WO2019063393A1 - Verfahren und system zur bestimmung zumindest einer bewegungskomponente einer absolutbewegung eines objektes im ruhenden bezugssystem - Google Patents

Verfahren und system zur bestimmung zumindest einer bewegungskomponente einer absolutbewegung eines objektes im ruhenden bezugssystem Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting an absolute motion of an object in the stationary reference frame by means of measurements on a
  • the invention further relates to a use of the method, to a corresponding computer program product and to a corresponding sensor system for detecting an absolute movement of an object in the stationary reference frame by measurements by means of vehicle-mounted fixed system-specific ultrasonic sensors.
  • Document DE 10 2009 029 465 A1 describes a method for determining the direction of movement and the relative speed of an object moving relative to a vehicle in the detection area of at least two sensors attached to the vehicle, which may be designed, for example, as ultrasonic sensors.
  • the invention is therefore based on the object measures to specify, the detection of an absolute motion of an object in the resting reference system from corresponding measurements in a relatively simple manner.
  • the following steps are provided: determining the speed of the object relative to the vehicle based on measurements made by at least one of the sensors,
  • Vehicle speed of the vehicle whether an absolute motion of the object is present in the stationary reference frame is generally based on measurements made by means of several of the sensors. However, it is also possible to measure
  • the basic idea of the invention is to adapt, from RADAR technology (RADAR: radio detection and ranging), the linkage of measurement information to the ultrasound technique used here and to generate RADAR analog signals, so that combining measurements contains information about the movement / velocity of the object in the stationary frame of reference, ie the
  • Absolute motion / absolute speed delivers.
  • a signal analogous to the double effect is formed for determining the speed of the object relative to the vehicle from the measurements.
  • a corresponding signal via the transit time measurement by means of ultrasound does not result directly.
  • a corresponding signal can be generated by time derivative of the result of distance measurements.
  • the determination of the respective speed of the object relative to the vehicle by means of a signal path filter (SGWF: signal way filter) or other trackers is performed. From the signal path filter (SGWF) results in a Doppler signal, ie the derivative of the distance sensor object d over the time t, the signal path.
  • Tracker are known from the field of radar systems (for example, in the air traffic control). There, the trackers compose individual position reports of the radar (“plots”) to form complete tracks of motion (“tracks”), thus making it possible to recognize the behavior and the movement patterns of the observed objects.
  • the tracker software uses mathematical estimation models to build the tracks, making it possible to map a plot to a track with less delay (latency), taking into account systemic inaccuracies and random measurement errors. Typically, these models build on simple observations of the motion of the objects.
  • Trilaterationsb to determine the position of the object relative to the vehicle carried out by means of so-called feature extraction.
  • a corresponding numerical tool is known as UFEX (Ultrasonic feature extraction) in connection with the signal processing of ultrasonic signals.
  • the recognition of the absolute movement of the object in the stationary reference system includes the determination of at least one velocity vector of the velocity of the object. If the object is dynamic, its velocity is also determined in the stationary reference system, ie the absolute velocity.
  • the driver assistance system is preferably a driver assistance system for implementing a parking aid, that is to say a parking assistance system or a driver assistance system with a parking assistance module.
  • Evaluation unit are set up to carry out the aforementioned method.
  • this system further comprises a computer-based evaluation unit which is set up to carry out the following steps: (i) determining the speed of the object relative to the vehicle based on a measurement made by at least one of the sensors, (ii) trilateration-based determination of a position of the object relative to the vehicle based on measurements made by at least one of the sensors, and (iii) detection by means of the detected speed of the object relative to the vehicle, the determined position of the object relative to the vehicle and the vehicle speed of the vehicle, whether there is an absolute movement of the object in the stationary reference frame.
  • the system is arranged to perform the above-mentioned method.
  • the optional features discussed in connection with the method are also analogous to the system.
  • Fig. 1 is a plan view of a scene with a sensor having
  • FIG. 3 is a flowchart of an embodiment of a method for
  • a vehicle 10 is shown in a schematic representation.
  • the vehicle 10 shown here is a motor vehicle, such as a passenger car (PKW).
