sensor device which has an ultrasonic sensor and a control unit;
  • FIG. 3 shows a frequency spectrum of a raw signal of the ultrasonic sensor;
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention in a plan view.
  • the motor vehicle 1 is presently designed as a passenger car.
  • the motor vehicle 1 comprises a driver assistance system 2, which serves to assist a driver when driving the motor vehicle 1.
  • the driver assistance system 2 can be designed as a parking aid system, by means of which the driver when parking the motor vehicle 1 in a parking space and / or at
  • the driver assistance system 2 in turn comprises an ultrasound sensor device 3.
  • the ultrasound sensor device 3 has at least one ultrasound sensor 4.
  • the ultrasound sensor device 3 comprises twelve ultrasound sensors 4.
  • Six ultrasound sensors 4 are arranged in a front region 6 of the motor vehicle 1 and six ultrasound sensors 4 in a rear region 7 of the motor vehicle 1.
  • the ultrasonic sensors 4 may in particular be mounted on the bumper of the motor vehicle 1. In this case, the ultrasonic sensors 4 at least partially in corresponding recesses or
  • the bumper Through openings of the bumper may be arranged. It can also be provided that the ultrasonic sensors 4 are arranged hidden behind the bumper.
  • the ultrasonic sensors 4 can also be arranged on further covering parts of the motor vehicle 1.
  • the ultrasonic sensors 4 may be arranged on or hidden behind the doors of the motor vehicle 1.
  • sensor signals can be provided which describe at least one object 8 in a surrounding area 9 of the motor vehicle 1.
  • an object 8 in the surrounding area 9 is shown schematically.
  • an ultrasound signal can be emitted with each of the ultrasound sensors 4.
  • the ultrasound signal reflected by the object 8 can be received again.
  • a distance between the ultrasonic sensor 4 and the object 8 can then be determined. It can also be provided that the respective distances, which are determined with different ultrasonic sensors 4,
  • the relative position between the motor vehicle 1 and the object 8 can be determined. It can also be provided that the ultrasound signal emitted by one of the ultrasound sensors 4 is received by an adjacent ultrasound sensor 4. This is also called
  • the ultrasonic sensor device 3 comprises an electronic control unit 5, which is connected to the ultrasonic sensors 4 for data transmission with a data line 10 (see FIG. 2). Via the data line 10, the sensor signals determined by the respective ultrasonic sensors 4 can be transmitted to the control unit 5. Based on the sensor signals, the control unit 5 can check whether the object 8 is located in the surrounding area 9 and at which position the object 8 is located in the surrounding area 9. This information can then be from the
  • Driver assistance system 2 can be used to issue an output to the driver of
  • Driver assistance system 2 in a steering, a braking system and / or a
  • Drive motor engages to at least semi-autonomously maneuver the motor vehicle 1 in response to the at least one detected object 8.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an ultrasonic sensor device 3, which in the present example has only one ultrasonic sensor 4.
  • Ultrasonic sensor device comprises the control unit 5, which is connected via the data line 10 with an ultrasonic sensor 4.
  • Ultrasonic sensor 4 has a membrane 1 1, which is in the present cup-shaped.
  • the membrane 1 1 can be made of a metal, in particular aluminum.
  • the ultrasonic sensor 4 comprises a transducer element 12, which with the
  • the transducer element 12 may be made of a piezoelectric material.
  • the transducer element 12 and thus the diaphragm 1 1 are excited to mechanical vibrations.
  • the reflected from the object 8 ultrasonic signal again hits the membrane 1 1, which is excited by this to mechanical vibrations.
  • a raw signal 15 is output as electrical voltage with the transducer element 12.
  • the ultrasonic sensor 4 comprises an evaluation device 13, which is designed in particular as an application-specific integrated circuit.
  • the evaluation device 13 is connected via corresponding connecting lines 14 with the
  • the evaluation device 13 comprises an amplifier 17, by means of which the raw signal 15 can be amplified.
  • the evaluation device 13 comprises a mixer 18, by means of which the amplified raw signal can be mixed.
  • the evaluation device 13 comprises an analog-to-digital converter 19, by means of which the mixed raw signal 16 can be sampled.
  • the sampled mixed raw signal in the form of the sensor signal can be transmitted to the control unit 5.
  • control device 5 by means of the control device 5, a control signal via the data line 10 to the evaluation device 13 can be transmitted. Depending on the control signal, an operating mode of the evaluation device 13
  • the evaluation device 13 in a programming mode, a transmission and
  • the evaluation device 13 comprises a drive unit 20, by means of which a voltage signal can be provided. This voltage signal can then be applied to the transmission of the ultrasonic signal to the transducer element 12. After the request by the control signal, which from the control unit 5 to the
  • the voltage signal can be output by means of the drive unit 20.
  • the voltage signal may be an AC voltage having a constant voltage and / or frequency. It can also be provided that the voltage signal is coded accordingly.
  • Evaluation device 13 is transmitted, also an amplification factor with which the raw signal 15 is amplified by means of the amplifier 17 can be set.
  • a mixing signal with which the raw signal 16 is mixed with the mixer 18 can be set. In this case, the mixed signal is determined so that a predetermined frequency band 21 of the raw signal 15 to a compared to the predetermined
  • Frequency band 21 lower frequency band 22 is implemented. This will be explained below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 shows a frequency spectrum of the raw signal 15.
  • the frequency f is plotted on the abscissa and an intensity I is plotted on the ordinate, which describes an energy of the raw signal 15.
  • the predetermined frequency band 21 of the raw signal 15 describes the ultrasonic signal reflected by the object 8.
  • a resonance frequency f 0 of the diaphragm 1 1 of the ultrasonic sensor 4 is also shown.
  • This resonant frequency f 0 may be, for example 51, 2 kHz.
  • the resonance frequency f 0 corresponds to the frequency with which the diaphragm 1 1 for emitting the
  • the resonance frequency f 0 is approximately in the middle in the frequency band 21. Since this frequency band 21 has frequencies in a range of 50 kHz, it is necessary in the sampling to use at least a sampling rate of 100 kHz to satisfy the Nyquist theorem. It makes sense to use at least a sampling rate of 200 kHz.
