WO2020007560A1 - Ultraschallsensor mit anpassung der sende-/empfangscharakteristik - Google Patents

Ultraschallsensor mit anpassung der sende-/empfangscharakteristik Download PDF

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ultrasonic sensor
vehicle
adaptation
transmission
detection
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PCT/EP2019/064751
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Paul David Rostocki
Heinrich Gotzig
Akhil DHEERENDRA JAYA
Patrick Pfitzenmaier
Daniel LEIDIG
Tobias Breuninger
Danil Koryakin
Marek RAFALOWSKI
Rene KARSTEN
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method for adapting an ultrasonic sensor for a driving support system of a vehicle.
  • the present invention also relates to an ultrasound sensor arrangement with at least one ultrasound sensor and a control unit, the control unit being designed to carry out an adaptation of the at least one ultrasound sensor using the above method.
  • the present invention relates to a driving support system with at least one ultrasound sensor arrangement.
  • ultrasonic sensors are used on many vehicles in order to detect objects in the surroundings of the respective vehicle.
  • a plurality of ultrasonic sensors are typically attached along the sides of the vehicle.
  • ultrasonic sensors on the front and back there are also increasing numbers
  • Ultrasonic sensors are attached to the long sides of the vehicle, for example to monitor cross-traffic or to be able to recognize free parking spaces at the edge of the road as you drive past.
  • the environment is monitored based on ultrasound signals that are emitted by one of the ultrasound sensors.
  • the ultrasound signals are reflected on objects and the echoes are from the ultrasound sensor, which
  • the emitted ultrasound signals can contain a single ultrasound pulse or a pulse sequence.
  • the pulse sequence can be individual for a vehicle or even for each ultrasonic sensor in order to be able to assign echoes to a vehicle or an ultrasonic sensor.
  • ultrasonic sensors Due to the propagation speed of sound in air of approximately 340 meters per second, ultrasonic sensors have a limited range in order to be able to detect the objects in the vicinity of the vehicle in a timely manner. At a distance of ten meters from the object there is already a running time of the ultrasonic signal from the Ultrasonic sensor to the object and back to the ultrasonic sensor of almost 0.06 seconds.
  • the detection of objects is determined by comparing an echo signal voltage with a reference voltage, which is also referred to as a reception threshold.
  • the echo signal voltage indicates a signal strength of the received echo of the ultrasound signal on the object. Nearby objects typically generate stronger echoes. If the echo signal voltage is above the reference voltage, which is also referred to as a reception threshold.
  • the signal transmitted from the ultrasonic sensor to the control unit is the signal transmitted from the ultrasonic sensor to the control unit.
  • the reference voltage is usually individually adapted to the respective vehicle.
  • the reference voltage can be dependent, for example, on a sensor height on the vehicle and an increase angle.
  • Speed is usually not a problem.
  • the sensor membranes of the ultrasonic sensor also called an ultrasonic membrane, can be excited by a driving wind.
  • the movement of the vehicle pushes the surrounding air away in different directions. This can lead to turbulence, particularly in the area of the bumpers and thus those positioned there
  • Disturbances can be caused which are above the reference voltage and can thus cause a detection of a non-existent object.
  • Such false recognition of non-existent objects in turn means that the vehicle cannot reliably provide assistance or support functions.
  • assistance or support functions are also referred to as ADAS.
  • an ultrasound parking aid system is known from DE 196 45 339 A1. Such systems give warning signals when one within one
  • Echo signal lying hearing window exceeds a certain threshold. So far, an audible window or the sensitivity of the system has been adjusted once to fixed data of the vehicle and / or the road. It is also proposed to adapt the sensitivity, the audible window, or also the transmission curve as a function of changing dynamic data of the vehicle or the road.
  • DE 10 2008 041 752 A1 also discloses a device for setting a reception threshold.
  • the apparatus includes a first comparator and a first counter for detecting a first frequency of crossing a first threshold value by a background signal and a second comparator and a second counter for detecting a second frequency of crossing a second threshold value by the background signal, the second
  • Threshold is greater than the first threshold.
  • a data processing device is used to set the reception threshold based on the first and second frequency.
  • DE 10 2012 200 230 A1 relates to a detection of the surroundings of a vehicle by means of acoustic signals.
  • Quantities such as the wind strength and / or components of the wind direction and / or the occurrence of changes in the propagation properties of the acoustic signal can be taken from the model, the changes in the propagation properties due to climatic differences, in particular of temperature differences.
  • the invention is therefore based on the object of a method for adapting an ultrasonic sensor for a driving support system of a vehicle, an ultrasonic sensor arrangement with at least one ultrasonic sensor and a control unit, and a
  • a method for adapting an ultrasonic sensor for a driving support system of a vehicle comprising the steps of detecting at least one adaptation parameter of an operation of the vehicle and adapting a transmission / reception characteristic of the ultrasonic sensor depending on the at least one adaptation parameter.
  • an ultrasound sensor arrangement with at least one ultrasound sensor and a control unit is also specified, the control unit being designed to carry out an adaptation of the at least one ultrasound sensor using the above method.
  • a driving support system with at least one ultrasound sensor arrangement is also specified.
  • the basic idea of the present invention is therefore to make the detection of objects with ultrasonic sensors more reliable by adapting the Transmitting / receiving characteristic of the ultrasonic sensor takes place in order to be able to carry out the adaptation even before processing echoes received with the ultrasonic sensor. It is therefore expressly not a matter of adapting a reception threshold, for example in the form of a reference voltage, the exceeding of which indicates a detection of an object.