  • PKW passenger car
  • a vehicle 10 has a sensor system 14 with a plurality of ultrasound sensors 16, only one of these sensors 16 being illustrated here, the sensor 16 being for detecting objects 18 in an ambient region of the vehicle 10, the
  • Detection of the sensor 16 set up. If the object 18 is detected by the sensor 16, the result is a reflection region 20 of the object which reflects the sensor signal back to the sensor 16. Both the vehicle 10 and the object 18 can rest in the stationary reference frame or move in the stationary reference frame, that is, have a non-zero velocity in the stationary reference frame (absolute velocity). In the following consideration is the Reflection range 1 8 and the entire object 1 8 are represented by the (reflection) point P.
  • the goal is to detect the absolute motion of the object 18 in the stationary frame of reference. For this purpose - analogous to the procedure in a RADAR measurement (RADAR: radio detection and ranging) - from the relative signal velocity to the speed of the object 1 8 closed in the stationary reference frame.
  • RADAR radio detection and ranging
  • the following information can be obtained from the received signals reflected by the object 1 8:
  • the vehicle speed v of the vehicle 10 the vehicle position (x, y, ⁇ ) of the vehicle 10, the sensor position of the sensor 1 6 in polar coordinates (r, a), the point P of the reflection area / object in FIG stationary reference system (x P , y P ), the relative velocity p s p of the object 18 or of the reflection region 20 of the object 18 determined by a measurement by means of the sensor 16, represented by the point P.
  • the sensor speed of the sensor 16 in the stationary reference frame is in vector representation:
  • the unit vector between sensor 16 and point P of object 18 is:
  • the relative velocity of the point P with respect to the vehicle 10 or the measuring sensor 16 determined via a signal path filter is and the measured / determined component of the velocity of the point P is: p SPP rSsPp + ' y s SP
  • the point P is static, ie it does not move in the stationary frame of reference. Otherwise, so if; p - ii sp > G, the point P is dynamic and thus moves in the stationary frame of reference.
  • the velocity vector of the velocity of the point P is then: In the following, the determined absolute velocity of the point P is designated as t * P. If only the signal path of a sensor 16 is filtered by the signal path filter SGWF, then the assumed absolute velocity of the point P also results only from this signal path.
  • v * P , i is the absolute velocity according to the first signal path starting from a first sensor 16 and v * P , 2 is the absolute velocity according to the second one
  • FIG. 2 illustrates the essential aspects of so-called signal path filtering by means of signal path filters SGWF.
  • the UFEX tool (UFEX: Ultrasonic feature extraction) has no relation to the
  • Transfer speed v * P of the digital map in the vehicle coordinate system In this system, it can first be stored, but must then be transferred to the coordinate system of the static reference frame.
  • the digital map (map) meets on the basis of the already mentioned criterion, whether the
  • Scalar product llv * P ll is smaller than the parameter G or not, the decision as to whether the object 18 is static or dynamic.
  • the UFEX tool only supplies the vector v * P.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an embodiment of a method for detecting an absolute movement of the object 18 in the stationary reference frame by measurements by means of a plurality of ultrasonic sensors 16 mounted on the vehicle 10, with the steps S1-S3:
  • Step 1 Determining the speed p S p of the object 18 relative to the vehicle 10 based on measurements made by means of at least one of the sensors 16 by means of a signal path filter (SGWF: Signal way filter),
  • SGWF Signal way filter
  • Step 2 (block S2): trilateration-based determination of the position x P , y P of the object 18 relative to the vehicle 10 based on measurements made by a plurality of sensors 16 by means of so-called ultrasonic feature extraction (UFEX: Ultrasonic feature extraction) and
  • Step 3 (Block S3): Detecting via (a) the determined speed p S p of the object 18 relative to the vehicle 10, (b) the determined position of the object 18 relative to the vehicle 10 and (c) the vehicle speed v s of the vehicle 10 whether there is an absolute movement of the object 18 in the stationary reference frame.
  • the absolute velocity of the object 18 or at least one velocity vector of this velocity in the stationary reference frame can be determined.