  • Fig. 4 shows the frequency spectrum of the mixed raw signal 16.
  • the raw signal 15 was mixed with the mixing signal having the frequency.
  • the frequency band 21 has thus been mixed down or shifted by the frequency.
  • the frequency band 22 may be in a frequency range between 0 kHz and 3 kHz.
  • a sampling rate of 12 kHz is sufficient to be able to scan or digitize the mixed raw signal 16. In this way, the amount of data of the sampled signal or the sensor signal can be significantly reduced.
  • Raw signal 15 and the reflected ultrasonic signal precisely describes is transmitted to the control unit 5. In this way, a signal evaluation can be made possible by means of the control unit 5.
  • the raw signal 15 was mixed with a mixed signal. It can also be provided that the raw signal with a first mixing signal, which has a phase difference of 0 ° to the raw signal 15, and with a second mixing signal, which has a phase difference of 0 ° to the raw signal 15, and with a second mixing signal, which has a phase difference of 0 ° to the raw signal 15, and with a second mixing signal, which has a phase difference of 0 ° to the raw signal 15, and with a second
  • the amount of data of the sensor signal can be reduced.
  • this sensor signal which contains accurate information about the received ultrasonic signal, can be transmitted from the ultrasonic sensor 4 to the control unit 5. As a result, processing of the sensor signal can be made possible in the control unit 5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (3), bei welchem mittels eines Ultraschallsensors (4) ein Ultraschallsignal empfangen wird und anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal (15) ausgegeben wird, mittels einer Auswerteeinrichtung (13) des Ultraschallsensors (4) anhand des Rohsignals (15) ein Sensorsignal bestimmt wird und das Sensorsignal über eine Datenleitung (10) an ein Steuergerät (5) übertragen wird, wobei mittels der Auswerteeinrichtung (13) zum Bestimmen des Sensorsignals das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt wird, so dass ein vorbestimmtes Frequenzband (21) des Rohsignals (15), welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband (22) umgesetzt wird und das gemischte Rohsignal (16) anschließend abgetastet wird.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit verbesserter Signalauswertung, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mittels eines
Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal empfangen wird und anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal ausgegeben wird, mittels einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors anhand des Rohsignals ein Sensorsignal bestimmt wird und das Sensorsignal über eine Datenleitung an ein Steuergerät übertragen wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem einer solchen
Ultraschallsensorvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein
Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem.
Das Interesse richtet sich vorliegend auf Ultraschallsensorvorrichtungen für
Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensorvorrichtungen können beispielsweise dazu verwendet werden, ein Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Eine solche Ultraschallsensorvorrichtung umfasst üblicherweise mehrere Ultraschallsensoren, mit denen jeweils ein Abstand zu dem Objekt bestimmt werden kann. Die Ultraschallsensoren umfassen üblicherweise eine Membran, die zum
Aussenden des Ultraschallsignals mit einem entsprechenden Wandlerelement zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Das von dem Ultraschallsensor
ausgesendete Ultraschallsignal wird dann von dem Objekt reflektiert und trifft wieder auf die Membran des Ultraschallsensors auf. Infolge des auftreffenden Ultraschallsignals wird die Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt. Diese mechanischen
Schwingungen können mit dem Wandlerelement erfasst werden und in Form eines Rohsignals, beispielsweise einer elektrischen Spannung, bereitgestellt werden. Dieses Rohsignal kann dann mit einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors entsprechend bearbeitet werden und als Sensorsignals an ein Steuergerät der
Ultraschallsensorvorrichtung übertragen werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die Signalverarbeitung innerhalb des Ultraschallsensors beziehungsweise innerhalb der Auswerteeinrichtung durchgeführt wird. Beispielsweise kann das Rohsignal mit einer vorbestimmten Schwellwertkurve verglichen werden. Dabei können nur Anteile des Rohsignals berücksichtigt werden, welche die Schwellwertkurve überschreiten. Somit können beispielsweise die Signalanteile des Rohsignals, welche das reflektierte Ultraschallsignal beschreiben, von den
Rauschanteilen des Rohsignals unterschieden werden. In diesem Fall beschreibt das Sensorsignal, welches von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragen wird, lediglich Informationen, zu welchem Zeitpunkt das Rohsignal den Schwellwert überschreitet. Somit kann das übertragene Sensorsignal bezüglich der Datenmenge reduziert werden. Es ergibt sich aber der Nachteil, dass eine weitere Signalanalyse innerhalb des Steuergeräts nicht mehr möglich ist.
Hierzu beschreibt die DE 10 2004 006 015 A1 ein Verfahren zur Anpassung eines Schwellwerts einer Detektionseinrichtung. Hierbei wird ein Empfangssignal empfangen und aufbereitet. Dies kann insbesondere durch Verstärkung, Filterung und Demodulation zur Rückgewinnung einer Einhüllenden erfolgen. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass im Sinne eines Optimalempfängers die Signalaufbereitung eine I/Q-Demodulation umfasst.
Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2008 044 088 A1 ein Verfahren zur dynamischen Anpassung eine Schwellwerts einer Detektionseinrichtung, insbesondere eines Sensors zur Abstandsmessung mittels eines Echoverfahrens. Hierbei kann durch die Modulation einer Einhüllenden eines an einem Detektoreingang anliegenden Signals berechnet werden. Diese Amplituden-Demodulation kann beispielsweise mittels I-Q-Demodulation, Tiefpassfilterung, oder ähnlichem realisiert werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die
Signalauswertung bei einer Ultraschallsensorvorrichtung der eingangs genannten Art auf zuverlässige Weise verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine
Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer
Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug wird bevorzugt mittels eines Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal empfangen und insbesondere anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal ausgegeben. Darüber hinaus wird mittels einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors bevorzugt anhand des Rohsignals ein Sensorsignal bestimmt. Zudem wird das Sensorsignal insbesondere über eine
Datenleitung an ein Steuergerät übertragen. Des Weiteren ist es bevorzugt vorgesehen, dass mittels der Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Sensorsignals das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt wird, so dass insbesondere ein vorbestimmtes Frequenzband des Rohsignals, welches bevorzugt das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband umgesetzt wird. Zudem wird das gemischte Rohsignal zur Bestimmung des Sensorsignals bevorzugt anschließend abgetastet.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Hierbei wird mittels eines Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal empfangen und anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal ausgegeben. Des Weiteren wird mittels einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors anhand des Rohsignals ein Sensorsignal bestimmt. Darüber hinaus wird das Sensorsignal über eine Datenleitung an ein Steuergerät übertragen. Ferner wird mittels der Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Sensorsignals das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt, so dass ein vorbestimmtes Frequenzband des Rohsignals, welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband umgesetzt wird und das gemischte Rohsignal wird anschließend abgetastet.