  • the adaptation of the transmission / reception characteristic relates to an adaptation of this characteristic itself before, for example, the reception threshold is applied to this signal.
  • Adaptation parameters serve to determine the type of the required adaptation of the transmission / reception characteristics.
  • the adaptation parameter can be a parameter that affects the vehicle itself or a parameter that affects one
  • the environment of the vehicle determines
  • control unit carries out the adaptation of the ultrasonic sensor. This concerns setting the transmission / reception characteristics of the ultrasonic sensor.
  • the control unit can also receive a signal from the ultrasonic sensor, which reflects the
  • the signal transmitted from the ultrasonic sensor to the control device is typically digital (0 or 1).
  • the ultrasound sensor arrangement can have a plurality of ultrasound sensors.
  • the control unit can be designed to adapt the plurality
  • a control unit therefore carries out the adaptation for several ultrasonic sensors.
  • an optimal function of all ultrasonic sensors can be achieved in order to take into account different adaptation parameters on the different ultrasonic sensors.
  • the ultrasonic sensors on the front and rear of the vehicle can be exposed to very different types of interference, for example depending on the direction of travel of the vehicle.
  • the driving support system typically includes a plurality of ultrasonic sensors, which are evaluated together.
  • the control unit of the ultrasonic sensors can be designed integrally with a control unit of the driving support system.
  • the driving support system is preferably designed as a system for monitoring a blind spot of the vehicle while driving or as a parking steering assistant. In principle, however, other versions of the driving support system are also possible.
  • the driving support system can also combine various
  • adapting a transmission / reception characteristic of the ultrasonic sensor includes adapting one
  • the reception sensitivity of the ultrasound sensor can be set, for example, by an amplification circuit which amplifies an electrical reception signal of a movement of an ultrasound membrane of the ultrasound sensor.
  • the amplification circuit can particularly preferably be adjusted in its amplification.
  • the amplification can be selected to be low in order to be able to receive strong reflections of the emitted ultrasound signal reliably and without clipping. Faults can be suppressed.
  • With a large amplification slight echoes of objects can also be detected, such as those generated on objects further away.
  • the adaptation of a transmission / reception characteristic of the ultrasound sensor comprises an adaptation of a transmission power of the ultrasound sensor.
  • the transmission power can be adapted, for example, by means of a corresponding amplifier circuit for controlling the ultrasound sensor in order to deflect the ultrasound membrane.
  • the greater the transmission power the greater the potential range of the ultrasound sensor and the greater the distance between the levels of echoes of the emitted ultrasound signal compared to interference signals and noise.
  • a lower one can be used
  • Transmitting power may be preferred. With a large transmission power, echoes from Objects are detected, such as those generated on objects that are further away.
  • the adaptation of a transmission / reception characteristic of the ultrasound sensor comprises an adaptation of a reception window of the ultrasound sensor.
  • the reception window relates to an area in which echoes from emitted ultrasound signals can be received.
  • the reception window thus also serves to tune the ultrasound sensor for the reception window by simply adapting the ultrasound sensor for the basic reception of echoes of transmitted ultrasound signals.
  • the reception window can be adapted by adapting the transmission power and / or the reception sensitivity.
  • the reception window is preferably adapted by means of a combined and coordinated adaptation of both the transmission power and the
  • the detection of at least one adaptation parameter comprises a detection of a speed of the vehicle.
  • the speed of the vehicle is relevant, for example, in relation to turbulence that can arise at the ultrasonic sensors and the membrane of the
  • the speed can be determined by the vehicle based on odometry information, i.e. Wheel movements or the like, or based on satellite navigation signals (GPS, Galileo, or others).
  • the speed is preferably a relative speed based on the ambient air, for example taking wind into account.
  • the detection of at least one adaptation parameter comprises detection of at least one environmental condition of the vehicle, in particular precipitation, air humidity, and / or an ambient temperature.
  • Precipitation and air humidity can itself lead to the generation of unwanted reflections of the transmitted ultrasound signal.
  • These echoes typically have a low intensity and can be suppressed, for example, by adjusting the reception sensitivity.
  • the temperature affects the speed of sound propagation, which accordingly
  • a change in temperature of around 5 ° C can cause a change in the speed of sound of around one percent. Precipitation, humidity, and / or one
  • Ambient temperatures are preferably determined using appropriate sensors attached to the vehicle.
  • the detection of at least one adaptation parameter comprises detection of at least one road condition in an environment of the vehicle.
  • the road conditions can be, for example, freeway, city traffic, or overland.
  • Surface textures of the roadway can be generated, for example, in the case of a gravel roadway or similar echoes of the emitted ultrasound signals, which are to be regarded as disturbances, since they cannot be assigned to objects that restrict movement of the vehicle. These echoes typically have a low intensity and can be suppressed, for example, by adjusting the reception sensitivity.
  • the road condition can be determined, for example, based on map information and a current position of the vehicle. As an alternative or in addition, the roadway condition can be determined using sensors of the vehicle, for example a camera.
  • the method comprises an additional step for evaluating sensor signals received with the ultrasound sensor, and adapting a transmission / reception characteristic of the ultrasound sensor comprises adaptively adapting the transmission / reception characteristics of the ultrasound sensor based on the sensor signals received with the ultrasound sensor.