  • the signal path filter is a tracker that links signal paths between measurements and thus the
  • the position of the reflection point P on the circle or ellipse of each measured distance is unknown. However, it can be done by searching for tangents or
  • SGWF relative speed information is combined with the position of the feature in UFEX to calculate the absolute velocity component of the point P above ground on the Reflection Point Sensor axis.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes (18) im ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels an einem Fahrzeug (10) fahrzeugfest montierter Ultraschall-Sensoren (16). Es sind, die folgenden Schritte vorgesehen: Ermitteln der Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren (16) durchgeführten Messungen (S1), trilaterationsberuhendes Ermitteln einer Position (xP, yP) des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren (16) durchgeführten Messungen (S2) und Erkennen mittels (i) der ermittelten Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10), (ii) der ermittelten Position des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) sowie (iii) der Fahrzeuggeschwindigkeit vs des Fahrzeugs (10) ob eine Absolutbewegung des Objektes (18) im ruhenden Bezugssystem vorliegt (S3). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung des Verfahrens, ein entsprechendes Computerprogrammprodukt sowie ein entsprechendes System zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes (18) im ruhenden Bezugssystem durch Messungen.

Description

Verfahren und System zur Bestimmung zumindest einer Bewegungskomponente einer Absolutbewegung eines Objektes im ruhenden Bezugssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes im ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels an einem
Fahrzeug fahrzeugfest montierter Ultraschall-Sensoren.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung des Verfahrens, ein entsprechendes Computerprogrammprodukt sowie ein entsprechendes Sensorsystem zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes im ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels an einem Fahrzeug fahrzeugfest montierter systemeigener Ultraschallsensoren.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung soll unter dem Bergiff
„Absolutbewegung im ruhenden Bezugssystem" eine Bewegung verstanden werden, wie sie vom ruhenden Beobachter auf der Straße aus gesehen wird. Der Begriff wird somit völlig analog zum gebräuchlichen Begriff „Absolutgeschwindigkeit" genutzt.
Die Verwendung von Ultraschallsensoren im Automotive-Bereich ist hinlänglich bekannt. So wird für die Einparkhilfe-Funktion von Fahrerassistenzsystemen oftmals mit Ultraschallsensoren realisiert.
Bei Objekten, die mittels an einem Fahrzeug fahrzeugfest montierter Ultraschallsensoren erkannt werden, ist es aufgrund der Eigenbewegung des Fahrzeugs beziehungsweise der Sensoren in einigen Verkehrssituationen schwierig, zwischen ruhenden Objekten und bewegten Objekten zu unterscheiden. Eine solche Unterscheidungsmöglichkeit wäre für Fahrerassistenzsysteme jedoch sehr wünschenswert.
Die Druckschrift DE 10 2009 029 465 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung von Bewegungsrichtung und Relativgeschwindigkeit eines sich relativ zu einem Fahrzeug bewegenden Objekts im Detektionsbereich von mindestens zwei am Fahrzeug befestigten Sensoren, welche beispielsweise als Ultraschall-Sensoren ausgebildet sein können.
Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, die ein Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes im ruhenden Bezugssystem aus entsprechenden Messungen auf relativ einfache Weise ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes im ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels an einem Fahrzeug fahrzeugfest montierter Ultraschall-Sensoren sind die folgenden Schritte vorgesehen: Ermitteln der Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren durchgeführten Messungen,
trilaterationsberuhendes Ermitteln einer Position des Objekts relativ zum Fahrzeug basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren durchgeführten Messungen und Erkennen mittels (i) der ermittelten Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug, (ii) der ermittelten Position des Objekts relativ zum Fahrzeug sowie (iii) der
Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs ob eine Absolutbewegung des Objektes im ruhenden Bezugssystem vorliegt. Das trilaterationsberuhende Ermitteln der Position des Objekts relativ zum Fahrzeug basiert in der Regel auf Messungen, die mittels mehrerer der Sensoren durchgeführt wurden. Es ist jedoch auch möglich die Messung
nacheinander mit nur einem Sensor durchzuführen, so dieser eine wohldefinierte Bewegung durchführt.