Mithilfe des Verfahrens soll eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug betrieben werden. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann den Ultraschallsensor und ein Steuergerät umfassen. Dabei ist der Ultraschallsensor mit dem Steuergerät zur
Datenübertragung über die Datenleitung beziehungsweise einen Datenbus verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung mehrere
Ultraschallsensoren umfasst, welche jeweils zur Datenübertragung mit dem Steuergerät verbunden sind. Mithilfe der Ultraschallsensorvorrichtung können insbesondere Objekte beziehungsweise Hindernisse in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Hierzu kann mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Zu diesem Zweck wird eine Membran des Ultraschallsensors mit einem entsprechenden Wandlerelement, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, zu mechanischen Schwingungen angeregt. Hierzu kann das Wandlerelement beispielsweise mit einem Spannungssignal beziehungsweise einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung beaufschlagt werden. Das ausgesendete Ultraschallsignal wird an dem Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert und trifft wieder auf die Membran des Ultraschallsensors auf. Dadurch wird die Membran des Ultraschallsensors zu mechanischen Schwingungen angeregt. Diese mechanischen Schwingungen der Membran können mit dem Wandlerelement erfasst werden und in Form des Rohsignals, welches insbesondere als zeitlich veränderliche elektrische Spannung bereitgestellt wird, ausgegeben werden. Dieses Rohsignal kann dann mithilfe der Auswerteeinrichtung bearbeitet werden. Die Auswerteeinrichtung kann eine entsprechende Schaltung umfassen, welche zur Signalverarbeitung des Rohsignals genutzt wird. Das Sensorsignal, welches mittels der Auswerteeinrichtung anhand des Rohsignals bestimmt wird, kann dann an das Steuergerät übertragen werden. Das Sensorsignal kann mit dem
Steuergerät entsprechend ausgewertet werden. Somit kann innerhalb des Steuergeräts beispielsweise überprüft werden, ob sich ein Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindet. Ferner kann eine relative Lage des Objekts zu dem
Kraftfahrzeug bestimmt werden.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Bestimmen des Sensorsignals mittels der Auswerteeinrichtung das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt wird. Zudem wird zum Bestimmen des
Sensorsignals das gemischte Rohsignal abgetastet. Hierzu kann die Auswerteeinrichtung einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, mittels welchem das gemischte Rohsignal abgetastet beziehungsweise digitalisiert werden kann. Dabei ist das zumindest eine Mischsignal derart bestimmt, dass ein vorbestimmtes Frequenzband des Rohsignals, welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband umgesetzt wird. Mit anderen Worten kann die Auswerteeinrichtung einen Mischer umfassen, mittels welchem das Rohsignal gemischt werden kann. Dabei kann das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das vorbestimmte Frequenzband des Rohsignals herabgemischt wird. Das vorbestimmte Frequenzband des Rohsignals beschreibt das empfangene
Ultraschallsignal.
Im Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung wird - wie zuvor erläutert - das
Ultraschallsignal ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen. Dabei ist die Sendefrequenz des ausgesendeten Ultraschallsignals bekannt. Die Sendefrequenz kann beispielsweise etwa 50 kHz betragen. Durch die Reflexion des ausgesendeten Ultraschallsignals an dem Objekt kann sich eine
geringfügige Verschiebung beziehungsweise Veränderung der Frequenz ergeben. Diese Veränderung der Frequenz ist bekannt beziehungsweise kann bestimmt werden. Somit kann das Frequenzband des Rohsignals bestimmt werden, welches das empfangene beziehungsweise das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal beschreibt. Dieses Frequenzband wird nun auf eine niedrigere Frequenz herabgemischt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass für die Abtastung des gemischten Rohsignals eine geringere Abtastrate verwendet werden kann, als bei einer vergleichbaren Abtastung des reinen Rohsignals. Auf diese Weise kann die Datenmenge des Sensorsignals reduziert werden. Dies ermöglicht eine Übertragung des Sensorsignals von der Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors zu dem Steuergerät über die Datenleitung. Bei einer Abtastung des reinen Rohsignals kann die Datenmenge des Sensorsignals beispielsweise so groß sein, dass dieses aufgrund der begrenzten Datenrate der Verbindungsleitung nicht mehr über diese übertragen werden kann. Darüber hinaus liegen in dem Steuergerät genaue Informationen über den Signalverlauf des empfangenen Ultraschallsignals
beziehungsweise des Rohsignals vor. Somit wird im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen im Steuergerät nur Informationen vorliegen, ob das Rohsignal eine
Schwellwertkurve überschreitet, eine zusätzliche Signalverarbeitung durch das
Steuergerät ermöglicht. Insgesamt kann damit die Ultraschallsensorvorrichtung zuverlässiger betrieben werden.
