WO2024083779A1 - Verfahren zum ermitteln einer blindheit eines ultraschallsensors eines ultraschallsystems und ultraschallsystem - Google Patents

Verfahren zum ermitteln einer blindheit eines ultraschallsensors eines ultraschallsystems und ultraschallsystem Download PDF

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Albrecht Klotz
Daniel Lorincz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a blindness of an ultrasonic sensor of an ultrasonic system and an ultrasonic system, in particular an ultrasonic system for a vehicle.
  • Ultrasonic systems for vehicles are known from the state of the art, which are used, for example, to provide parking and/or maneuvering functions for vehicles. Due to contamination and/or precipitation in the field of view of ultrasonic sensors of the ultrasonic systems, it is possible that the detection performance of the ultrasonic sensors deteriorates or that the ultrasonic sensors become completely blind to their surroundings.
  • ultrasound systems usually have a blindness detection function.
  • blindness detection of ultrasound sensors was mainly based on sensor ringing and/or the presence of echoes with temporarily increased sensitivity (reduction of the sensor characteristic curve) and/or an evaluation of crosstalk signals between sensors.
  • the impedance of a sensor transducer is often determined alternatively or additionally during measurement and compared with a reference value. Changes in the impedance characteristic are interpreted as potential contamination adhering to a membrane of the ultrasound sensors. For loose deposits on the membrane (e.g. snow) that do not lead to an impedance change but to To detect blindness, a relative comparison of ground echoes (diffuse reflections generated by a ground area in the vicinity of the vehicle, also known as ground clutter) with corresponding direct echoes from the respective ultrasonic sensors is often used. Significant reductions in ground clutter, based on a predefined expected value, are interpreted as potential sensor blindness.
  • a method for determining blindness of an ultrasonic sensor of an ultrasonic system is proposed, wherein the method can be used particularly advantageously in connection with an ultrasonic system for a vehicle.
  • a vehicle is, for example, a road vehicle (e.g. motorcycle, car, van, truck) or a rail vehicle.
  • the method according to the invention is described below in connection with use in such a vehicle, without being restricted to such an area of use.
  • the method according to the invention can be carried out, for example, on the basis of an evaluation unit which is set up to execute a computer program implementing the method.
  • the evaluation unit is, for example, a component of an ultrasound control unit of the ultrasound system, which is advantageously connected to all ultrasound sensors of the ultrasound system via information technology.
  • the evaluation unit is enabled to send measurement requests to all or some of the ultrasound sensors of the ultrasound system and/or to receive measurement signals from the respective ultrasound sensors in order to process them further.
  • This does not explicitly exclude parts of the method according to the invention from being carried out by the ultrasound sensors themselves, or from one or more of the ultrasound sensors completely taking over the task of central evaluation of measurement signals, etc.
  • an ultrasonic signal is emitted by means of a first ultrasonic sensor of the ultrasonic system into an environment of the first ultrasonic sensor.
  • the first An ultrasonic sensor is, for example, an ultrasonic sensor arranged in the front area of a vehicle, which is directed forward in the direction of travel (i.e. in the main direction of travel of the vehicle, i.e. in the forward direction) of the vehicle, whereby any arrangement positions deviating from this (e.g. in the rear area, on one side of the vehicle, etc.) are also possible.
  • the transmission of the ultrasonic signal is initiated, for example, on the basis of a request by the evaluation unit. Alternatively or additionally, the transmission of the ultrasonic signal takes place on the basis of a predefined transmission pattern by the first ultrasonic sensor itself.
  • the first ultrasonic sensor In a second step of the method according to the invention, the first ultrasonic sensor generates a first measurement signal which represents first ground echoes (also called “ground clutter”) of the transmitted ultrasonic signal received by the first ultrasonic sensor.
  • Ground echoes are to be understood as those diffuse components of the transmitted ultrasonic signal which are predominantly generated by scattering of the ultrasonic signal on a ground surface in the vicinity of the ultrasonic system and are thus reflected back to one or more ultrasonic sensors of the ultrasonic system.
  • Typical, but not restrictive, distances at which ground echoes are generated are, for example, in a range of 0.5 m to 2 m or even beyond. These distances depend, among other things, on the installation position of the ultrasonic sensor, its vertical opening angle, etc.
  • the first measurement signal prefferably has a large number of temporally successive measurement values which, for example, represent sample values which were recorded within a recording period in which ground echoes are to be expected after the corresponding ultrasonic signal is transmitted.
  • the first measurement signal can have one or more representative measurement values that were calculated from the large number of samples of such a recording period.
  • the measurement signal can have a single measurement value that represents an integration of the individual samples of the recording period.
  • any other suitable calculations of individual samples are conceivable.
  • a second measurement signal is generated by means of a second ultrasonic sensor of the ultrasonic system. generated, which represents second ground echoes of the ultrasonic signal transmitted by the first ultrasonic sensor received by the second ultrasonic sensor.
  • These second ground echoes are also called cross echoes, since they are generated by the transmission signal of the neighboring first ultrasonic sensor and not by the second ultrasonic sensor's own transmission signal.
  • the second ultrasonic sensor is arranged in an environment of the first ultrasonic sensor in which sufficient detection of ground echoes generated by the ultrasonic signal of the first ultrasonic sensor is possible.
  • the fields of view of the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor must have a sufficiently high overlap in order to achieve reliable results using the method. Accordingly, it does not matter whether the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor are immediately adjacent ultrasonic sensors, or whether they are ultrasonic sensors between which one or more further ultrasonic sensors are arranged, as long as a respective cross echo reception is ensured by the ultrasonic sensors involved. Under these conditions, the ultrasonic sensors can be arranged in any way (for example, vertically and/or horizontally and/or offset from one another in terms of depth).
  • the second measurement signal is preferably generated in the same way as the first measurement signal, which is why reference is made to the above explanations regarding the first measurement signal.
  • the first measurement signal and the second measurement signal are standardized in order to establish comparability between the measurement signals and/or to quantify a degree of blindness of respective ultrasonic sensors.
  • the standardization is preferably carried out in such a way that the first measurement signal and the second measurement signal have a very high degree of similarity after standardization in a case in which the field of view of the two ultrasonic sensors is not impaired by contamination or the like (i.e. in a case in which there is no contamination-related attenuation of the received ground echoes).
  • blindness of the first ultrasonic sensor and/or the second ultrasonic sensor is determined by comparing the first measurement signal with the second measurement signal. This is made possible by the fact that the measurement signals or the respective measured values of the measurement signals in the non-blind or visually impaired state of the ultrasonic sensors are highly similar to one another due to the standardization and thus blindness can be identified if one measurement signal has significant deviations from the other measurement signal. Significant deviations exist, for example, if an amount of a difference between the first measurement signal and the second measurement signal exceeds a predefined blindness threshold value.
  • the method according to the invention can also be used advantageously when several ultrasonic sensors of the ultrasonic system are set up to simultaneously emit ultrasonic signals that can be distinguished from one another.
  • the method according to the invention is preferably carried out several times (e.g. in parallel and/or quasi-parallel), with different ultrasonic sensors being considered as the first ultrasonic sensor according to the method.
  • the ability to distinguish ultrasonic signals emitted simultaneously by several transmitters can be ensured, among other things, on the basis of a code multiplexing method and/or a frequency multiplexing method.
  • the present invention also offers the advantage of particularly rapid detection of an existing blindness, whereby downstream systems (e.g. driver assistance systems and/or autonomous driving systems, etc.) of the vehicle can initiate measures to deal with an existing blindness at an appropriately early stage. This increases safety when operating the vehicle, among other things.