Grundidee der Erfindung ist es, aus der RADAR-Technik (RADAR: radio detection and ranging) bekannte Verknüpfungen von Messinformationen an die hier verwendete Ultraschall-Technik anzupassen sowie RADAR-analoge Signale zu generieren, sodass das Kombinieren von Messungen Informationen über die Bewegung/Geschwindigkeit des Objekts im ruhenden Bezugssystem, also die
Absolutbewegung/Absolutgeschwindigkeit, liefert. Dabei ergeben sich einige
messtechnische Unterschiede zwischen RADAR- und Ultraschall-Messungen, obwohl beide Messungen Laufzeitmessungen sind.
Durch die genannten Maßnahmen ist es zumindest möglich anzugeben, ob sich das Objekt im ruhenden Bezugssystem (also absolut) bewegt oder nicht. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird zur Ermitteln der Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug aus den Messungen ein zum Doppier- Effekt analoges Signal gebildet. Anders als beim RADAR ergibt sich ein entsprechendes Signal über die Laufzeitmessung mittels Ultraschall nicht unmittelbar. Ein entsprechendes Signal kann jedoch durch zeitliche Ableitung des Ergebnisses von Abstandsmessungen generiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die jeweilige Ermittlung einer Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug zwei nacheinander durchgeführte Messungen eines Sensors eingehen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich die jeweilige Ermittlung der Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug durch Bildung eines Differenzenquotienten ergibt.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ermittlung der jeweiligen Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug mittels eines Signalwegfilters (SGWF: Signal way filter) oder sonstigen Trackers durchgeführt wird. Aus dem Signalwegfilter (SGWF) ergibt sich ein Doppler-Signal, also die Ableitung der Distanz Sensor-Objekt d über die Zeit t, des Signalwegs. Der Signalwegfilter ist ein Tracker, der Signalwege zwischen Messungen verknüpft und damit die Geschwindigkeit entweder mit einem Kaiman-ähnlichen Tracker oder einfach über den Differenzenquotienten (v = Ad/ At) berechnet.
Tracker sind aus dem Bereich der Radarsysteme (zum Beispiel bei der Flugsicherung) bekannt. Dort setzen die Tracker einzelne Positionsmeldungen des Radars („plots") zu kompletten Bewegungsspuren („tracks") zusammen und ermöglichen es damit, das Verhalten und die Bewegungsmuster der beobachteten Objekte zu erkennen. Die Trackersoftware nutzt zum Aufbau der Spuren mathematische Schätzmodelle, die es ermöglichen, die Zuordnung eines Plots zu einer Spur mit geringerer Verzögerung (Latenzzeit), unter Berücksichtigung von systemischen Ungenauigkeiten und zufälligen Messfehlern, durchzuführen. Typischerweise bauen diese Modelle auf einfachen Beobachtungen der Bewegung der Objekte auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das
trilaterationsberuhende Ermitteln der Position des Objekts relativ zum Fahrzeug mittels sogenannter Merkmalsextraktion durchgeführt. Ein entsprechendes numerisches Tool ist im Zusammenhang mit der Signalverarbeitung von Ultraschall-Signalen als UFEX (Ultrasonic feature extraction) bekannt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Erkennen der Absolutbewegung des Objektes im ruhenden Bezugssystem das Ermitteln zumindest eines Geschwindigkeitsvektors der Geschwindigkeit des Objektes einschließt. Ist das Objekt dynamisch, so wird auch dessen Geschwindigkeit im ruhenden Bezugssystem, also die Absolutgeschwindigkeit, ermittelt.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung des vorgenannten Verfahrens ist vorgesehen, dass es zur Abschätzung der weiteren Bewegung des Objekts durch ein Fahrerassistenzsystem verwendet wird. Das Fahrerassistenzsystem ist bevorzugt ein Fahrerassistenzsystem zur Realisierung einer Einparkhilfe, also ein Parkassistenzsystem oder ein Fahrerassistenzsystem mit Parkassistenzmodul.