In einer Ausführungsform entspricht eine Frequenz des zumindest einen Mischsignals, mit welchem das Rohsignal gemischt wird, einer Resonanzfrequenz einer Membran des Ultraschallsensors. Wie bereits erläutert, umfasst der Ultraschallsensor eine Membran, die mit dem Wandlerelement zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Diese Membran kann beispielsweise topfförmig ausgebildet sein und aus Aluminium gefertigt sein. Mithilfe des Wandlerelements kann dann ein Membranboden der Membran zu Schwingungen angeregt werden. Diese Membran weist eine Resonanzfrequenz auf, welche sich anhand ihrer geometrischen Ausgestaltung und/oder des Materials ergibt. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Sendefrequenz, mittels welcher die Membran angeregt wird, der Resonanzfrequenz der Membran entspricht. Somit entspricht auch der Hauptanteil des von dem Objekt reflektierten beziehungsweise des
empfangenen Ultraschallsignals der Resonanzfrequenz der Membran. Wenn nun das Rohsignal mit dem zumindest einen Mischsignal gemischt wird, dessen Frequenz der Resonanzfrequenzen spricht, kann das Frequenzband in das Basisband herabgemischt werden. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Frequenz des zumindest einen Mischsignals von der Resonanzfrequenz verschieden ist. Das zumindest eine Mischsignal soll aber so gewählt werden, dass das vorbestimmte Frequenzband deutlich niedriger als das vorbestimmte Frequenzband ist. Beispielsweise kann das umgesetzte Frequenzband in einem Frequenzbereich kleiner als 10 kHz, bevorzugt in einem Frequenzbereich kleiner als 5 kHz, liegen. Somit kann die Abtastrate deutlich reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird anhand einer Mischung des Rohsignals mit einem ersten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal einen Phasenunterschied von 0°aufweist, ein erster Anteil des Sensorsignals bestimmt und anhand einer Mischung des Rohsignals mit einem zweiten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal einen Phasenunterschied von 90° aufweist, wird ein zweiter Anteil des Sensorsig nals bestimmt. In diesem Fall setzt sich also das Sensorsignal aus dem ersten Anteil und dem zweiten Anteil zusammen. Der erste Anteil, welcher auch als I-Anteil bezeichnet werden kann, beschreibt insbesondere den Realteil des Rohsignals. Der zweite Anteil, welcher auch als Q-Anteil bezeichnet werden kann, beschreibt insbesondere den Imaginärteil des Rohsignals. Nachdem der erste Anteil und der zweite Anteil des gemischten Rohsignals bestimmt wurden, können diese entsprechend abgetastet werden. Somit liegen dem Steuergerät in Form des Sensorsignals Informationen über den Realteil und über den Imaginärteil des Rohsignals vor. Der Realteil beschreibt insbesondere die Amplituden des empfangenen
Ultraschallsignals. Auf Grundlage des Imaginärteils und/oder des Realteils kann eine Phaseninformation des empfangenen Ultraschallsignals bestimmt werden. Auf Grundlage nur des Imaginärteils kann beispielsweise nur eine betragsmäßige Doppler- Verschiebung zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Ultraschallsignal bestimmt werden. Auf Grundlage des Imaginärteils und des Realteils kann der genaue Wert der Doppier- Verschiebung (insbesondere exakter + oder - Wert) zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Ultraschallsignal bestimmt werden. Auf diese Weise kann eine Relativbewegung zwischen den Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt werden, insbesondere nur betragsmäßig oder der genaue Wert, wie oben beschrieben. Ferner kann auf Grundlage des ersten Anteils und des zweiten Anteils ein Frequenzspektrum des gemischten Rohsignals bestimmt werden. Somit liegen dem Steuergerät präzise Informationen zu dem empfangenen Ultraschallsignal vor.
In einer Ausgestaltung wird als das Sensorsignal das abgetastete gemischte Rohsignal an das Steuergerät übertragen. Wie bereits erläutert, kann das Rohsignal zunächst herabgemischt werden und anschließend abgetastet werden. Somit liegt eine Mehrzahl von Abtastwerten vor, welche das gemischte Rohsignal beschreiben. Diese Abtastwerte bilden zusammen das Sendesignal. Des Weiteren ist es bevorzugt vorgesehen, dass in dem Steuergerät Informationen hinterlegt sind, welche das zumindest eine Mischsignal beschreiben. Dabei wird es beispielsweise ermöglicht, dass das ursprüngliche Rohsignal auf Grundlage des Sensorsignals rekonstruiert wird. Dies ermöglicht eine präzise Auswertung des Sensorsignals innerhalb des Steuergeräts. Somit können beispielsweise reflektierte Ultraschallsignale von Objekten präzise bestimmt werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals kann dann der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden. Des Weiteren wird es möglich, dass innerhalb des Steuergeräts ein Rauschanteil des ursprünglichen Rohsignals bestimmt wird. Zudem können
beispielsweise Schwellenwerte beziehungsweise Schwellwertkurve bestimmt werden, mit denen das Sensorsignal verglichen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden jeweilige Unterschiede von Abtastwerten des abgetasteten gemischten Rohsignals zu Abtastwerten eines zu einem
vorhergehenden Zeitpunkt bestimmten abgetasteten gemischten Rohsignals bestimmt und als das Sensorsignal werden die Unterschiede übertragen. Beispielsweise kann das Sensorsignal in einem aktuellen Messzyklus bestimmt werden. Dieses Sensorsignal setzt sich aus der Mehrzahl von Abtastwerten zusammen. Es kann vorgesehen sein, dass diese Abtastwerte mit Abtastwerten, die in einem vorhergehenden Messzyklus
bestimmten wurden, verglichen werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass nur die jeweiligen Unterschiede als das Sensorsignal übertragen werden. Mit anderen Worten können also als das Sensorsignal die Delta-Werte übertragen werden. Damit kann bei der Quantisierung eine geringe Auflösung verwendet werden. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass die jeweiligen Abtastwerte eine geringere Datenmenge aufweisen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Übertragung des Sensorsignals. Darüber hinaus kann eine Datenleitung beziehungsweise einen Datenbus verwendet wird, der eine geringere Daten rate aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass eine Hüllkurve
beziehungsweise eine Einhüllende des gemischten Rohsignals bestimmt wird. Diese Hüllkurve kann dann abgetastet werden und als das Sensorsignal an das Steuergerät übertragen werden. Auch auf diese Weise kann die Datenmenge des Sensorsignals reduziert werden. Aus der Hüllkurve kann dann das Steuergerät den zeitlichen Verlauf der Amplituden des Rohsignals bestimmen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels des Steuergeräts ein Steuersignal an die
Auswerteeinrichtung übertragen wird und eine Einstellung der Auswerteeinrichtung und/oder ein Betriebsmodus der Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von dem
Steuersignal verändert werden. Die Datenleitung, welche die Auswerteeinrichtung mit dem Steuergerät verbindet, ist also bevorzugt bidirektional ausgebildet. Zum einen kann das Sensorsignal von der Auswerteeinrichtung an das Steuergerät übertragen werden. Zum anderen kann das Steuersignal von dem Steuergerät zu der Auswerteeinrichtung übertragen werden. In Abhängigkeit von dem Steuersignal, dass an die
Auswerteeinrichtung übertragen wird, kann ein Betriebsmodus der Auswerteeinrichtung beziehungsweise des Ultraschallsensors eingestellt werden.