  • downstream systems e.g. driver assistance systems and/or autonomous driving systems, etc.
  • a further advantage of the method according to the invention is that the standardization of the measurement signals results in the result of the method being largely independent of the respective ground or road surface properties.
  • deviations in the respective alignments of the first and second ultrasonic sensors i.e. deviations in the respective radiation and/or reception angles
  • respective arrangement positions e.g. height deviations on the vehicle, etc.
  • deviations in the respective geometric attenuations and/or sound paths of the ultrasonic sensors are compensated by the standardization.
  • the ultrasonic signal emitted by the first ultrasonic sensor passes through potentially existing contamination on the first ultrasonic sensor twice (when sending and receiving the ground echoes of the ultrasonic signal) and thus experiences greater attenuation than the ground echoes received in the second ultrasonic sensor.
  • deviations in technical properties e.g. due to manufacturing tolerances of identical sensors and/or due to the use of differently designed sensors and/or different transfer functions of the ultrasonic sensors, etc.
  • a degree of blindness and/or transmissivity ie, a degree of permeability of ultrasonic signals from the ultrasonic sensor into an environment of the ultrasonic sensor or vice versa
  • a degree of permeability of ultrasonic signals from the ultrasonic sensor into an environment of the ultrasonic sensor or vice versa is quantified by normalizing the signal values represented by the measurement signals to the signal values of the ultrasonic sensor which emitted the ultrasonic signal and/or the amount has the highest signal value within the measurement signal.
  • the influence of different road surface properties and/or other influences that essentially act uniformly on the different ultrasonic sensors can be at least partially eliminated, whereby a degree of blindness and/or transmissivity can be determined directly and with high reliability on the basis of the resulting signal values.
  • a range of the respective ultrasonic sensors is determined and/or a graded error handling and/or system degradation is carried out.
  • a graded error handling and/or system degradation is carried out depending on the determined degree of blindness and/or transmissivity.
  • the method according to the invention is preferably carried out with the additional inclusion of at least one third measurement signal from at least one third ultrasonic sensor, wherein a field of view of the third ultrasonic sensor has a sufficient overlap with the field of view of the first and/or the second ultrasonic sensor.
  • the third measurement signal is preferably processed in a similar way to the processing of the first and second measurement signals, so that a comparison between the first, second and third measurement signals is possible in order to determine on the basis of this a blindness of the ultrasonic sensors involved.
  • the first, second and third ultrasonic sensors are arranged, for example, at predefined distances from one another in the area of a front apron of a vehicle.
  • the method according to the invention is also preferably carried out on the basis of further ultrasonic sensors, the measurement signals of which are also included in the result of the method.
  • the method is only carried out and/or a result of the method is only classified as reliable if interference signals contained in the ground echoes are below a predefined threshold value, the interference signals being caused in particular by noise and/or by direct echoes from objects in the vicinity of the ultrasonic sensors that are in the distance range of the ground echoes.
  • This can be achieved, for example, by determining a number and/or a respective height of direct echoes in the distance range of the ground echoes and comparing these with corresponding threshold values.
  • the method is only carried out and/or a result of the method is only classified as reliable if predefined expected values for direct echoes received in addition to the ground echoes (preferably direct echoes that are outside the ground echo range) are met and/or the result has been successfully checked for plausibility using at least one further measurement signal from at least one further ultrasonic sensor.
  • the expected values with regard to the direct echoes relate, for example, to a certain minimum number and/or a certain distance at which direct echoes are typically generated in the vicinity of the ultrasound system.
  • the plausibility check using at least one further ultrasonic sensor can be carried out particularly advantageously using one or more ultrasonic sensors whose field of view does not overlap with the first and second (and possibly third or further) ultrasonic sensors.
  • these ultrasonic sensors used to check the plausibility of the method are arranged in a rear area of the vehicle with an orientation against the direction of travel, while the first and second ultrasonic sensors, etc. are arranged in a front area of the vehicle with an orientation in the direction of travel.
  • the result of the method is checked for plausibility and/or calculated using a result of a different method for blindness detection, in which an impedance of a respective transducer of the respective ultrasonic sensors and/or a ratio of ground echoes to direct echoes of the respective ultrasonic sensors is determined.
  • two different methods are preferably implemented according to methods known from the prior art, which are carried out in parallel to the method according to the invention.
  • the blindness of the respective ultrasonic sensors is determined on the basis of multiple measurements by the ultrasonic sensors (i.e., multiple measurements using the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor in the respective process steps), the respective results of which are offset against each other.
  • An overall result can be calculated from the respective individual results, for example, by a majority decision. This allows individual incorrect measurements and/or measurements under unfavorable boundary conditions to be filtered out, so that a correspondingly more robust overall result is achieved. This can also be applied in particular to the determined degree of existing blindness and/or transmissivity.
  • Unfavorable boundary conditions that can be compensated for in this way are, for example, uneven floor coverings, which can generate uneven ground echoes for different ultrasonic sensors and/or puddles on the road, which only influence part of the ground echoes of the ultrasonic sensors involved, etc.
  • the method according to the invention is carried out several times, while the assignment of which of the ultrasonic sensors of the ultrasonic system takes over the function of the transmitting ultrasonic sensor is carried out during the multiple execution of the method according to a predefined Transmission pattern is adjusted.
  • a "rotation process" for transmitting the ultrasonic signal the reliability of the process can be further increased, since potentially unfavorable transmission/reception constellations can be detected and/or compensated for in this way when certain transmitters and receivers are specified.
  • an ultrasound system in particular an ultrasound system for a vehicle, which has at least one first ultrasound sensor, at least one second ultrasound sensor and an evaluation unit.
  • the evaluation unit is designed, for example, as an ASIC, FPGA, processor, digital signal processor, microcontroller, or similar, and is advantageously a component of a central ultrasound control unit or an independent component.
  • the first ultrasound sensor is set up to emit an ultrasound signal into an environment of the first ultrasound sensor and to generate a first measurement signal that represents first ground echoes of the emitted ultrasound signal received by the first sensor.
  • the second ultrasound sensor is set up to generate a second measurement signal that represents second ground echoes of the emitted ultrasound signal received by the second sensor of the ultrasound system.
  • the evaluation unit is set up to standardize the first measurement signal and the second measurement signal and to determine a blindness of the first ultrasound sensor and/or the second ultrasound sensor by comparing the first measurement signal with the second measurement signal.
  • Figure 1 is a flow chart of an embodiment of a method according to the invention for determining a blindness of an ultrasonic sensor of an ultrasonic system
  • Figure 2 is a schematic view of an ultrasound system according to the invention in connection with a vehicle.
  • FIG. 1 shows a flow chart of an embodiment of a method according to the invention for determining blindness of an ultrasonic sensor of an ultrasonic system.
  • the ultrasonic system here is, by way of example, an ultrasonic system for a vehicle which is used for detecting the environment of the vehicle.
  • step 100 the method begins with the execution of step 100, in which an ultrasonic signal is emitted into an environment of the first ultrasonic sensor by means of a first ultrasonic sensor of the ultrasonic system.
  • a first measurement signal is generated by the first ultrasonic sensor, which represents first ground echoes of the emitted ultrasonic signal received by the first ultrasonic sensor.
  • a second measurement signal is generated by a second ultrasonic sensor of the ultrasonic system, which second measurement signal represents second ground echoes of the emitted ultrasonic signal received by the second ultrasonic sensor of the ultrasonic system.