  • the received sensor signals can thus themselves contribute to adapting the transmission / reception characteristics of the ultrasonic sensor. For example, a high level of noise in the received sensor signals can indicate that the
  • Ultrasonic sensor is to be increased.
  • the detection of at least one adaptation parameter comprises a detection of the at least one
  • Adjustment parameters in a number of stages enable simple adjustment of the transmission / reception characteristics, for example by accessing a so-called look-up table. Such a table can be used to make adjustments to the transmission / reception characteristics in a simple manner, in particular when a large number of adjustment parameters are used.
  • the method comprises an additional step for adapting a reference voltage based on the at least one adaptation parameter.
  • the reference voltage can vary over time.
  • the course of the reference voltage is also called the reference voltage curve or
  • Sensor threshold curve denotes and can be adjusted in total or in sections.
  • the additional adjustment of the reference voltage enables the ultrasound sensor to be further adapted to the adaptation parameters.
  • Such adaptations can be carried out, for example, in a supportive manner if the adaptation of the transmission / reception characteristics has already reached its limits
  • Fig. 1 is a schematic view of a vehicle with a
  • Fig. 2 shows a time course of detection of objects for different
  • Fig. 3 shows a quantitative representation of the detection of the objects in
  • Fig. 5 is a schematic representation of stages for the speed as
  • Fig. 6 shows a time course of detection of objects for different
  • Fig. 7 exemplary signal curves over time comprising a
  • Fig. 1 1 waveforms over time comprising the echo signal voltage received by vibrations at the ultrasonic sensor, the reference voltage and the digital signal from an unmatched ultrasonic sensor in a second configuration at a speed greater than 35 km / h, and
  • FIG. 12 shows waveforms over time comprising the echo signal voltage of vibrations received at the ultrasonic sensor, the reference voltage and the digital signal from an adapted ultrasonic sensor in a second configuration at a speed greater than 35 km / h.
  • FIG. 1 shows a vehicle 10 according to a first, preferred embodiment of the invention.
  • the vehicle 10 has a driving support system 12 which is used here for
  • the driving support system 12 combines the two individual functions for different driving situations. In one
  • the two individual functions are carried out in parallel in the driving support system 12.
  • the driving support system 12 comprises a plurality of ultrasonic sensors 14 and a control unit 16.
  • the control unit 16 is designed, the ultrasonic sensors 14 adapt together.
  • the control unit 16 thus forms ultrasound sensor arrangements 18 with the ultrasound sensors 14.
  • the control unit 16 forms an ultrasound sensor arrangement 18 with an ultrasound sensor 14 in each case.
  • the driving support system 12 is designed to monitor an environment 20 of the vehicle 10. For this purpose, it controls the ultrasound sensors 14 to send out ultrasound signals and to receive reflections thereof, which are evaluated in the control unit 16. For this purpose, a digital signal 26 is transmitted to the control unit 16 from each of the ultrasonic sensors 14 based on the received reflections.
  • the digital signal 26 is at a level here, and a change in the level of the digital signal 26 indicates that the corresponding ultrasonic sensor 14 is reflecting an object in the environment 20 of the
  • the method begins with a detection of adaptation parameters of an operation of the vehicle 10.
  • the adaptation parameters include a speed of the vehicle 10, ambient conditions of the vehicle 10 and a road condition in the surroundings 20 of the vehicle 10. Die
  • adaptation parameters are acquired in a plurality of stages.
  • Figures 4 and 5 show corresponding stages for the
  • S1, S2 are designated.
  • the speed is based on the vehicle 10
  • Odometry information ie wheel movements or the like, determined.
  • the speed can be determined based on satellite navigation signals (GPS, Galileo, or others).
  • GPS Globalstar, Galileo, or others.
  • the speed of the vehicle 10 is determined as a relative speed based on the ambient air.
  • the ambient conditions of the vehicle 10 include precipitation, air humidity, and an ambient temperature.
  • Vehicle 10 attached appropriate sensors determined.
  • the road conditions here include, for example, freeway, city traffic, or overland.
  • the roadway condition is taken from map information based on a current position of the vehicle 10.
  • the roadway condition is determined using sensors of vehicle 10, for example a camera.
  • the transmission / reception characteristics are adjusted by accessing a look-up table.
  • Ultrasonic sensor 14 individually adapted depending on the determined adaptation parameters.
  • the control unit 16 carries out the adaptation of the ultrasonic sensors 14.
  • adapting the transmission / reception characteristic of the ultrasonic sensor 14 includes adapting a reception sensitivity of the
  • Ultrasonic sensor 14 and an adjustment of a transmission power of the ultrasonic sensor 14.
  • FIG. 1 shows the transmission power (LPS) and the reception sensitivity (AZW) for the ultrasonic sensors 14 as examples.
  • FIGS. 2 and 3 contain comparative representations of the detection of objects with the front ultrasonic sensors 14 on the right and left, the
  • Ultrasonic sensor 14 in the front left is adapted such that it is higher
  • Figure 2 shows the detection of objects for different speeds.
  • a critical speed range which in this case is about 130 km / h
  • significantly fewer interfering signals are received by the adapted ultrasonic sensor 14 on the left front than by the non-adapted ultrasonic sensor 14 on the front right.