Hier kann es vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung in einem Sendemodus, in welchem mit dem Ultraschallsensor Ultraschallsignale ausgesendet werden, betrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung in einem
Empfangsmodus, in welchem mit dem Ultraschallsensor Ultraschallsignale empfangen werden, betrieben wird. Es ist auch ein Sende- und Empfangsmodus denkbar. Zudem kann die Auswerteeinrichtung in einem Programmiermodus betrieben werden, in welchen Parametereinstellungen der einzelnen Komponenten der Auswerteeinrichtung verändert werden können. Schließlich kann die Auswerteeinrichtung in einem Diagnosemodus betrieben werden, indem der aktuelle Betriebszustand und/oder die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors überprüft werden können. Somit kann der Betrieb des
Ultraschallsensors mittels des Steuergeräts verändert werden.
Zudem ist es insbesondere vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem Steuersignal mittels der Auswerteeinrichtung ein Spannungssignal an einem Wandlerelement des Ultraschallsensors zum Aussenden des Ultraschallsignals angelegt wird. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung beziehungsweise der Ultraschallsensor also in den
Sendemodus überführt werden. Mittels der Auswerteeinrichtung kann das
Spannungssignal, das insbesondere einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung entspricht, ausgegeben werden und an dem piezoelektrischen Element angelegt werden. Damit kann das piezoelektrische Element in mechanische Schwingungen versetzt werden, wodurch wiederum die Membran des Ultraschallsensors zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Dies führt dazu, dass das Ultraschallsignal ausgesendet wird. Die Auswerteeinrichtung wird also nicht nur zur Verarbeitung des Rohsignals verwendet, sondern auch zur Ansteuerung des Wandlerelements beziehungsweise des piezoelektrischen Elements.
Vorzugsweise wird eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder eine Codierung des Spannungssignals in abhängig von dem Steuersignal bestimmt. Durch die Aufforderung durch das empfangene Steuersignal steuert die Auswerteeinrichtung das
Wandlerelement an. Die Ansteuerung des Wandlerelements durch die
Auswerteeinrichtung kann grundsätzlich beliebig sein. Im einfachsten Fall kann dies eine konstante Wechselspannung sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass das
Spannungssignal eine konstante Frequenz aufweist. Das Spannungssignal kann auch so ausgebildet sein, dass das ausgesendete Ultraschallsignal entsprechend codiert wird. Für die Codierung kann eine Frequenzmodulation, eine Amplitudenmodulation, eine
Frequenzumtastung, eine Phasenmodulation oder dergleichen verwendet werden. Somit wird es ermöglicht, dass das Ultraschallsignal, welches mit dem Ultraschallsensor ausgesendet wird, durch das Steuergerät vorgegeben wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Rohsignal zunächst mit einem
Verstärkungsfaktor verstärkt und anschließend mit dem zumindest einen Mischsignal gemischt, wobei der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von dem Steuersignal bestimmt wird. Dabei kann das Rohsignal, welches als elektrische Spannung bereitgestellt wird, in Abhängigkeit von der Vorgabe durch das Steuersignal verstärkt werden. Somit wird es beispielsweise möglich, dass der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von den
Umgebungsbedingungen angepasst werden kann. Somit kann eine zuverlässige
Bestimmung des reflektierten Ultraschallsignals garantiert werden. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass das zumindest einen Mischsignal, mit welchem das Rohsignal gemischt wird, in Abhängigkeit von dem Steuersignal verändert wird. Damit kann die Mischung des Rohsignals angepasst beziehungsweise eingestellt werden.
Darüber hinaus ist es insbesondere vorgesehen, dass das Sensorsignal mittels des Steuergeräts zum Erfassen zumindest eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgewertet wird. Wie bereits erläutert, kann das Sensorsignal von der Auswerteeinrichtung an das Steuergerät übertragen werden. Somit wird es ermöglicht, dass das Sensorsignal mittels des Steuergeräts ausgewertet werden kann. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass mittels des Steuergeräts ein Frequenzspektrum des Sensorsignals bestimmt wird und das zumindest eine Objekt anhand des
Frequenzspektrums erfasst wird. Anhand des Sensorsignals liegen dem Steuergerät Informationen zu dem Rohsignal vor. Alternativ dazu kann das Steuergerät das ursprüngliche Rohsignal auf Grundlage des Sensorsignals rekonstruieren. Wenn nun das Frequenzspektrum des Sensorsignals beziehungsweise des ursprünglichen Rohsignals betrachtet wird, kann beispielsweise auf Grundlage der Form des Frequenzspektrums eine Charakterisierung des Objekts durchgeführt werden. Hierbei wird die Erkenntnis genutzt, dass die Form des Frequenzspektrums Aufschluss über den Typ des Objekts geben kann. Hierzu können Experimente beziehungsweise zuvor durchgeführten
Messungen herangezogen werden. Diese ermöglicht eine zuverlässige Charakterisierung des Objekts. Ferner kann deutlich zwischen einem Echo von einem Objekt einerseits und Reflexionen des Ultraschallsignals am Boden beziehungsweise an der Fahrbahnoberfläche, Rauschen und/oder Störsignalen andererseits unterschieden werden. Dies garantiert eine zuverlässige Objekterkennung.
Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor und ein Steuergerät. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist bevorzugt zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaft Ausgestaltungen davon ausgelegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist. Diese Ultraschallsensoren können dann verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden. Insbesondere können die
Ultraschallsensoren an den Stoßfängern des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren an den Türen des Kraftfahrzeugs angeordnet werden.