  • the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor are each arranged in a front area of the vehicle and their respective fields of view, which are both aligned in the direction of travel of the vehicle, have a predefined overlap so that ultrasonic signals emitted by one of the ultrasonic sensors can be received proportionately by the other ultrasonic sensor in the form of echoes of the ultrasonic signals.
  • step 350 of the method according to the invention it is checked whether interference signals contained in the respective ground echoes are below a predefined threshold value, wherein the interference signals are caused by noise and/or by direct echoes located in the distance range of the ground echoes.
  • the interference signals reach or exceed the threshold value, the current run of the method in the end node 800 is terminated, since the required reliability of the method according to the invention cannot be ensured due to the level of the interference signals.
  • the first measurement signal and the second measurement signal are standardized in step 400 of the method according to the invention.
  • the standardization compensates for different alignments, arrangement positions, geometric attenuations, sound paths and technical properties of the first ultrasonic sensor and the second ultrasonic sensor in order to make the first measurement signal and the second measurement signal comparable.
  • the two measurement signals are further standardized by standardizing the signal values represented by the measurement signals to the signal values of the ultrasonic sensor that has the highest signal value in terms of magnitude within the measurement signal.
  • This makes it possible to quantify the blindness of the ultrasonic sensors that is to be determined subsequently, since the further standardization enables the measurement signals to be evaluated independently of environmental conditions.
  • environmental conditions are in particular different surface properties of a vehicle's roadway, which can lead to different characteristics of the ground echoes.
  • the magnitude of the respective signal values lies between values of zero and one after standardization.
  • a blindness of the first ultrasonic sensor and/or the second ultrasonic sensor is determined by comparing the first measurement signal with the second measurement signal.
  • a signal value with the highest magnitude in the first measurement signal corresponds to a value of one and a signal value with the highest magnitude in the second measurement signal corresponds to a value of 0.5
  • an existing blindness is determined for the second ultrasonic sensor, which is represented by a 50% transmissivity of the second ultrasonic sensor when receiving the ultrasonic signal.
  • step 550 of the method according to the invention the above result with respect to the transmissivity of the second ultrasonic sensor is checked for plausibility by means of a conventional method in which impedances of the transducers of the respective ultrasonic sensors are determined and evaluated.
  • step 600 of the method according to the invention it is checked whether the plausibility check of the blindness of the second ultrasonic sensor based on the impedance evaluation was successful.
  • a counter which counts a multiple execution of the blindness determination according to the invention has reached a predefined end value, which here corresponds to a value of three.
  • step 100 In case the current counter value has not yet reached the predefined end value, the process continues in step 100.
  • step 550 the overall result for determining the blindness of the ultrasonic sensors in the vehicle is output in step 700 of the method according to the invention.
  • the overall result is used here, for example, to determine the current range of the respective ultrasonic sensors based on the current transmissivity of the respective ultrasonic sensors. Since the second ultrasonic sensor has a reduced transmissivity of 50%, a correspondingly lower range is determined for the second ultrasonic sensor than for the first ultrasonic sensor.
  • the method according to the invention is carried out in successive runs such that the function of the transmitting ultrasonic sensor is varied in accordance with a predefined transmission pattern.
  • Figure 2 shows a schematic view of an ultrasound system according to the invention in connection with a vehicle.
  • the ultrasonic system has a first ultrasonic sensor 10, a second ultrasonic sensor 20 and a third ultrasonic sensor 25, each of which is arranged in a front area of the vehicle with overlapping fields of view.
  • the ultrasonic system has a fourth ultrasonic sensor 27, a fifth ultrasonic sensor 28 and a sixth ultrasonic sensor 29, which are each arranged in the rear area of the vehicle with overlapping fields of view.
  • All ultrasonic sensors 10, 20, 25, 27, 28, 29 are connected in terms of information technology to an evaluation unit 50 designed as an ASIC, which represents a central component of the ultrasonic system.
  • ultrasonic sensors can vary as desired and that it is particularly advantageous to use, for example, six front ultrasonic sensors and/or six rear ultrasonic sensors.
  • the evaluation unit 50 carries out the method according to the invention described above, wherein the first ultrasonic sensor 10 emits an ultrasonic signal 30 which is scattered in different directions when it hits the roadway 60.
  • the dashed line in Figure 1 represents a distance to the ultrasonic sensors 10, 20, 25 from which a particularly high proportion of ground echoes 40, 45, 47 is to be expected. It is understood that ground echoes 40, 45, 47 can also be received from shorter distances and/or longer distances.
  • Respective scattered portions of the ultrasonic signal 30 are reflected back to the respective ultrasonic sensors 20, 25, 27 in the form of first ground echoes 40, second ground echoes 45 and third ground echoes 47.
  • the second ground echo 45 is received with a correspondingly higher attenuation in the second ultrasonic sensor 20 than the ground echoes 45, 47 in the respective other ultrasonic sensors 10, 25.
  • a degree of blindness of the second ultrasonic sensor 20 is determined by means of the evaluation unit 50.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors (10, 20) eines Ultraschallsystems und ein Ultraschallsystem, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt zum Aussenden eines Ultraschallsignals (30) mittels eines ersten Ultraschallsensors (10) des Ultraschallsystems in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors (10), einen zweiten Schritt zum Erzeugen eines ersten Messsignals, welches durch den ersten Sensor (10) empfangene erste Bodenechos (40) des ausgesendeten Ultraschallsignals (30) repräsentiert, einen dritten Schritt zum Erzeugen eines zweiten Messsignals, welches durch einen zweiten Sensor (20) des Ultraschallsystems empfangene zweite Bodenechos (45) des ausgesendeten Ultraschallsignals (30) repräsentiert, einen vierten Schritt zum Normieren des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals, und einen fünften Schritt zum Ermitteln einer Blindheit des ersten Ultraschallsensors (10) und/oder des zweiten Ultraschallsensors (20) durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems und Ultraschallsystem
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems und ein Ultraschallsystem, insbesondere ein Ultraschallsystem für ein Fahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Ultraschallsysteme für Fahrzeuge bekannt, welche beispielsweise für eine Bereitstellung von Park- und/oder Manövrierfunktionen der Fahrzeuge eingesetzt werden. Aufgrund von Verschmutzungen und/oder Niederschlägen im Bereich eines Sichtfeldes von Ultraschallsensoren der Ultraschallsysteme ist es möglich, dass sich eine Erfassungsleistung der Ultraschallsensoren verschlechtert oder dass die Ultraschallsensoren vollständig blind gegenüber ihrem Umfeld werden.
Aus diesem Grund verfügen Ultraschallsysteme i. d. R. über eine Funktion zur Blindheitserkennung. In der Vergangenheit wurde zur Blindheitserkennung von Ultraschallsensoren vorwiegend ein Sensornachschwingen und/oder ein Vorhandensein von Echos bei temporär erhöhter Empfindlichkeit (Absenkung der Sensorkennlinie) und/oder eine Auswertung von Übersprechsignalen zwischen Sensoren ausgewertet.