  • Figure 3 quantified in which the number of interference signals is counted. This is for the
  • FIG. 6 shows, analogously to FIG. 2, a different time profile for the detection of objects at different speeds.
  • the adapted ultrasound sensor 14 at the front left generates fewer interference signals than the ultrasound sensor 14 at the front right. This applies to the area above approximately 130 km / h, as has already been explained with reference to FIG. 2.
  • FIGS. 8 to 9 and 10 to 12 each relate to signal profiles for an ultrasonic sensor 14.
  • FIG. 7 serves only as an example as a legend for the different ones
  • the signal profiles from FIG. 7 are therefore provided for explanation.
  • the signal profiles each include an echo signal voltage 22 from at
  • Ultrasonic sensor 14 receive vibrations, a profile of a reference voltage 24 or reception threshold and a digital signal 26.
  • FIGS. 8 to 9 show the signal profiles for one
  • FIG. 8 shows the signal profiles of the
  • Ultrasonic sensor 14 in accordance with the ultrasonic sensor 14 at the front right in Figures 1 to 3 or 6, i.e. the ultrasonic sensor 14 is not adapted.
  • the echo signal voltage 22 exceeds the reference voltage 24 in various ways, so that the digital signal 26 indicates an object but is not present.
  • FIG. 9 shows corresponding signal profiles for the adapted ultrasound sensor 14.
  • the echo signal voltage 22 only exceeds the reference voltage 24 at one point, so that only incorrect object detection takes place.
  • FIGS. 10 to 12 relate to a different configuration of the ultrasonic sensors 14.
  • FIG. 10 shows the signal profiles when the system is stationary. Without an object present, the echo signal voltage 22 does not exceed the reference voltage 24. No objects that are not present are recognized.
  • Figure 1 1 shows the waveforms at a speed greater than 35 km / h.
  • the configuration of the ultrasonic sensor 14 corresponds to that of the ultrasonic sensor according to FIG. 10.
  • the echo signal voltage 22 shows great turbulence at the ultrasonic sensors 14, so that the echo signal voltage 22 is often above the reference voltage 24 and objects that are not present are recognized.
  • FIG. 12 also shows the signal curves at a speed greater than 35 km / h.
  • the ultrasonic sensor 14 was, however, different from the configuration Figure 1 1 adjusted.
  • the echo signal voltage 22 is rarely above the reference voltage 24, so that fewer non-existent objects are recognized.
  • the course of the reference voltage 24 is adapted based on the adaptation parameters.
  • the adaptation of the reference voltage 24 is only carried out in a supportive manner here if the adaptation of the transmission / reception characteristics has already been carried out up to its limits.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors (14) für ein Fahrunterstützungssystem (12) eines Fahrzeugs (10), umfassend die Schritte Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter eines Betriebs des Fahrzeugs (10), und Anpassen einer Sende-Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors(14) abhängig von dem wenigstens einen Anpassungsparameter. Die Erfindung betrifft außerdem eine Ultraschall-Sensoranordnung (18) mit wenigstens einem Ultraschallsensor (14) und einer Steuereinheit (16), wobei die Steuereinheit (16) ausgeführt ist, eine Anpassung des wenigstens einen Ultraschallsensors (20) mit dem obigen Verfahren durchzuführen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrunterstützungssystem (12) mit wenigstens einer obigen Ultraschall-Sensoranordnung (18).

Description

Ultraschallsensor mit Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschall-Sensoranordnung mit wenigstens einem Ultraschallsensor und einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, eine Anpassung des wenigstens einen Ultraschallsensors mit dem obigen Verfahren durchzuführen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrunterstützungssystem mit wenigstens einer Ultraschall-Sensoranordnung.
Ultraschallsensoren werden heutzutage an vielen Fahrzeugen eingesetzt, um Objekte in einer Umgebung des jeweiligen Fahrzeugs zu erfassen. Dabei sind typischerweise eine Mehrzahl Ultraschallsensoren entlang der Seiten des Fahrzeugs angebracht. Neben Ultraschallsensoren an der Vorder- und Rückseite werden zunehmend auch
Ultraschallsensoren an den Längsseiten des Fahrzeugs angebracht, beispielsweise um Querverkehr zu überwachen oder um freie Parklücken am Fahrbahnrand bei einer Vorbeifahrt erkennen zu können.
Die Überwachung der Umgebung erfolgt basierend auf Ultraschallsignalen, die von einem der Ultraschallsensoren abgestrahlt werden. Die Ultraschallsignale werden an Objekten reflektiert, und die Echos werden von dem Ultraschallsensor, der das
Ultraschallsignal ausgesendet hat, oder auch von anderen Ultraschallsensoren an dem Fahrzeug empfangen. Die ausgesendeten Ultraschallsignale können dabei einen einzelnen Ultraschallpuls enthalten, oder auch eine Pulsfolge. Die Pulsfolge kann dabei individuell für ein Fahrzeug oder sogar jeden Ultraschallsensor sein, um Echos einem Fahrzeug oder einem Ultraschallsensor zuordnen zu können.
Aufgrund der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall in Luft von etwa 340 Meter pro Sekunde haben Ultraschallsensoren eine begrenzte Reichweite, um zeitnah die Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs erfassen zu können. Bei einem Abstand zu dem Objekt von zehn Metern ergibt sich bereits eine Laufzeit des Ultraschalsignals von dem Ultraschallsensor zu dem Objekt und wieder zurück zu dem Ultraschallsensor von fast 0,06 Sekunden.