Bei dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt ist vorgesehen, dass dieses Programmteile umfasst, die in einem Prozessor einer computerbasierten
Auswerteeinheit geladen zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Sensorsystem zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes im ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels an einem Fahrzeug fahrzeugfest montierbarer systemeigener Ultraschall-Sensoren ist vorgesehen, dass dieses System weiterhin eine computerbasierte Auswerteeinheit umfasst, die zur Durchführung der folgenden Schritte eingerichtet ist: (i) Ermitteln der Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug basierend auf einer mittels zumindest eines der Sensoren durchgeführten Messung, (ii) trilaterationsberuhendes Ermitteln einer Position des Objekts relativ zum Fahrzeug basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren durchgeführten Messungen und (iii) Erkennen mittels der ermittelten Geschwindigkeit des Objekts relativ zum Fahrzeug, der ermittelten Position des Objekts relativ zum Fahrzeug sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs, ob eine Absolutbewegung des Objektes im ruhenden Bezugssystem vorliegt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das System eingerichtet, das vorstehend genannte Verfahren durchzuführen. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren diskutierten optionalen Merkmale ergeben sich analog auch für das System.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Szene mit einem einen Sensor aufweisenden
Fahrzeug und einem Objekt,
Fig. 2 Szenen einer Trilaterations-Messung mit zwei Sensoren und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum
Erkennen einer Absolutbewegung des Objektes im ruhenden Bezugssystem.
In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 10 dargestellt. Das hier dargestellte Fahrzeug 10 ist ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenkraftwagen (PKW). Zur Charakterisierung der Position eines solchen Fahrzeugs im ruhenden Bezugssystem (beziehungsweise„über Boden") - also die Absolutposition - wird oftmals die Hinterachse 12 des Fahrzeugs 10 herangezogen, die hier in der schematischen Darstellung der Fig. 1 einfach als gestrichelte Linie dargestellt ist. In vielen Fällen hat ein solches Fahrzeug 10 ein Sensorsystem 14 mit mehreren Ultraschallsensoren 16, wobei hier nur einer dieses Sensoren 16 dargestellt ist. Der Sensor 16 ist dabei zur Detektion von Objekten 18 in einem Umgebungsbereich des Fahrzeugs 10, dem
Detektionsbereich des Sensors 16, eingerichtet. In dem Umgebungsbereich befindet sich in der in Fig. 1 gezeigten Situation ein Objekt 18. Wird das Objekt 18 vom Sensor 16 erfasst, so ergibt sich ein Reflexionsbereich 20 des Objekts, der das Sensorsignal zum Sensor 16 zurück reflektiert. Sowohl das Fahrzeug 10 als auch das Objekt 18 können im ruhenden Bezugssystem ruhen oder sich im ruhenden Bezugssystem bewegen, also eine von Null verschiedene Geschwindigkeit im ruhenden Bezugssystem (Absolutgeschwindigkeit) aufweisen. In der folgenden Betrachtung soll der Reflexionsbereich 1 8 beziehungsweise das gesamte Objekt 1 8 von dem (Reflexions- ) Punkt P repräsentiert werden.
Ziel ist ein Erkennen der Absolutbewegung des Objekts 18 im ruhenden Bezugssystem. Dazu wird - analog zum Vorgehen bei einer RADAR-Messung (RADAR: radio detection and ranging) - von der relativen Signalgeschwindigkeit auf die Geschwindigkeit des Objekts 1 8 im ruhenden Bezugssystem geschlossen.
Wie beim RADAR können aus den empfangenen, vom Objekt 1 8 reflektierten Signalen unter anderem die folgenden Informationen gewonnen werden:
(a) der Winkel bzw. die Richtung zum Objekt 1 8,
(b) die Entfernung zum Objekt 1 8 (aus der Zeitverschiebung zwischen Senden und Empfangen, entsprechend der Signalgeschwindigkeit) ,
(c) die Relativbewegung zwischen Sensor 1 6 und Objekt 1 8, welche durch den Doppier- Effekt aus der Verschiebung der Frequenz des reflektierten Signals berechnet werden kann, wobei das Aneinanderreihen einzelner Messungen die Wegstrecke und die Absolutgeschwindigkeit des Objektes 18 liefert.