Bei moderneren Ultraschallsystemen wird häufig alternativ oder zusätzlich eine Impedanz eines Sensorwandlers fortwährend im Messbetrieb bestimmt und mit einem Referenzwert verglichen. Veränderungen hinsichtlich einer Impedanzcharakteristik werden hierbei als potentielle an einer Membran der Ultraschallsensoren anhaftenden Verschmutzung interpretiert. Für lose Beläge auf der Membran (z. B. Schnee), die zu keiner Impedanzveränderung aber zu einer Signaldämpfung führen, wird häufig ein relativer Vergleich von Bodenechos (also diffuse Reflexionen, welche durch einen Bodenbereich im Umfeld des Fahrzeugs erzeugt, welche auch Bodenclutter genannt werden) mit korrespondierenden Direktechos der jeweiligen Ultraschallsensoren für eine Blindheitserkennung herangezogen. Deutliche Reduzierungen des Bodenclutters, ausgehend von einem vordefinierten Erwartungswert, werden entsprechend als potentielle Sensorblindheit interpretiert.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems vorgeschlagen, wobei das Verfahren besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einem Ultraschallsystem für ein Fahrzeug einsetzbar ist. Ein solches Fahrzeug ist beispielsweise ein Straßenfahrzeug (z.B. Motorrad, PKW, Transporter, LKW) oder ein Schienenfahrzeug. Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren stellvertretend im Zusammenhang mit einem Einsatz in einem solchen Fahrzeug beschrieben, ohne dadurch auf einen solchen Einsatzbereich eingeschränkt zu sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich beispielsweise auf Basis einer Auswerteeinheit ausführen, welche eingerichtet ist, ein das Verfahren realisierendes Computerprogramm auszuführen. Die Auswerteeinheit ist beispielsweise ein Bestandteil eines Ultraschallsteuergerätes des Ultraschallsystems, welches vorteilhaft informationstechnisch mit sämtlichen Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems verbunden ist. Auf diese Weise wird die Auswerteeinheit in die Lage versetzt, Messanforderungen an sämtliche oder einen Teil der Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems auszusenden und/oder Messsignale der jeweiligen Ultraschallsensoren zu empfangen, um diese weiterzuverarbeiten. Dies schließt explizit nicht aus, dass Teile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Ultraschallsensoren selbst ausgeführt werden, oder dass einer oder mehrere der Ultraschallsensoren die Aufgabe der zentralen Auswertung von Messsignalen usw. vollständig übernimmt.
In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Ultraschallsignal mittels eines ersten Ultraschallsensors des Ultraschallsystems in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors ausgesendet. Der erste Ultraschallsensor ist beispielsweise ein in einem Frontbereich eines Fahrzeugs angeordneter Ultraschallsensor, welcher in Fahrtrichtung (d. h. in Hauptfahrtrichtung des Fahrzeugs, also in Vorwärtsrichtung) des Fahrzeugs nach vorne ausgerichtet ist, wobei beliebige hiervon abweichende Anordnungspositionen (z. B. im Heckbereich, an einer Seite des Fahrzeugs, usw.) ebenfalls möglich sind. Das Aussenden des Ultraschallsignals wird beispielsweise auf Basis einer Anforderung durch die Auswerteeinheit initiiert. Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Aussenden des Ultraschallsignals auf Basis eines vordefinierten Sendemusters durch den ersten Ultraschallsensor selbst.
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den ersten Ultraschallsensor ein erstes Messsignal erzeugt, welches durch den ersten Ultraschallsensor empfangene erste Bodenechos (auch „Bodenclutter“ genannt) des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Unter Bodenechos sollen diejenigen diffusen Anteile des ausgesendeten Ultraschallsignals verstanden werden, die überwiegend durch eine Streuung des Ultraschallsignals an einer Bodenfläche im Umfeld des Ultraschallsystems erzeugt werden und auf diese Weise anteilig zu einem oder mehreren Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems zurückgeworfen werden. Typische, aber nicht einschränkende Entfernungen in denen Bodenechos erzeugt werden, liegen beispielsweise in einem Bereich von 0,5 m bis 2 m oder auch darüber hinaus. Diese Entfernungen sind u. a. abhängig von einer Einbauposition des Ultraschallsensors, von dessen vertikalem Öffnungswinkel, usw. Dabei ist es möglich, dass das erste Messsignal eine Vielzahl zeitlich aufeinanderfolgender Messwerte aufweist, welche beispielsweise Abtastwerte repräsentieren, die innerhalb eines Erfassungszeitraums erfasst wurden, in dem Bodenechos nach dem Aussenden des korrespondierenden Ultraschallsignals zu erwarten sind. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das erste Messsignal einen oder mehrere stellvertretende Messwerte aufweist, die aus der Vielzahl von Abtastwerten eines solchen Erfassungszeitraums berechnet wurden. Beispielsweise kann das Messsignal einen einzelnen Messwert aufweisen, welcher eine Integration der einzelnen Abtastwerte des Erfassungszeitraums repräsentiert. Darüber hinaus sind beliebige weitere geeignete Verrechnungen einzelner Abtastwerte denkbar.
In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines zweiten Ultraschallsensors des Ultraschallsystems ein zweites Messsignal erzeugt, welches durch den zweiten Ultraschallsensor empfangene zweite Bodenechos des durch den ersten Ultraschallsensor ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Diese zweiten Bodenechos werden auch Kreuzechos genannt, da diese durch das Sendesignal des benachbarten ersten Ultraschallsensors und nicht durch ein eigenes Sendesignal des zweiten Ultraschallsensors erzeugt werden. Hierfür ist der zweite Ultraschallsensor in einem Umfeld des ersten Ultraschallsensors angeordnet, in dem eine ausreichende Erfassung von Bodenechos möglich ist, welche durch das Ultraschallsignal des ersten Ultraschallsensors erzeugt werden. Allgemein gilt, dass die Sichtfelder des ersten Ultraschallsensors und des zweiten Ultraschallsensors eine ausreichend hohe Überlappung aufweisen müssen, um zuverlässige Ergebnisse mittels des Verfahrens zu erzielen. Dementsprechend spielt es keine Rolle, ob der erste Ultraschallsensor und der zweite Ultraschallsensor unmittelbar benachbarte Ultraschallsensoren sind, oder ob sie Ultraschallsensoren sind, zwischen denen einer oder mehrere weitere Ultraschallsensoren angeordnet sind, solange ein jeweiliger Kreuzechoempfang durch die beteiligten Ultraschallsensoren sichergestellt ist. Eine Anordnung der Ultraschallsensoren ist unter dieser Voraussetzung somit beliebig möglich (beispielsweise beliebig vertikal und/oder horizontal und/oder in der Tiefe zueinander versetzt angeordnet). Das zweite Messsignal wird vorzugsweise auf gleiche Weise wie das erste Messsignal erzeugt, weshalb auf vorstehende Ausführungen zum ersten Messsignal verwiesen wird.
In einem vierten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das erste Messsignal und das zweite Messsignal, d. h., deren jeweilige Messwerte normiert, um eine Vergleichbarkeit zwischen den Messsignalen herzustellen und/oder um einen Blindheitsgrad jeweiliger Ultraschallsensoren zu quantifizieren. Mit anderen Worten erfolgt die Normierung bevorzugt derart, dass das erste Messsignal und das zweite Messsignal in einem Fall, in dem das Sichtfeld der beiden Ultraschallsensoren nicht durch eine Verschmutzung o. ä. beeinträchtigt ist (d. h., in einem Fall, in dem keine verschmutzungsbedinge Dämpfung der empfangenen Bodenechos vorliegt), nach der Normierung eine sehr hohe Ähnlichkeit aufweisen. Vorteilhaft erfolgt diese Normierung mittels der oben vorgeschlagenen Auswerteeinheit, in welcher die ersten und zweiten Messsignale von den Ultraschallsensoren empfangen und zwischengespeichert werden können. In einem fünften Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal ermittelt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Messsignale bzw. die jeweiligen Messwerte der Messsignale im nicht blinden bzw. sichtbeeinträchtigten Zustand der Ultraschallsensoren durch die Normierung eine hohe Ähnlichkeit zueinander aufweisen und somit eine Blindheit identifiziert werden kann, wenn ein Messsignal signifikante Abweichungen vom jeweils anderen Messsignal aufweist. Signifikante Abweichungen liegen beispielsweise dann vor, wenn ein Betrag einer Differenz aus dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal einen vordefinierten Blindheitsschwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich zur einfachen Klassifizierung jeweiliger Sensoren in die Zustände „blind“ oder „nicht blind“ ist es erfindungsgemäß auch möglich, unterschiedliche Blindheitsgrade der jeweiligen Ultraschallsensoren im fünften Schritt und/oder in einem nachgelagerten Schritt zu ermitteln.
Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch dann vorteilhaft anwendbar ist, wenn mehrere Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems eingerichtet sind, gleichzeitig voneinander unterscheidbare Ultraschallsignale auszusenden. Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt in einem solchen Fall bevorzugt mehrfach (z. B. parallel und/oder quasi-parallel), wobei jeweils unterschiedliche Ultraschallsensoren gemäß dem Verfahren als erster Ultraschallsensor betrachtet werden. Eine Unterscheidbarkeit gleichzeitig ausgesendeter Ultraschallsignale mehrere Sender lässt sich u. a. auf Basis eines Code-Multiplexverfahrens und/oder eines Frequenzmultiplexverfahrens sicherstellen.
Neben dem Vorteil einer besonders zuverlässigen Erkennung und/oder Quantifizierung einer potentiell vorliegenden Blindheit der Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems aufgrund der Einbeziehung von Kreuzechos, die durch aktuell nicht sendende Ultraschallsensoren empfangen werden, bietet die vorliegende Erfindung zusätzlich den Vorteil einer besonders schnellen Erkennung einer vorliegenden Blindheit, wodurch nachgelagerte Systeme (z. B. Fahrerassistenzsysteme und/oder autonome Fahrsysteme, usw.) des Fahrzeugs entsprechend frühzeitig Maßnahmen zum Umgang mit einer vorhandenen Blindheit einleiten können. Dadurch lässt u. a. eine Sicherheit beim Betrieb des Fahrzeugs erhöhen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich dadurch, dass durch die Normierung der Messsignale eine weitgehende Unabhängigkeit des Ergebnisses des Verfahrens von jeweiligen Boden- bzw. Fahrbahneigenschaften erzielt wird.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden durch das Normieren Abweichungen hinsichtlich jeweiliger Ausrichtungen des ersten und zweiten Ultraschallsensors (d. h., Abweichungen hinsichtlich jeweiliger Abstrahl- und/oder Empfangswinkel) und/oder hinsichtlich jeweiliger Anordnungspositionen (z. B. Höhenabweichungen am Fahrzeug, usw.) des ersten und zweiten Ultraschallsensors kompensiert. Alternativ oder zusätzlich werden durch das Normieren Abweichungen hinsichtlich jeweiliger geometrische Dämpfungen und/oder Schallaufwege der Ultraschallsensoren kompensiert. Unterschiedliche Schalllaufwege wirken sich beispielsweise dadurch aus, dass das durch den ersten Ultraschallsensor ausgesendete Ultraschallsignal eine potentiell vorhandene Verschmutzung am ersten Ultraschallsensor zweimal durchläuft (beim Senden und beim Empfangen der Bodenechos des Ultraschallsignals) und damit eine stärkere Dämpfung erfährt, als die im zweiten Ultraschallsensor empfangene Bodenechos. Weiter alternativ oder zusätzlich werden durch das Normieren Abweichungen hinsichtlich technischer Eigenschaften (z. B. aufgrund von Herstellungstoleranzen gleicher Sensoren und/oder aufgrund einer Verwendung unterschiedlich ausgeprägter Sensoren und/oder unterschiedlichen Übertragungsfunktionen der Ultraschallsensoren, usw.) des ersten Ultraschallsensors und des zweiten Ultraschallsensors kompensiert.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird beim Ermitteln der Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors ein Grad der Blindheit und/oder der Transmissivität (d. h., ein Grad der Durchlässigkeit von Ultraschallsignalen aus dem Ultraschallsensor in ein Umfeld des Ultraschallsensors oder umgekehrt) des jeweiligen Ultraschallsensors quantifiziert, indem die durch die Messsignale repräsentierten Signalwerte auf die Signalwerte desjenigen Ultraschallsensors normiert werden, welcher das Ultraschallsignal ausgesendet hat und/oder den betragsmäßig höchsten Signalwert innerhalb des Messsignals aufweist. Insbesondere durch die Normierung auf den betragsmäßig höchsten Signalwert lässt sich ein Einfluss unterschiedlicher Fahrbahneigenschaften und/oder sonstiger im Wesentlichen einheitlich auf die unterschiedlichen Ultraschallsensoren einwirkender Einflüsse zumindest teilweise eliminieren, wodurch ein Grad der Blindheit und/oder der Transmissivität auf Basis der resultierenden Signalwerte unmittelbar und mit hoher Zuverlässigkeit bestimmt werden kann.
Vorteilhaft wird in Abhängigkeit des ermittelten Grades der Blindheit und/oder der Transmissivität eine Reichweite der jeweiligen Ultraschallsensoren ermittelt und/oder eine abgestufte Fehlerbehandlung und/oder Systemdegradation ausgeführt. Hieraus ergibt sich der besondere Vorteil, dass verschmutzte Ultraschallsensoren im Rahmen ihrer aktuellen Reichweite weiterbetrieben werden können und nicht deaktiviert und/oder von der Verarbeitung ausgeschlossen werden müssen. Zudem kann in Abhängigkeit einer jeweiligen verfügbaren Reichweite der Ultraschallsensoren eine gezielte Fehlerbehandlung durchgeführt werden, wodurch beispielsweise eine höhere Verfügbarkeit durch das erfindungsgemäße Ultraschallsystem bereitgestellt werden kann.