Bei heutigen Ultraschallsensoren wird die Erkennung von Objekten durch Vergleich der einer Echosignalspannung mit einer Referenzspannung, die auch als Empfangsschwelle bezeichnet wird, ermittelt. Die Echosignalspannung gibt dabei eine Signalstärke des empfangenen Echos des Ultraschallsignals an dem Objekt an. Nahe Objekte erzeugen dabei typischerweise stärkere Echos. Liegt die Echosignalspannung über der
Referenzspannung, wird von dem Ultraschallsensor ein entsprechendes Signal, dass ein Objekt erkannt wurde, an ein Steuergerät (ECU) übertragen.
Das von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragenen Signal ist
typischerweise ein digitales Signal (0 oder 1 ). Ein radialer Abstand eines Objektes zum Sensor wird durch die Zeitdauer vom Start des Aussendens des Ultraschallsignals zum einem Zeitpunkt t=0 bis zu einer Änderung des übertragenen Signals beispielsweise von Null auf eins bestimmt.
Die Referenzspannung ist üblicherweise individuell an das jeweilige Fahrzeug angepasst. Die Referenzspannung kann beispielsweise abhängig von einer Sensorhöhe an dem Fahrzeug und einem Erhöhungswinkel sein.
Die Verwendung der Ultraschallsensoren im Stand oder bei niedrigen
Geschwindigkeiten ist dabei meist unproblematisch. Allerdings hat sich gezeigt, dass bei höheren Geschwindigkeiten beispielsweise in einem Bereich von 30km/h bis 160km/h die Sensormembranen des Ultraschallsensors, auch Ultraschallmembran genannt, durch Fahrwind anregt werden kann. Durch die Bewegung des Fahrzeugs wird die umgebende Luft in verschiedene Richtungen weggedrückt. Dies kann zu Turbulenzen insbesondere im Bereich der Stoßfänger und damit der dort positionierten
Ultraschallsensoren führen. Es bilden sich Bereiche hohen und niedrigen Luftdrucks. Dieser turbulente Luftstrom im Bereich der Ultraschallsensoren kann zu Störungen an der Sensormembran des Ultraschallsensors führen, die als„Klopfeffekt“ bekannt sind.
Es können Störungen verursacht werden, die oberhalb der Referenzspannung liegen und somit eine Erkennung eines nicht vorhandenen Objekts bewirken können. Durch solche falschen Erkennungen von nicht vorhandenen Objekten können wiederum Assistenz- oder Unterstützungsfunktionen nicht zuverlässig durch das Fahrzeug bereitgestellt werden. Dies Assistenz- oder Unterstützungsfunktionen werden auch als ADAS bezeichnet.
Aktuelle Ansätze zur Lösung dieses Problems gehen dahin, die Referenzspannung bzw. die Referenzspannungskurve anzupassen, um ungewünschte Echos zu filtern. Dies wird jedoch mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs schwieriger.
In diesem Zusammenhang ist aus der DE 196 45 339 A1 ein Ultraschall-Parkhilfesystem bekannt. Derartige Systeme geben Warnsignale ab, wenn ein innerhalb eines
Hörfensters liegendes Echosignal einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Bisher wurden ein Hörfenster oder die Empfindlichkeit des Systems an feststehende Daten des Fahrzeugs und/oder der Fahrbahn einmalig angepasst. Außerdem ist vorgeschlagen, die Empfindlichkeit, das Hörfenster, oder auch den Sendeverlauf in Abhängigkeit von sich ändernden dynamischen Daten des Fahrzeugs bzw. der Fahrbahn anzupassen.
Weiter ist aus der DE 10 2008 041 752 A1 eine Vorrichtung zum Festlegen einer Empfangsschwelle bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet einen ersten Komparator und einen ersten Zähler zum Erfassen einer ersten Häufigkeit eines Durchschreitens eines ersten Schwellwertes durch ein Hintergrundsignal und einen zweiten Komparator und einen zweiten Zähler zum Erfassen einer zweiten Häufigkeit eines Durchschreitens eines zweiten Schwellenwertes durch das Hintergrundsignal, wobei der zweite
Schwellwert größer als der erste Schwellwert ist. Eine Datenverarbeitungseinrichtung dient zum Festlegen der Empfangsschwelle basierend auf der ersten und zweiten Häufigkeit.
Die DE 10 2012 200 230 A1 betrifft eine Erfassung der Umgebung eines Fahrzeugs mittels akustischer Signale. Veränderungen, die ein insbesondere moduliertes, akustisches Signal infolge von Klimaeinflüssen, erfährt, zu detektieren und aus den Veränderungen des Signals ein Modell der momentanen Klimasituation im Umfeld des Fahrzeugs zu erstellen. Dem Modell können Größen wie beispielsweise die Windstärke und/oder Komponenten der Windrichtung und/oder das Auftreten von Änderungen der Ausbreitungseigenschaften des akustischen Signals entnommen werden, wobei die Änderungen der Ausbreitungseigenschaften infolge von klimatischen Unterschieden, insbesondere von Temperaturunterschieden auftreten. Diese Größen werden bei der Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs berücksichtigt und/oder optional für weitere Fahrzeugfunktionen genutzt. Insbesondere wird das Modell der momentanen
Klimasituation aus Laufzeitunterschieden von Signalen erstellt, die unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen auf ansonsten gleichen Ausbreitungswegen aufweisen.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs, eine Ultraschall-Sensoranordnung mit wenigstens einem Ultraschallsensor und einer Steuereinheit und ein
Fahrunterstützungssystem mit wenigstens einer solchen Ultraschall-Sensoranordnung jeweils der oben genannten Art anzugeben, die eine verbesserte Erkennung von Objekten in der Umgebung in verschiedenen Fahrsituationen und insbesondere bei verschiedenen Geschwindigkeiten ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der
unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors für ein Fahrunterstützungssystem eines Fahrzeugs angegeben, umfassend die Schritte Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter eines Betriebs des Fahrzeugs, und Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors abhängig von dem wenigstens einen Anpassungsparameter.