Folgende Größen gehen bei der Betrachtung ein : die Fahrzeuggeschwindigkeit v des Fahrzeugs 10, die Fahrzeugposition (x, y, Θ) des Fahrzeugs 10, die Sensorposition des Sensors 1 6 in Polarkoordinaten (r, a), der Punkt P des Reflexionsbereichs/Objekts im ruhenden Bezugssystem (xP, yP), die über eine Messung mittels des Sensors 16 ermittelte relative Geschwindigkeit pSp des Objekts 18 beziehungsweise des Reflexionsbereichs 20 des Objekts 18, repräsentiert durch den Punkt P.
Für den Sensor 1 6 ergeben sich die folgenden Kenngrößen im ruhenden Bezugssystem:
Die Sensorposition des Sensors 1 6 im ruhenden Bezugssystem ist in Vektordarstellung : r xs = x + rcos{ + e
Figure imgf000008_0001
Dementsprechend ist die Sensorgeschwindigkeit des Sensors 16 im ruhenden Bezugssystem in Vektordarstellung:
Figure imgf000009_0001
Der Einheitsvektor zwischen Sensor 16 und Punkt P des Objekts 18 ist:
Figure imgf000009_0002
\ yp ys
Die Geschwindigkeit t^ des Punktes P im ruhenden Bezugssystem (absolute Geschwindigkeit) ergibt sich dann wie folgt:
Wenn t^p die Geschwindigkeit des Punkts P im ruhenden Bezugssystem ist, so ist die relative Geschwindigkeit des Punkts P bezüglich des Sensors 16 Vsp = ?p - ?s .
Die über einen Signalwegfilter (SGWF: Signal Way Filter) ermittelte relative Geschwindigkeit des Punkts P bezüglich des Fahrzeugs 10 beziehungsweise messenden Sensors 16 ist
Figure imgf000009_0003
und die gemessene/ermittelte Komponente der Geschwindigkeit des Punkts P ist: p SP P rSsPp + ' ys SP
Wenn der Absolutbetrag des Skalarprodukts ?p - lsp kleiner als ein Grenzwert G ist ( ||i - ^SP| < G ), so ist der Punkt P statisch, bewegt sich also nicht im ruhenden Bezugssystem. Anderenfalls, also wenn ;p - iisp > G , ist der Punkt P dynamisch und bewegt sich somit im ruhenden Bezugssystem. Der Geschwindigkeitsvektor der Geschwindigkeit des Punktes P lautet dann: Im Folgenden wird die ermittelte absolute Geschwindigkeit des Punktes P als t*P gekennzeichnet. Wird nur der Signalweg eines Sensors 16 per Signalwegfilter SGWF gefiltert, so ergibt sich die angenommene absolute Geschwindigkeit des Punkts P auch nur aus diesem Signalweg.
Werden zwei Sensoren 16 genutzt und entsprechend zwei Signalwege gefiltert, so ergibt sich die angenommene absolute Geschwindigkeit aus einer Mittelung gemäß
Wobei v*P,i die absolute Geschwindigkeit gemäß erstem Signalweg ausgehend von einem ersten Sensor 16 und v*P,2 die absolute Geschwindigkeit gemäß zweitem
Signalweg ausgehend von einem zweiten Sensor 16 ist. Wird kein Signalweg gefiltert, so ist die angenommene absolute Geschwindigkeit unbekannt.
Das gleiche Vorgehen ergibt sich auch für die Merkmale des Objekts (hier die
Reflexionsfläche 20 beziehungsweise Punkt P). Da zumindest ein Signalweg gefiltert wird, ist t*P immer ermittelbar.
Die Fig. 2 illustriert die wesentlichen Aspekte der sogenannten Signalwegfilterung mittels Signalwegfilter SGWF.