Vorzugsweise wir das erfindungsgemäße Verfahren unter zusätzlicher Einbeziehung wenigstens eines dritten Messsignals wenigstens eines dritten Ultraschallsensors ausgeführt, wobei ein Sichtfeld des dritten Ultraschallsensors eine ausreichende Überlappung mit dem Sichtfeld des ersten und/oder des zweiten Ultraschallsensors aufweist. Die Verarbeitung des dritten Messsignals erfolgt vorzugsweise analog zur Verarbeitung des ersten und des zweiten Messsignals, sodass ein Vergleich zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Messsignal ermöglicht wird, um auf dessen Basis eine Blindheit der beteiligten Ultraschallsensoren zu ermitteln. Der erste, der zweite und der dritte Ultraschallsensor sind beispielsweise in vordefinierten Abständen zueinander im Bereich einer Frontschürze eines Fahrzeugs angeordnet. Weiter bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren aus Basis weiterer Ultraschallsensoren ausgeführt, deren Messsignale ebenfalls in das Ergebnis des Verfahrens mit einfließen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren nur dann ausgeführt und/oder ein Ergebnis des Verfahrens nur dann als zuverlässig klassifiziert, wenn in den Bodenechos enthaltene Störsignale unterhalb eines vordefinierten Schwellenwertes liegen, wobei die Störsignale insbesondere durch Rauschen und/oder durch sich im Entfernungsbereich der Bodenechos befindende Direktechos von Objekten im Umfeld der Ultraschallsensoren verursacht werden. Dies lässt sich beispielsweise dadurch bewerkstelligen, dass eine Anzahl und/oder eine jeweilige Höhe von Direktechos im Entfernungsbereich der Bodenechos ermittelt werden, und diese mit jeweils korrespondierenden Schwellenwerten abgeglichen werden. Alternativ oder zusätzlich wird das Verfahren nur dann ausgeführt und/oder ein Ergebnis des Verfahrens nur dann als zuverlässig klassifiziert, wenn vordefinierte Erwartungswerte für zusätzlich zu den Bodenechos empfangene Direktechos (vorzugsweise Direktechos, die sich außerhalb des Bodenechobereichs befinden) eingehalten werden und/oder das Ergebnis mittels wenigstens eines weiteren Messsignals wenigstens eines weiteren Ultraschallsensors erfolgreich plausibilisiert wurde. Die Erwartungswerte hinsichtlich der Direktechos beziehen sich beispielsweise auf eine bestimmte Mindestanzahl und/oder eine bestimmte Entfernung, in der typischerweise Direktechos im Umfeld des Ultraschallsystems erzeugt werden. In einem Fall, in dem solche Direktechos nicht oder nur mit sehr geringer Amplitude durch einen oder mehrere Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems erfasst werden, kann mit einer hohen Wahrscheinlichkeit von einer Verschmutzung/Blindheit der jeweiligen Ultraschallsensoren ausgegangen werden. Das Plausibilisieren mittels wenigstens eines weiteren Ultraschallsensors lässt sich besonders vorteilhaft mittels eines oder mehrerer Ultraschallsensoren ausführen, deren Sichtfeld keine Überlappung mit dem ersten und zweiten (und ggf. dritten oder weiteren) Ultraschallsensoren aufweist. Beispielsweise sind diese zum Plausibilisieren des Verfahrens verwendeten Ultraschallsensoren in einem Heckbereich des Fahrzeugs mit einer Ausrichtung entgegen der Fahrtrichtung angeordnet, während der ersten und zweite Ultraschallsensor usw. in einem Frontbereich des Fahrzeugs mit einer Ausrichtung in Fahrtrichtung angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine Wahrscheinlichkeit einer im Wesentlichen einheitlichen Verschmutzung aller beteiligter Ultraschallsensoren reduziert, sodass solche im Heckbereich angeordneten Ultraschallsensoren besonders vorteilhaft zum Plausibilisieren des Verfahrens verwendet werden können, insbesondere dann, wenn die im Frontbereich angeordneten Ultraschallsensoren eine im Wesentlichen einheitliche Blindheit aufweisen und somit keine zuverlässige Blindheitserkennung auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglichen (da im Wesentlichen keine Unterschiede in den jeweiligen Messsignalen vorzufinden sind, die für den erfindungsgemäßen Messsignalvergleich erforderlich sind).
Vorteilhaft wird das Ergebnis des Verfahrens mittels eines Ergebnisses eines abweichenden Verfahrens zur Blindheitserkennung plausibilisiert und/oder verrechnet, bei welchem eine Impedanz eines jeweiligen Wandlers der jeweiligen Ultraschallsensoren und/oder ein Verhältnis von Bodenechos zu Direktechos der jeweiligen Ultraschallsensoren ermittelt wird. Diese beiden abweichenden Verfahren werden vorzugsweise gemäß aus dem Stand der Technik bekannter Verfahren umgesetzt, welche parallel zur erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden. Durch die Verrechnung und/oder Plausibilisierung des Ergebnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Ergebnis aus wenigstens einem bekannten Verfahren zur Blindheitserkennung, lässt sich eine besonders hohe Zuverlässigkeit für die Blindheitserkennung von Ultraschallsensoren erzielen.
Alternativ oder zusätzlich erfolgt das Ermitteln der Blindheit der jeweiligen Ultraschallsensoren auf Basis mehrfacher Messungen durch die Ultraschallsensoren (d. h., mehrmaliges Messen mittels des ersten Ultraschallsensors und mittels des zweiten Ultraschallsensors in den jeweiligen Verfahrensschritten), deren jeweilige Ergebnisse miteinander verrechnet werden. Ein Gesamtergebnis lässt sich beispielsweise durch eine Mehrheitsentscheidung aus den jeweiligen Einzelergebnissen berechnen. Hierdurch lassen sich einzelne Fehlmessungen und/oder Messungen unter ungünstigen Randbedingungen herausfiltern, sodass ein entsprechend robusteres Gesamtergebnis erzielt wird. Dies lässt sich insbesondere auch auf den ermittelten Grad einer vorhandenen Blindheit und/oder einer Transmissivität anwenden. Ungünstige Randbedingungen, welche hierdurch kompensierbar sind, sind beispielsweise ungleichmäßige Bodenbeläge, welche für unterschiedliche Ultraschallsensoren ungleiche Bodenechos erzeugen können und/oder Pfützen auf der Fahrbahn, welche nur einen Teil der Bodenechos der beteiligten Ultraschallsensoren beeinflussen, usw.
Weiter vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren mehrfach ausgeführt, während die Zuweisung, welcher der Ultraschallsensoren des Ultraschallsystems die Funktion des sendenden Ultraschallsensors übernimmt, während der mehrfachen Ausführung des Verfahrens gemäß einem vordefinierten Sendemuster angepasst wird. Mittels eines solchen „Rotationsverfahrens“ für das Senden des Ultraschallsignals lässt sich eine Zuverlässigkeit des Verfahrens weiter erhöhen, da ggf. ungünstige Sende-/Empfangskonstellationen bei bestimmten Festlegungen von Sendern und Empfängern auf diese Weise erkannt und/oder kompensiert werden können.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallsystem, insbesondere ein Ultraschallsystem für ein Fahrzeug vorgeschlagen, welches wenigstens einen ersten Ultraschallsensor, wenigstens einen zweiten Ultraschallsensor und eine Auswerteeinheit aufweist. Die Auswerteeinheit ist beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, o. ä., ausgestaltet und vorteilhaft ein Bestandteil eines zentralen Ultraschallsteuergerätes oder eine eigenständige Komponente. Der erste Ultraschallsensor ist eingerichtet, ein Ultraschallsignal in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors auszusenden und ein erstes Messsignal zu erzeugen, welches durch den ersten Sensor empfangene erste Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Der zweite Ultraschallsensor ist eingerichtet, ein zweites Messsignal zu erzeugen, welches durch den zweiten Sensor des Ultraschallsystems empfangene zweite Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet, das erste Messsignal und das zweite Messsignal zu normieren und eine Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal zu ermitteln. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgenmäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems; und Figur 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschallsystems in Verbindung mit einem Fahrzeug.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgenmäßen Verfahrens zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors eines Ultraschallsystems. Das Ultraschallsystem ist hier beispielhaft ein Ultraschallsystem für ein Fahrzeug, welches für eine Umfelderfassung des Fahrzeugs eingesetzt wird.
Ausgehend von einem Startknoten 90 beginnt das Verfahren mit der Ausführung des Schrittes 100, in dem mittels eines ersten Ultraschallsensors des Ultraschallsystems ein Ultraschallsignal in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors ausgesendet wird.
Im Schritt 200 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch den ersten Ultraschallsensor ein erstes Messsignal erzeugt, welches durch den ersten Ultraschallsensor empfangene erste Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert.