Erfindungsgemäß ist außerdem eine Ultraschall-Sensoranordnung mit wenigstens einem Ultraschallsensor und einer Steuereinheit angegeben, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, eine Anpassung des wenigstens einen Ultraschallsensors mit dem obigen Verfahren durchzuführen.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrunterstützungssystem mit wenigstens einer Ultraschall-Sensoranordnung angegeben.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, die Erkennung von Objekten mit Ultraschallsensoren dadurch zuverlässiger zu gestalten, dass eine Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors erfolgt, um bereits vor einer Verarbeitung von mit dem Ultraschallsensor empfangenen Echos die Anpassung vornehmen zu können. Dabei geht es also ausdrücklich nicht um eine Anpassung einer Empfangsschwelle, beispielsweise in der Form einer Referenzspannung, deren Überschreiten eine Erkennung eines Objekts anzeigt. Die Anpassung der Sende- /Empfangscharakteristik betrifft eine Anpassung dieser Charakteristik selber, bevor beispielsweise die Empfangsschwelle auf dieses Signal angewendet wird. Der
Anpassungsparameter dient dabei dazu, die Art der erforderlichen Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik zu ermitteln. Der Anpassungsparameter kann ein Parameter sein, der das Fahrzeug selber betrifft, oder ein Parameter, der eine
Umgebung des Fahrzeugs definiert. Die Umgebung des Fahrzeugs bedingt
beispielsweise durch ihre Beschaffenheit den ungewollten Empfang von Reflektionen des ausgesendeten Ultraschallsignals.
Bei der Ultraschall-Sensoranordnung führt die Steuereinheit die Anpassung des Ultraschallsensors durch. Dies betrifft eine Einstellung der Sende- /Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors. Die Steuereinheit kann außerdem ein Signal von dem Ultraschallsensor empfangen, welches Reflektionen des
Ultraschallsignals an Objekten anzeigt, beispielsweise wenn eine Echosignalspannung über einer Referenzspannung liegt. Das von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragene Signal ist typischerweise digital (0 oder 1 ). Ein radialer Abstand eines Objektes zu dem Ultraschallsensor wird durch die Zeitdauer vom Start des Aussendens des Ultraschallsignals zum Zeitpunkt t=0 bis zu einer Änderung des übertragenen Signals beispielsweise von Null auf eins bestimmt.
Die Ultraschall-Sensoranordnung kann eine Mehrzahl Ultraschallsensoren aufweisen. Die Steuereinheit kann ausgeführt sein, eine Anpassung der Mehrzahl
Ultraschallsensoren jeweils individuell durchzuführen. Eine Steuerungseinheit führt also die Anpassung für mehrere Ultraschallsensoren durch. Durch die individuelle
Anpassung kann eine optimale Funktion aller Ultraschallsensoren erreicht werden, um unterschiedlichen Anpassungsparametern an den verschiedenen Ultraschallsensoren Rechnung zu tragen. So können beispielsweise die Ultraschallsensoren an Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs sehr unterschiedlichen Arten von Störungen ausgesetzt sein, beispielsweise abhängig von einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Das Fahrunterstützungssystem umfasst typischerweise eine Mehrzahl Ultraschallsensoren, die gemeinsam ausgewertet werden. Dabei kann die Steuereinheit der Ultraschallsensoren integral mit einer Steuereinheit des Fahrunterstützungssystems ausgeführt sein.