Die in Fig. 2 dargestellte Geometrie entspricht gleichzeitig der Geometrie einer
Trilaterations-Messung mittels zweier Sensoren 16. Solche Trilaterations-Messungen können beispielsweise zur Ermitteln der Position xP, yP des Objekts 18 relativ zum Fahrzeug 10 beziehungsweise eines entsprechenden Einheitsvektor zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Punkt P des Objekts 18 genutzt werden.
Das UFEX-Tool (UFEX: Ultrasonic feature extraction) besitzt kein Bezug zum
Koordinatensystem im ruhenden Bezugssystem. Daher wird die absolute
Geschwindigkeit v* P der digitalen Karte (engl. : map) im Fahrzeug-Koordinatensystem übergeben. In diesem System kann sie zunächst auch gespeichert werden, muss dann jedoch in das Koordinatensystem des ruhenden Bezugssystems übertragen werden. Die digitale Karte (map) trifft anhand des bereits erwähnten Kriteriums, ob das
Skalarprodukt llv* Pll kleiner als der Parameter G ist oder nicht, die Entscheidung, ob das Objekt 18 statisch oder dynamisch ist. Das UFEX-Tool liefert lediglich den Vektor v* P.
Wenn der Signalwegfilter ohne Kaiman-Filter nachverfolgt, kann die relative
Geschwindigkeit schwanken. Dies kann jedoch durch Filterung mittels eines Alpha-Beta- Filters stabilisiert werden. Entsprechende Filter sind für Signalwegfilter beziehungsweise Tracker bekannt.
Die Fig. 3 zeigt schließlich ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Erkennen einer Absolutbewegung des Objektes 18 im ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels mehrerer an dem Fahrzeug 10 montierter Ultraschall- Sensoren 16, mit den Schritten S1 - S3:
Schritt 1 (Block S1 ): Ermitteln der Geschwindigkeit pSp des Objekts 18 relativ zum Fahrzeug 10 basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren 16 durchgeführten Messungen mittels eines Signalwegfilters (SGWF: Signal way filter),
Schritt 2 (Block S2): trilaterationsberuhendes Ermitteln der Position xP, yP des Objekts 18 relativ zum Fahrzeug 10 basierend auf mittels mehrerer Sensoren 16 durchgeführten Messungen mittels sogenannter Ultraschall-Merkmalsextraktion (UFEX: Ultrasonic feature extraction) und
Schritt 3 (Block S3): Erkennen über (a) die ermittelte Geschwindigkeit pSp des Objekts 18 relativ zum Fahrzeug 10, (b) die ermittelte Position des Objekts 18 relativ zum Fahrzeug 10 sowie (c) der Fahrzeuggeschwindigkeit vs des Fahrzeugs 10 ob eine Absolutbewegung des Objektes 18 im ruhenden Bezugssystem vorliegt.
So sich eine Absolutbewegung des Objektes 18 im ruhenden Bezugssystem ermitteln lässt, kann anschließend die Absolutgeschwindigkeit des Objekts 18 oder zumindest ein Geschwindigkeitsvektors dieser Geschwindigkeit im ruhenden Bezugssystem ermittelt werden.
Im Folgenden soll das Vorgehen noch einmal mit anderen Worten beschrieben werden: Aus dem Signalwegfilter (SGWF) ergibt sich ein Doppler-Signal, also die Ableitung der Distanz d Sensor-Objekt über die Zeit t, des Signalwegs bekannt. Der Signalwegfilter ist ein Tracker, der Signalwege zwischen Messungen verknüpft und damit die
Geschwindigkeit entweder mit einem Kaiman-ähnlichen Tracker oder einfach über den Differenzenquotienten (v = Ad/ At) berechnet.
Die Position des Reflexionspunktes P auf dem Kreis oder der Ellipse jeder gemessenen Distanz ist unbekannt. Es kann jedoch durch die Suche nach Tangenten oder
Kreuzungen zwischen Signalwegen abgeleitet werden. Dies geschieht in der Ultraschall- Feature-Extraktion (UFEX). Ein solches Vorgehen ist aus dem Stand der Technik bekannt.