Im Schritt 300 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch einen zweiten Ultraschallsensor des Ultraschallsystems ein zweites Messsignal erzeugt, welches durch den zweiten Ultraschallsensor des Ultraschallsystems empfangene zweite Bodenechos des ausgesendeten Ultraschallsignals repräsentiert.
Der erste Ultraschallsensor und der zweite Ultraschallsensor sind hier jeweils in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet und ihre jeweiligen Sichtfelder, die beide in Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind, weisen eine vordefinierte Überlappung auf, sodass durch einen der Ultraschallsensoren ausgesendeten Ultraschallsignale durch den jeweils anderen Ultraschallsensor anteilig in Form von Echos der Ultraschallsignale empfangen werden können.
Im Schritt 350 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird überprüft, ob in den jeweiligen Bodenechos enthaltene Störsignale unterhalb eines vordefinierten Schwellenwertes liegen, wobei die Störsignale durch Rauschen und/oder durch sich im Entfernungsbereich der Bodenechos befindende Direktechos verursacht werden. Für den Fall, dass die Störsignale den Schwellenwert erreichen oder überschreiten, wird der aktuelle Durchlauf des Verfahrens im Endknoten 800 beendet, da eine erforderliche Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgrund der Höhe der Störsignale nicht sichergestellt werden kann.
Für den Fall, dass die Störsignale unterhalb des Schwellenwertes liegen, werden das erste Messsignal und das zweite Messsignal im Schritt 400 des erfindungsgemäßen Verfahrens normiert. Durch die Normierung werden unterschiedliche Ausrichtungen, Anordnungspositionen, geometrische Dämpfungen, Schallaufwege und technischer Eigenschaften des ersten Ultraschallsensors und des zweiten Ultraschallsensors kompensiert, um eine Vergleichbarkeit des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals herzustellen.
Im Schritt 450 des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine weitere Normierung der beiden Messsignale, indem die durch die Messsignale repräsentierten Signalwerte auf die Signalwerte desjenigen Ultraschallsensors normiert werden, welcher den betragsmäßig höchsten Signalwert innerhalb des Messsignals aufweist. Hierdurch wird eine Quantifizierbarkeit einer nachfolgend zu ermittelnden Blindheit der Ultraschallsensoren ermöglicht, da durch die weitere Normierung eine von Umweltbedingungen unabhängige Bewertung der Messsignale ermöglicht wird. Solche Umweltbedingungen sind insbesondere unterschiedliche Oberflächeneigenschaften einer Fahrbahn des Fahrzeugs, welche zu unterschiedlichen Ausprägungen der Bodenechos führen können. Ein Betrag der jeweiligen Signalwerte liegt hier nach der Normierung entsprechend zwischen Werten von null und eins.
Im Schritt 500 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Blindheit des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal ermittelt. In einem Fall, in dem beispielsweise ein betragsmäßig höchster Signalwert im ersten Messsignal einem Wert von eins entspricht und ein betragsmäßig höchster Signalwert im zweiten Messsignal einem Wert von 0,5 entspricht, wird für den zweiten Ultraschallsensor eine vorliegende Blindheit ermittelt, welche durch eine 50%ige Transmissivität des zweiten Ultraschallsensors beim Empfangen des Ultraschallsignals repräsentiert wird. Im Schritt 550 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das vorstehende Ergebnis bezüglich der Transmissivität des zweiten Ultraschallsensors mittels eines herkömmlichen Verfahrens plausibilisiert, bei welchem Impedanzen der Wandier derjeweiligen Ultraschallsensoren ermittelt und bewertet werden.
Im Schritt 600 des erfindungsgemäßen Verfahrens wird überprüft, ob die Plausibilisierung der Blindheit des zweiten Ultraschallsensors auf Basis der Impedanzbewertung erfolgreich war. Zudem wird in diesem Schritt überprüft, ob ein Zähler, welcher eine mehrfache Ausführung der erfindungsgemäßen Blindheitsermittlung zählt, einen vordefinierten Endwert erreicht hat, welcher hier einem Wert von drei entspricht. Durch die mehrfachen Durchläufe des Verfahrens und durch eine Verrechnung (mittels Mehrheitsentscheidung) der dabei erzeugten Einzelergebnisse zu einem Gesamtergebnis, wird eine Filterung potentiell auftretender kurzzeitiger Störungen (z. B. durch wechselnde Straßenbeläge und/oder Pfützen usw. auf der Fahrbahn) erzielt, sodass ein Gesamtergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens eine höhere Zuverlässigkeit aufweist.
Für den Fall, dass der aktuelle Zählerwert den vordefinierten Endwert noch nicht erreicht hat, wird das Verfahren im Schritt 100 fortgesetzt.
Für den Fall, dass sowohl die Plausibilisierung im Schritt 550 erfolgreich war, als auch der Endwert des Zählers erreicht wurde, wird im Schritt 700 des erfindungsgemäßen Verfahrens das Gesamtergebnis für das Ermitteln der Blindheit der Ultraschallsensoren im Fahrzeug ausgegeben.
Das Gesamtergebnis wird hier beispielsweise verwendet, um auf Basis der aktuellen Transmissivität der jeweiligen Ultraschallsensoren eine aktuelle Reichweite der jeweiligen Ultraschallsensoren zu ermitteln. Da der zweite Ultraschallsensor eine reduzierte Transmissivität in Höhe von 50% aufweist, wird eine entsprechend geringere Reichweite für den zweiten Ultraschallsensor als für den ersten Ultraschallsensor ermittelt.
Aufgrund der Quantifizierbarkeit der Blindheit und/der Transmissivität und/oder Reichweite der jeweiligen Ultraschallsensoren wird eine höhere Verfügbarkeit des Ultraschallsystems im Fahrzeug sichergestellt, da eine an die reduzierte Reichweite des zweiten Ultraschallsensors angepasste Fahrzeugfunktion weiter aufrechterhalten werden kann.
Besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren in aufeinanderfolgenden Durchläufen derart ausgeführt, dass die Funktion des sendenden Ultraschallsensors in Übereinstimmung mit einem vordefinierten Sendemuster variiert wird.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschallsystems in Verbindung mit einem Fahrzeug.
Das Ultraschallsystem weist einen ersten Ultraschallsensor 10, einen zweiten Ultraschallsensor 20 und einen dritten Ultraschallsensor 25 auf, welche jeweils in einem Frontbereich des Fahrzeugs mit jeweils überlappenden Sichtfeldern angeordnet sind.
Ferner weist das Ultraschallsystem einen vierten Ultraschallsensor 27, einen fünften Ultraschallsensor 28 und einen sechsten Ultraschallsensor 29 auf, welche jeweils im Heckbereich des Fahrzeugs mit jeweils überlappenden Sichtfeldern angeordnet sind.
Sämtliche Ultraschallsensoren 10, 20, 25, 27, 28, 29 sind informationstechnisch mit einer als ASIC ausgebildeten Auswerteeinheit 50 verbunden, welche eine zentrale Komponente des Ultraschallsystems darstellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Ultraschallsensoren beliebig abweichen kann und dass besonders vorteilhaft beispielsweise sechs vordere Ultraschallsensoren und/oder sechs hintere Ultraschallsensoren eingesetzt werden können.