Vorzugsweise ist das Fahrunterstützungssystem als System zur Überwachung eines toten Winkels des Fahrzeugs während der Fahrt oder als Parklenkassistent ausgeführt. Prinzipiell sind aber auch andere Ausführungen des Fahrunterstützungssystems möglich. Auch kann das Fahrunterstützungssystem kombiniert verschiedene
Einzelfunktionen durchführen, beispielsweise eine Einzelfunktion für jeweils
unterschiedliche Fahrsituationen. Alternativ können auch Einzelfunktionen parallel ausgeführt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Anpassen einer Sende- /Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors ein Anpassen einer
Empfangsempfindlichkeit des Ultraschallsensors. Die Empfangsempfindlichkeit des Ultraschallsensors kann beispielsweise durch eine Verstärkungsschaltung eingestellt werden, die ein elektrisches Empfangssignal einer Bewegung einer Ultraschallmembran des Ultraschallsensors verstärkt. Besonders bevorzugt ist die Verstärkungsschaltung in ihrer Verstärkung einstellbar. Beispielsweise kann die Verstärkung niedrig gewählt sein, um starke Reflektionen des ausgesendeten Ultraschallsignals zuverlässig und ohne Übersteuerung empfangen zu können. Störungen können unterdrückt werden. Bei einer großen Verstärkung können auch leichte Echos von Objekten erfasst werden, wie sie beispielsweise an weiter entfernten Objekten erzeugt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Anpassen einer Sende- /Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors ein Anpassen einer Sendeleistung des Ultraschallsensors. Die Sendeleistung kann beispielsweise durch eine entsprechende Verstärkerschaltung zur Ansteuerung des Ultraschallsensors zur Auslenkung der Ultraschallmembran angepasst werden. Je größer die Sendeleistung ist, desto größer eine potentielle Reichweite des Ultraschallsensors, und desto größer ein Abstand der Pegel von Echos des ausgesendeten Ultraschallsignals verglichen mit Störsignalen und Rauschen. Um eine Belastung des Ultraschallsensors und Energieverbrauch zu reduzieren sowie um Übersteuerungen zu vermeiden, kann eine geringere
Sendeleistung bevorzugt sein. Bei einer großen Sendeleistung können auch Echos von Objekten erfasst werden, wie sie beispielsweise an weiter entfernten Objekten erzeugt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Anpassen einer Sende- /Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors ein Anpassen eines Empfangsfensters des Ultraschallsensors. Das Empfangsfenster betrifft einen Bereich, in dem Echos von ausgestrahlten Ultraschallsignalen empfangen werden können. Das Empfangsfenster dient also über eine reine Anpassung des Ultraschallsensors zum prinzipiellen Empfang von Echos ausgesendeter Ultraschallsignale hinaus dazu, den Ultraschallsensor für das Empfangsfenster abzustimmen. Das Anpassen des Empfangsfensters kann durch eine Anpassung der Sendeleistung und/oder der Empfangsempfindlichkeit erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt das Anpassen des Empfangsfensters durch eine kombinierte und abgestimmte Anpassung sowohl der Sendeleistung wie auch der
Empfangsempfindlichkeit.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist relevant beispielsweise in Bezug auf Turbulenzen, die an den Ultraschallsensoren entstehen können und die Membran der
Ultraschallsensoren anregen. Dies kann dazu führen, dass der Ultraschallsensor ein nicht vorhandene Objekte detektiert. Außerdem kann ein hohes Niveau an
Grundrauschen erzeugt werden, in dem Echos von ausgesendeten Ultraschallsignalen von realen Objekten nicht erkannt werden können. Durch die Anpassung des
Ultraschallsensors unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit kann dieses Problem reduziert oder vermieden werden. Die Geschwindigkeit kann von dem Fahrzeug basierend auf Odometrieinformationen ermittelt werden, d.h. Radbewegungen oder ähnlichen, oder basierend auf Satellitennavigationssignalen (GPS, Galileo, oder anderen). Die Geschwindigkeit ist vorzugsweise eine Relativgeschwindigkeit bezogen auf die Umgebungsluft, beispielsweise unter Berücksichtigung von Wind.
Untersuchungen insbesondere mit analogen Signalen, die eine Anregung der
Ultraschallmembran anzeigen, haben dabei gezeigt, dass eine Amplitude von erkannten Echos, die durch solche Turbulenzen entstehen, proportional zu der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist. Dies würde im Stand der Technik bedeuten, dass ein sehr großer Satz an Referenzspannungen bzw. Referenzspannungskurven bereitgestellt und angewendet werden müsste, um Echos von realen Objekten erkennen zu können. Dies ist jedoch mit einem großen Aufwand verbunden, der durch die Anpassung der Sende- /Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors vermieden werden kann. Außerdem kann die Anpassung der Referenzspannungen bzw. Referenzspannungskurven beispielsweise abhängig von der Geschwindigkeit an ihre Grenzen stoßen, bei denen keine zuverlässige Erkennung von Echos ausgesendeter Ultraschallsignale an realen Objekten mehr erfolgt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von wenigstens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs, insbesondere von Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, und/oder einer Umgebungstemperatur. Niederschlag und Luftfeuchte können selber zur Erzeugung von ungewollten Reflektionen des ausgesendeten Ultraschallsignals führen. Diese Echos haben typischerweise eine geringe Intensität und können beispielsweise durch eine Anpassung der Empfangsempfindlichkeit unterdrückt werden. Die Temperatur hat Einfluss auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall, was entsprechend
kompensiert werden kann. Ausgehend von Normalbedingungen kann eine Änderung der Temperatur von etwa 5°C bereits eine Änderung der Schallgeschwindigkeit von etwa einem Prozent bewirken. Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, und/oder einer
Umgebungstemperatur werden vorzugsweise mit an dem Fahrzeug angebrachten entsprechenden Sensoren ermittelt.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von wenigstens einer Fahrbahnbedingung in einer Umgebung des Fahrzeugs. Die Fahrbahnbedingungen können beispielsweise Autobahn, Stadtverkehr, oder Überland sein. Durch unterschiedliche