Ferner kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung als anwendungsspezifische integrierte Schaltung beziehungsweise als ASIC (Application- Specific Integrated Circuit) ausgebildet ist. Somit kann die Auswerteeinrichtung besonders Bauraum sparend ausgebildet werden. Das Steuergerät kann ein
elektronisches Steuergerät (ECU - Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs sein. Das Steuergerät kann Teil des Ultraschallsensors sein. Insbesondere ist das Steuergerät separat zu dem Ultraschallsensor ausgebildet. Die Datenleitung kann als Datenbus ausgebildet sein. Die Datenleitung kann auch als Punkt-zu-Punkt-Verbindung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Datenleitung als CAN-Bus, DSI-Bus (insbesondere DSI3- Bus), als Powerline-Verbindung, als Flexray-Verbindung oder dergleichen ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Grundsätzlich können mithilfe des Fahrerassistenzsystems Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden. Falls erkannt wird, dass eine Kollision mit dem Objekt droht, kann eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der relativen Lage zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt zumindest semi-autonom manövriert. Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem als Parkhilfesystem ausgebildet sein. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet ist.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten
Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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 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 von diesen abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Ultraschallsensorvorrichtung aufweist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ultraschallsensorvorrichtung, welche einen Ultraschallsensor und ein Steuergerät aufweist; Fig. 3 ein Frequenzspektrum eines Rohsignals des Ultraschallsensors; und
Fig. 4 ein Frequenzspektrum eines gemischten Rohsignals des
Ultraschallsensors.
In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu unterstützen. Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem 2 als Parkhilfesystem ausgebildet sein, mittels welchem der Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs 1 in eine Parklücke und/oder beim
Ausparken aus der Parklücke unterstützt werden kann.
Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorvorrichtung 3. Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 weist zumindest einen Ultraschallsensor 4 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 zwölf Ultraschallsensoren 4. Dabei sind sechs Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 und sechs Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 4 können insbesondere an den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 montiert sein. Dabei können die Ultraschallsensoren 4 zumindest bereichsweise in entsprechenden Ausnehmungen beziehungsweise
Durchgangsöffnungen der Stoßfänger angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 4 verdeckt hinter den Stoßfänger angeordnet sind.
Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren 4 auch an weiteren Verkleidungsteilen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren 4 an oder verdeckt hinter den Türen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.
Mithilfe der jeweiligen Ultraschallsensoren 4 können Sensorsignale bereitgestellt werden, welche zumindest ein Objekt 8 in einem Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 beschreiben. Vorliegend ist schematisch ein Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 gezeigt. Zum Bestimmen des Sensorsignals kann mit jedem der Ultraschallsensoren 4 ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Im Anschluss daran kann das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt 8 reflektierten Ultraschallsignals kann dann ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Abstände, die mit unterschiedlichen Ultraschallsensoren 4 bestimmt werden,
berücksichtigt werden. Somit kann mittels Trilateration die relative Lage zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ultraschallsignal, das von einem der Ultraschallsensoren 4 ausgesendet wurde, mit einem benachbarten Ultraschallsensor 4 empfangen wird. Dies wird auch als
Kreuzmessung bezeichnet.
Des Weiteren umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 ein elektronisches Steuergerät 5, welches mit den Ultraschallsensoren 4 zur Datenübertragung mit einer Datenleitung 10 (siehe Fig. 2) verbunden ist. Über die Datenleitung 10 können die mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 bestimmten Sensorsignale an das Steuergerät 5 übertragen werden. Anhand der Sensorsignale kann das Steuergerät 5 überprüfen, ob sich das Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet und an welcher Position sich das Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet. Diese Information kann dann von dem
Fahrerassistenzsystem 2 genutzt werden, um eine Ausgabe an den Fahrer des
Kraftfahrzeugs 1 auszugeben. Zudem kann es vorgesehen sein, dass das
Fahrerassistenzsystem 2 in eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder einen
Antriebsmotor eingreift, um das Kraftfahrzeug 1 in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten Objekt 8 zumindest semi-autonom zu manövrieren.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ultraschallsensorvorrichtung 3, welche vorliegend beispielhaft nur einen Ultraschallsensor 4 aufweist. Die
Ultraschallsensorvorrichtung umfasst das Steuergerät 5, welche über die Datenleitung 10 mit einem Ultraschallsensor 4 verbunden ist. Hierbei ist zu erkennen, dass der
Ultraschallsensor 4 eine Membran 1 1 aufweist, welche vorliegend topfförmig ausgebildet ist. Die Membran 1 1 kann aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt sein. Zudem umfasst der Ultraschallsensor 4 ein Wandlerelement 12, welches mit der
Membran 1 1 beziehungsweise einem Membranboden der Membran 1 1 verbunden ist. Das Wandlerelement 12 kann aus einem piezoelektrischen Material gefertigt sein. Zum Aussenden des Ultraschallsignals kann das Wandlerelement 12 und somit die Membran 1 1 zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal trifft wieder auf die Membran 1 1 , wodurch durch diese zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Infolge dieser mechanischen Schwingungen wird mit dem Wandlerelement 12 ein Rohsignal 15 als elektrische Spannung ausgegeben. Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 4 eine Auswerteeinrichtung 13, welche insbesondere als anwendungsspezifische integrierte Schaltung ausgebildet ist. Die Auswerteeinrichtung 13 ist über entsprechende Verbindungsleitungen 14 mit dem
Wandlerelement 12 verbunden. Somit kann mittels der Auswerteeinrichtung 13 das Rohsignal 15 empfangen werden, welche das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt. Der Auswerteeinrichtung 13 umfasst einen Verstärker 17, mittels welchem das Rohsignal 15 verstärkt werden kann. Zudem umfasst die Auswerteeinrichtung 13 einen Mischer 18, mittels welchem das verstärkte Rohsignal gemischt werden kann. Darüber hinaus umfasst die Auswerteeinrichtung 13 einen Analog-Digital-Wandler 19, mittels welchem das gemischte Rohsignal 16 abgetastet werden kann. Somit kann das abgetastete gemischte Rohsignal in Form des Sensorsignals an das Steuergerät 5 übertragen werden.