Während sich das Fahrzeug entlang einer Fahrbahn 60 bewegt, führt die Auswerteeinheit 50 das vorstehend beschrieben erfindungsgemäße Verfahren aus, wobei der erste Ultraschallsensor 10 ein Ultraschallsignal 30 aussendet, welches beim Auftreffen auf die Fahrbahn 60 in unterschiedliche Richtungen gestreut wird. Die gestrichelte Linie in Figur 1 repräsentiert einer Entfernung zu den Ultraschallsensoren 10, 20, 25 aus welcher ein besonders hoher Anteil von Bodenechos 40, 45, 47 zu erwarten ist. Es versteht sich, dass Bodenechos 40, 45, 47 auch aus kürzeren Entfernungen und/oder längeren Entfernungen empfangen werden können. Jeweilige gestreute Anteile des Ultraschallsignals 30 werden in Form von ersten Bodenechos 40, zweiten Bodenechos 45 und dritten Bodenechos 47 zu den jeweiligen Ultraschallsensoren 20, 25, 27 zurückgeworfen.
Aufgrund einer im Sichtfeld des zweiten Ultraschallsensors 20 vorliegenden Verschmutzung 70 am zweiten Ultraschallsensor 20, wird das zweite Bodenecho 45 mit einer entsprechend höheren Dämpfung im zweiten Ultraschallsensor 20 empfangen, als die Bodenechos 45, 47 in den jeweiligen anderen Ultraschallsensoren 10, 25. Auf Basis dieser unterschiedlichen Dämpfungen wird ein Grad einer Blindheit des zweiten Ultraschallsensors 20 mittels der Auswerteeinheit 50 ermittelt.
In einem Fall, in dem sämtliche vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 eine im Wesentlichen einheitliche Verschmutzung 70 aufweisen, auf deren Basis keine abweichenden Dämpfungen ermittelt werden können, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das erfindungsgemäße Verfahren für die hinteren Ultraschallsensoren 27, 28, 29 unabhängig von den vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 parallel durchgeführt wird, sodass auf Basis eines Vergleichs der jeweiligen Messsignale zwischen vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 und hinteren Ultraschallsensoren 27, 28, 29 eine gleichmäßige Verschmutzung 70 der vorderen Ultraschallsensoren 10, 20, 25 ermittelt und berücksichtigt werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln einer Blindheit eines Ultraschallsensors (10, 20) eines Ultraschallsystems aufweisend:
• einen ersten Schritt (100) zum Aussenden eines Ultraschallsignals (30) mittels eines ersten Ultraschallsensors (10) des Ultraschallsystems in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors (10),
• einen zweiten Schritt (200) zum Erzeugen eines ersten Messsignals, welches durch den ersten Ultraschallsensor (10) empfangene erste Bodenechos (40) des ausgesendeten Ultraschallsignals (30) repräsentiert,
• einen dritten Schritt (300) zum Erzeugen eines zweiten Messsignals, welches durch einen zweiten Ultraschallsensor (20) des Ultraschallsystems empfangene zweite Bodenechos (45) des ausgesendeten Ultraschallsignals (30) repräsentiert,
• einen vierten Schritt (400) zum Normieren des ersten Messsignals und des zweiten Messsignals, und
• einen fünften Schritt (500) zum Ermitteln einer Blindheit des ersten Ultraschallsensors (10) und/oder des zweiten Ultraschallsensors (20) durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei durch das Normieren Abweichungen hinsichtlich jeweiliger
• Ausrichtungen, und/oder
• Anordnungspositionen, und/oder
• geometrischer Dämpfungen, und/oder
• Schallaufwege, und/oder
• technischer Eigenschaften des ersten Ultraschallsensors (10) und des zweiten Ultraschallsensors (20) kompensiert werden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei beim Ermitteln der Blindheit des ersten Ultraschallsensors (10) und/oder des zweiten Ultraschallsensors (20) ein Grad der Blindheit und/oder der Transmissivität des jeweiligen Ultraschallsensors (10, 20) quantifiziert wird, indem die durch die Messsignale repräsentierten Signalwerte auf die Signalwerte desjenigen Ultraschallsensors (10, 20) normiert (450) werden, welcher
• das Ultraschallsignal (30) ausgesendet hat, und/oder
• den betragsmäßig höchsten Signalwert innerhalb des Messsignals aufweist. Verfahren nach Anspruch 3, wobei in Abhängigkeit des Blindheitsgrades und/oder der Transmissivität
• eine Reichweite der jeweiligen Ultraschallsensoren (10, 20) ermittelt wird, und/oder
• eine abgestufte Fehlerbehandlung und/oder Systemdegradation ausgeführt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren unter zusätzlicher Einbeziehung wenigstens eines dritten Messsignals wenigstens eines dritten Ultraschallsensors (25) ausgeführt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren nur dann ausgeführt und/oder ein Ergebnis des Verfahrens nur dann als zuverlässig klassifiziert (350) wird, wenn
• in den Bodenechos (40, 45) enthaltene Störsignale unterhalb eines vordefinierten Schwellenwertes liegen, wobei die Störsignale insbesondere durch Rauschen und/oder durch sich im Entfernungsbereich der Bodenechos (40, 45) befindende Direktechos verursacht werden, und/oder
• Erwartungswerte für zusätzlich zu den Bodenechos (40, 45) empfangene Direktechos eingehalten werden, und/oder
• das Ergebnis mittels wenigstens eines weiteren Messsignals wenigstens eines weiteren Ultraschallsensors (25, 27) erfolgreich plausibilisiert wurde. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ergebnis des Verfahrens mittels eines Ergebnisses eines abweichenden Verfahrens zur Blindheitserkennung plausibilisiert (550) und/oder verrechnet wird, bei welchem
• eine Impedanz, und/oder
• ein Verhältnis von Bodenechos (40, 45) zu Direktechos der jeweiligen Ultraschallsensoren (10, 20) ermittelt wird. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der Blindheit der jeweiligen Ultraschallsensoren (10, 20) auf Basis mehrfacher Messungen durch die Ultraschallsensoren (10, 20) erfolgt, deren jeweilige Ergebnisse miteinander verrechnet werden. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
• das Verfahren mehrfach ausgeführt wird, und
• die Zuweisung, welcher der Ultraschallsensoren (10, 20) des Ultraschallsystems die Funktion des sendenden Ultraschallsensors (10, 20) übernimmt, während der mehrfachen Ausführung des Verfahrens gemäß einem vordefinierten Sendemuster angepasst wird. Ultraschallsystem aufweisend:
• einen ersten Ultraschallsensor (10),
• einen zweiten Ultraschallsensor (20), und
• eine Auswerteeinheit (50), wobei
• der erste Ultraschallsensor (10) eingerichtet ist, o ein Ultraschallsignal (30) in ein Umfeld des ersten Ultraschallsensors (10) auszusenden, o ein erstes Messsignal zu erzeugen, welches durch den ersten Sensor (10) empfangene erste Bodenechos (40) des ausgesendeten Ultraschallsignals (30) repräsentiert,
• der zweite Ultraschallsensor (20) eingerichtet ist, ein zweites Messsignal zu erzeugen, welches durch den zweiten Sensor (20) des Ultraschallsystems empfangene zweite Bodenechos (45) des ausgesendeten Ultraschallsignals (30) repräsentiert,
• die Auswerteeinheit (50) eingerichtet ist, o das erste Messsignal und das zweite Messsignal zu normieren, und eine Blindheit des ersten Ultraschallsensors (10) und/oder des zweiten Ultraschallsensors (20) durch Vergleichen des ersten Messsignals mit dem zweiten Messsignal zu ermitteln.
PCT/EP2023/078751 2022-10-18 2023-10-17 Verfahren zum ermitteln einer blindheit eines ultraschallsensors eines ultraschallsystems und ultraschallsystem WO2024083779A1 (de)

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