Auf die Tools SGWF und UFEX bezogene Idee der Erfindung ist es, die
Relativgeschwindigkeitsinformation von SGWF mit der Position des Merkmals in UFEX zu kombinieren, um die Komponente der absoluten Geschwindigkeit des Punktes P über Boden auf der Achse Reflexionspunkt-Sensor zu berechnen.
Das Wissen über die absolute Geschwindigkeit des Reflexionspunktes P im ruhenden Bezugssystem (beziehungsweise über dem Boden) ermöglicht eine statische und dynamische Klassifizierung im ruhenden Bezugssystem, was es im Weiteren ermöglicht, die entsprechenden Objekte 18 als dynamisch anzunehmen, anstatt sie nur statisch zu betrachten.
Bezugszeichenliste
Fahrzeug 10
Hinterachse 12
Sensorsystem 14
Ultraschallsensor 16
Objekt 18
Reflexionsbereich 20
Punkt P
Polarkoordinaten (Radius Azimut) r, α kartesische Koordinaten Fahrzeug x, y, Θ kartesische Koordinaten Punkt xP, yP erste gemessene Geschwindigkeit des Punkts vP * ! zweite gemessene Geschwindigkeit des Punkts vP * 2 gemittelte gemessene Geschwindigkeit des Punkts vP *
Schritt 1 S1
Schritt 2 S2
Schritt 3 S3

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes (18) im
ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels an einem Fahrzeug (10) fahrzeugfest montierter Ultraschall-Sensoren (16), mit den folgenden Schritten:
Ermitteln der Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren (16) durchgeführten Messungen (S1 ),
- trilaterationsberuhendes Ermitteln einer Position (xP, yP) des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren (16) durchgeführten Messungen (S2) und
Erkennen mittels
der ermittelten Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum
Fahrzeug (10),
der ermittelten Position des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) sowie
der Fahrzeuggeschwindigkeit vs des Fahrzeugs (10) ob eine Absolutbewegung des Objektes (18) im ruhenden Bezugssystem vorliegt (S3).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermitteln der Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) aus den
Messungen ein zum Doppler-Effekt analoges Signal gebildet wird.
3. Verfahren, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die jeweilige Ermittlung einer Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) zwei nacheinander durchgeführte Messungen eines Sensors (16) eingehen.
4. Verfahren, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die jeweilige Ermittlung der Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) durch Bildung eines Differenzenquotienten ergibt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der jeweiligen Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) mittels eines sogenannten Signalwegfilters oder eines sonstigen Trackers durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das trilaterationsberuhende Ermitteln der Position (xP, yP) des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) mittels sogenannter Merkmalsextraktion durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennen der Absolutbewegung des Objektes (18) im ruhenden Bezugssystem das Ermitteln zumindest eines Geschwindigkeitsvektors der Geschwindigkeit des Objektes (18) einschließt.
8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Abschätzung der weiteren Bewegung dieses Objekts (18) durch ein Fahrerassistenzsystem.
9. Computerprogrammprodukt umfassend Programmteile, die in einem Prozessor einer computerbasierten Auswerteeinheit geladen zur Durchführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingerichtet sind.
10. Sensorsystem (14) zum Erkennen einer Absolutbewegung eines Objektes (18) im ruhenden Bezugssystem durch Messungen mittels an einem Fahrzeug (10) fahrzeugfest montierbarer systemeigener Ultraschall-Sensoren (16), mit einer computerbasierten Auswerteeinheit, eingerichtet zur Durchführung der folgenden Schritte:
Ermitteln der Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) basierend auf einer mittels zumindest eines der Sensoren (16) durchgeführten Messung,
- trilaterationsberuhendes Ermitteln einer Position (xP, yP) des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) basierend auf mittels zumindest eines der Sensoren (16) durchgeführten Messungen und
Erkennen mittels der ermittelten Geschwindigkeit pSp des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10),
der ermittelten Position des Objekts (18) relativ zum Fahrzeug (10) sowie
der Fahrzeuggeschwindigkeit vs des Fahrzeugs (10)
ob eine Absolutbewegung des Objektes (18) im ruhenden Bezugssystem vorliegt.
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