Zudem ist es vorgesehen, dass mittels des Steuergeräts 5 ein Steuersignal über die Datenleitung 10 an die Auswerteeinrichtung 13 übertragen werden kann. In Abhängigkeit von dem Steuersignal kann ein Betriebsmodus der Auswerteeinrichtung 13
beziehungsweise des Ultraschallsensors 4 eingestellt werden. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 13 in einem Programmiermodus, einem Sende- und
Empfangsmodus, einen Empfangsmodus oder einen Diagnosemodus betrieben werden. Zudem umfasst die Auswerteeinrichtung 13 eine Ansteuereinheit 20, mittels welcher ein Spannungssignal bereitgestellt werden kann. Dieses Spannungssignal kann dann zum Aussenden des Ultraschallsignals an dem Wandlerelement 12 angelegt werden. Nach der Aufforderung durch das Steuersignal, welches von dem Steuergerät 5 an die
Auswerteeinrichtung 13 übertragen wird, kann dann das Spannungssignal mittels der Ansteuereinheit 20 ausgegeben werden. Bei dem Spannungssignal kann es sich um eine Wechselspannung mit konstanter Spannung und/oder Frequenz handeln. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Spannungssignal entsprechend codiert ist.
In Abhängigkeit von dem Steuersignal, welches von dem Steuergerät 5 an die
Auswerteeinrichtung 13 übertragen wird, kann zudem ein Verstärkungsfaktor mit dem das Rohsignal 15 mittels des Verstärker 17 verstärkt wird, eingestellt werden. Darüber hinaus kann ein Mischsignal, mit dem das Rohsignal 16 mit dem Mischer 18 gemischt wird, eingestellt werden. Dabei ist das Mischsignal so bestimmt, dass ein vorbestimmtes Frequenzband 21 des Rohsignals 15 auf ein im Vergleich zu dem vorbestimmten
Frequenzband 21 niedrigeres Frequenzband 22 umgesetzt wird. Dies wird nachfolgend anhand von Fig. 3 und Fig. 4 erläutert. Fig. 3 zeigt ein Frequenzspektrum des Rohsignals 15. Dabei ist auf der Abszisse die Frequenz f und auf der Ordinate eine Intensität I aufgetragen, welche eine Energie des Rohsignals 15 beschreibt. Das vorbestimmte Frequenzband 21 des Rohsignals 15 beschreibt das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal. Dabei ist ferner eine Resonanzfrequenz f0 der Membran 1 1 des Ultraschallsensors 4 dargestellt. Diese Resonanzfrequenz f0 kann beispielsweise 51 ,2 kHz betragen. Die Resonanzfrequenz f0 entspricht der Frequenz, mit der auch die Membran 1 1 zum Aussenden des
Ultraschallsignals angeregt wird. Durch die Reflexion des Ultraschallsignals an dem Objekt 8 wird diese Frequenz teilweise verändert. Dies ist aus dem Frequenzspektrum ersichtlich. Vorliegend liegt die Resonanzfrequenz f0 etwa mittig in dem Frequenzband 21 . Da dieses Frequenzband 21 Frequenzen in einem Bereich von 50 kHz aufweist, ist es bei der Abtastung erforderlich mindestens eine Abtastrate von 100 kHz zu verwenden, um das Nyquist-Theorem zu erfüllen. Sinnvollerweise sollte mindestens eine Abtastrate von 200 kHz verwendet werden.
Im Vergleich hierzu zeigt Fig. 4 das Frequenzspektrum des gemischten Rohsignals 16. Hier wurde das Rohsignal 15 mit dem Mischsignal gemischt, welches die Frequenz aufweist. Das Frequenzband 21 wurde somit um die Frequenz herabgemischt beziehungsweise verschoben. Somit ergibt sich eine Frequenzband 22 welches im Vergleich zu den vorbestimmten Frequenzband 21 gemäß Fig. 3 deutlich niedriger ist. Beispielsweise kann das Frequenzband 22 in einem Frequenzbereich zwischen 0 kHz und 3 kHz liegen. Hier ist eine Abtastrate von 12 kHz ausreichend, um das gemischte Rohsignal 16 abtasten beziehungsweise digitalisieren zu können. Auf diese Weise kann die Datenmenge des abgetasteten Signals beziehungsweise des Sensorsignals deutlich reduziert werden. Somit wird es ermöglicht, dass das Sensorsignal, welches das
Rohsignal 15 beziehungsweise das reflektierte Ultraschallsignal präzise beschreibt, an das Steuergerät 5 übertragen wird. Auf diese Weise kann mithilfe des Steuergeräts 5 eine Signalauswertung ermöglicht werden.
Vorliegend wurde das Rohsignal 15 mit einem Mischsignal gemischt. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Rohsignal mit einem ersten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal 15 einen Phasenunterschied von 0° aufweis t, und mit einem zweiten
Mischsignal, welches zu dem Rohsignal 15 einen Phasenunterschied von 90° aufweist, gemischt wird. Auf diese Weise können ein I-Anteil, welcher den Realteil des Rohsignals 15 beschreibt, und ein Q-Anteil, weicher den Imaginärteil des Rohsignals 15 beschreibt, bestimmt werden. Diese Anteile können in Form des Sensorsignals an das Steuergerät 5 übertragen werden. Damit liegen in dem Steuergerät 5 genaue Informationen zu der Amplitude und der Phase des empfangenen Ultraschallsignals vor.
Insgesamt können durch das Mischen des Rohsignals 16 und die anschließende Abtastung die Datenmenge des Sensorsignals reduziert werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass jeweilige Unterschiede der Abtastwerte zu zuvor bestimmten Abtastwerten ermittelt werden. Als das Sensorsignal können dann nur die jeweiligen Unterschiede beziehungsweise Delta-Werte übertragen werden. Folglich kann die Datenmenge des zu übertragenden Sensorsignals zusätzlich reduziert werden. Damit kann dieses Sensorsignal, welches genaue Informationen zu dem empfangenen Ultraschallsignal enthält, von dem Ultraschallsensor 4 an das Steuergerät 5 übertragen werden. Dadurch kann in dem Steuergerät 5 eine Verarbeitung des Sensorsignals ermöglicht werden.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung (3) für ein
Kraftfahrzeug
(3), bei welchem mittels eines Ultraschallsensors (4) ein
Ultraschallsignal empfangen wird und anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal (15) ausgegeben wird, mittels einer Auswerteeinrichtung (13) des Ultraschallsensors (4) anhand des Rohsignals (15) ein Sensorsignal bestimmt wird und das Sensorsignal über eine Datenleitung (10) an ein Steuergerät (5) übertragen wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels der Auswerteeinrichtung (13) zum Bestimmen des Sensorsignals das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt wird, so dass ein
vorbestimmtes Frequenzband (21 ) des Rohsignals (15), welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband (22) umgesetzt wird und das gemischte Rohsignal (16) anschließend abgetastet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Frequenz des zumindest einen Mischsignals, mit welchem das Rohsignal (15) gemischt wird, einer Resonanzfrequenz (f0) einer Membran (1 1 ) des
Ultraschallsensors (4) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
anhand einer Mischung des Rohsignals (15) mit einem ersten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal (15) einen Phasenunterschied von 0°aufweist, ein erster Anteil des Sensorsignals bestimmt wird und anhand einer Mischung des Rohsignals (15) mit einem zweiten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal (15) einen
Phasenunterschied von 90°aufweist, ein zweiter Ant eil des Sensorsignals bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als das Sensorsignal das abgetastete gemischte Rohsignal an das Steuergerät (5) übertragen wird.
5. Verfahren nach eine der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweilige Unterschiede von Abtastwerten des abgetasteten gemischten Rohsignals zu Abtastwerten eines zu einem vorhergehenden Zeitpunkt bestimmten
abgetasteten gemischten Rohsignal bestimmt werden und als das Sensorsignal die Unterschiede übertragen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels des Steuergeräts (5) ein Steuersignal an die Auswerteeinrichtung (13) übertragen wird und eine Einstellung der Auswerteeinrichtung (13) und/oder ein Betriebsmodus der Auswerteeinrichtung (13) in Abhängigkeit von dem Steuersignal verändert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Abhängigkeit von dem Steuersignal mittels der Auswerteeinrichtung (13) ein Spannungssignal an einem Wandlerelement (12) des Ultraschallsensors (4) zum Aussenden des Ultraschallsignals angelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Amplitude, eine Frequenz und/oder eine Codierung des Spannungssignals in Abhängigkeit von dem Steuersignal bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rohsignal (15) zunächst mit einem Verstärkungsfaktor verstärkt wird und anschließend mit dem zumindest einen Mischsignal gemischt wird, wobei der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von dem Steuersignal bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensorsignal mittels des Steuergeräts (5) zum Erfassen zumindest eines Objekts (8) in einem Umgebungsbereich (9) des Kraftfahrzeugs (1 ) ausgewertet wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels des Steuergeräts (5) ein Frequenzspektrum des Sensorsignals bestimmt wird und das zumindest eine Objekt (8) anhand des Frequenzspektrums erfasst wird.
12. Ultraschallsensorvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1 ), mit einem
Ultraschallsensor (4) und mit einem Steuergerät (5), wobei die
Ultraschallsensorvorrichtung (3) zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
13. Ultraschallsensorvorrichtung (3) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Auswerteeinrichtung (13) als anwendungsspezifische integrierte Schaltung bereitgestellt ist.
14. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1 ) mit einer
Ultraschallsensorvorrichtung (3) nach Anspruch 12 oder 13.
15. Kraftfahrzeug (1 ) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 14.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118033611A (zh) 2017-05-16 2024-05-14 艾尔默斯半导体欧洲股份公司 从超声系统向数据处理设备传输数据的方法
DE102019106432A1 (de) 2018-03-16 2019-09-19 Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft Verfahren komprimierten Übertragung von Daten eines Ultraschallsensorsystems durch Nichtübertragung erkannter unwichtiger Signalobjekte
DE102018106251A1 (de) * 2018-03-16 2019-09-19 Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft Verfahren komprimierten Übertragung von Daten eines Ultraschallsensorsystems durch Nichtübertragung erkannter unwichtiger Signalobjekte auf Basis von mindestens zwei Parametersignalen
DE102018110182B4 (de) * 2018-04-27 2023-03-30 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs mit Berücksichtigung einer Doppler-Verschiebung, Steuergerät, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Fahrerassistenzsystem
DE102018128504B4 (de) * 2018-11-14 2021-07-01 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallsensor für ein Fahrzeug zur Bereitstellung von Sensorsignalen mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren, Fahrerassistenzsystem sowie Verfahren

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1480056A1 (de) * 2003-05-22 2004-11-24 Delphi Technologies, Inc. Verfahren zur Bereichsüberwachung
DE102004006015A1 (de) 2004-02-06 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung eines Schwellwertes einer Detektionseinrichtung
DE102007056962A1 (de) * 2006-11-29 2008-06-12 Denso Corp., Kariya Fahrunterstützungsvorrichtung
DE102008044088A1 (de) 2008-11-26 2010-05-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur dynamischen Ermittlung des Rauschlevels
DE102010034492A1 (de) * 2010-08-17 2012-02-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zur Auswertung von Signalen einer Sensoreinheit und Vorrichtung zur Umfelderfassung in einem Fahrzeug

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5229975A (en) 1992-06-03 1993-07-20 Dynatech Corporation Vehicle proximity sensor
DE102012018346A1 (de) 2012-09-17 2014-03-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Sensorsystem für ein Fahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1480056A1 (de) * 2003-05-22 2004-11-24 Delphi Technologies, Inc. Verfahren zur Bereichsüberwachung
DE102004006015A1 (de) 2004-02-06 2005-08-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung eines Schwellwertes einer Detektionseinrichtung
DE102007056962A1 (de) * 2006-11-29 2008-06-12 Denso Corp., Kariya Fahrunterstützungsvorrichtung
DE102008044088A1 (de) 2008-11-26 2010-05-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur dynamischen Ermittlung des Rauschlevels
DE102010034492A1 (de) * 2010-08-17 2012-02-23 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zur Auswertung von Signalen einer Sensoreinheit und Vorrichtung zur Umfelderfassung in einem Fahrzeug

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