Oberflächenbeschaffenheiten der Fahrbahn können beispielsweise bei einer geschotterten Fahrbahn oder ähnlichem Echos der ausgesendeten Ultraschallsignale generiert werden, die als Störungen anzusehen sind, da sie keinen Objekten, die eine Bewegung des Fahrzeugs einschränken, zuzuordnen sind. Diese Echos haben typischerweise eine geringe Intensität und können beispielsweise durch eine Anpassung der Empfangsempfindlichkeit unterdrückt werden. Die Fahrbahnbedingung kann beispielsweise basierend auf Karteninformationen und einer aktuellen Position des Fahrzeugs ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrbahnbedingung mit Sensoren des Fahrzeugs, beispielsweise einer Kamera, bestimmt werden. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Auswerten von mit dem Ultraschallsensor empfangenen Sensorsignalen, und das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors umfasst ein adaptives Anpassen der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors basierend auf den mit dem Ultraschallsensor empfangenen Sensorsignalen. Somit können auch die empfangenen Sensorsignale selber dazu beitragen, die Sende- /Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors anzupassen. Beispielsweise kann ein hohes Rauschniveau in den empfangenen Sensorsignalen anzeigen, dass die
Empfangsempfindlichkeit zu reduzieren und/oder die Sendeleistung des
Ultraschallsensors zu erhöhen ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von dem wenigstens einem
Anpassungsparameter in einer Mehrzahl Stufen. Die Stufen ermöglichen eine einfache Anpassung der Sende-/Empfangscharakteristik beispielsweise durch einen Zugriff auf eine sogenannte Look-up Tabelle. Über eine solche Tabelle können insbesondere bei einer Vielzahl verwendeter Anpassungsparameter auf einfache Weise Anpassungen der Sende7Empfangscharakteristik durchgeführt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Anpassen einer Referenzspannung basierend auf dem wenigstens einen Anpassungsparameter. Die Referenzspannung kann dabei zeitlich variieren. Der Verlauf der Referenzspannung wird auch als Referenzspannungskurve oder
Sensorschwellkurve bezeichnet und kann insgesamt oder abschnittsweise angepasst werden. Durch die zusätzliche Anpassung der Referenzspannung kann eine weitere Anpassung des Ultraschallsensors an die Anpassungsparameter erfolgen. Solche Anpassungen können beispielsweise unterstützend durchgeführt werden, wenn die Anpassung der Sende7Empfangscharakteristik bereits bis zu ihren Grenzen
durchgeführt wurde.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem
Fahrunterstützungssystem und einer Mehrzahl Ultraschallsensoren gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Draufsicht,
Fig. 2 einen Zeitverlauf einer Erfassung von Objekten für verschiedene
Geschwindigkeiten mit einem kritischen Geschwindigkeitsbereich, der über etwa 130 km/h liegt, für zwei Ultraschallsensoren im direkten Vergleich,
Fig. 3 eine quantitative Darstellung der Erfassung der Objekte in
Übereinstimmung mit der Darstellung in Figur 2 als Balkendiagramm,
Fig. 4 eine schematische Darstellung von Stufen für die Umgebungstemperatur als Anpassungsparameter,
Fig. 5 eine schematische Darstellung von Stufen für die Geschwindigkeit als
Anpassungsparameter,
Fig. 6 einen Zeitverlauf einer Erfassung von Objekten für verschiedene
Geschwindigkeiten mit einem kritischen Geschwindigkeitsbereich, der über etwa 130 km/h liegt, für zwei Ultraschallsensoren im direkten Vergleich,
Fig. 7 beispielhafte Signalverläufe über die Zeit umfassend eine
Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen
Schwingungen, eine Referenzspannung und ein digitales Signal,
Fig. 8 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem nicht angepassten Ultraschallsensor in einer ersten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit von 130 km/h, Fig. 9 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem angepassten Ultraschallsensor einer ersten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit von 130 km/h,
Fig. 10 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem nicht angepassten Ultraschallsensor in einer zweiten Konfiguration im Stillstand,
Fig. 1 1 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem nicht angepassten Ultraschallsensor in einer zweiten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit größer als 35 km/h, und
Fig. 12 Signalverläufe über die Zeit umfassend die Echosignalspannung von an dem Ultraschallsensor empfangen Schwingungen, die Referenzspannung und das digitale Signal von einem angepassten Ultraschallsensor in einer zweiten Konfiguration bei einer Geschwindigkeit größer als 35 km/h.
Die Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 10 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Fahrzeug 10 weist ein Fahrunterstützungssystem 12 auf, das hier zur
Überwachung eines toten Winkels des Fahrzeugs 10 während der Fahrt und als
Parklenkassistent ausgeführt ist. Das Fahrunterstützungssystem 12 kombiniert die beiden Einzelfunktionen für jeweils unterschiedliche Fahrsituationen. In einem
alternativen Ausführungsbeispiel werden die beiden Einzelfunktionen parallel in dem Fahrunterstützungssystem 12 ausgeführt.
Das Fahrunterstützungssystem 12 umfasst eine Mehrzahl Ultraschallsensoren 14 und eine Steuereinheit 16. Die Steuereinheit 16 ist ausgeführt, die Ultraschallsensoren 14 gemeinsam anzupassen. Die Steuereinheit 16 bildet somit mit den Ultraschallsensoren 14 Ultraschall-Sensoranordnungen 18. Alternativ bildet die Steuereinheit 16 jeweils mit einem Ultraschallsensor 14 eine Ultraschall-Sensoranordnung 18.
Das Fahrunterstützungssystem 12 ist ausgeführt, eine Überwachung einer Umgebung 20 des Fahrzeugs 10 durchzuführen. Dazu steuert es die Ultraschallsensoren 14 an, Ultraschallsignale auszusenden und Reflektionen davon zu empfangen, die in der Steuereinheit 16 ausgewertet werden. Dazu wird basierend auf den empfangenen Reflektionen wird von jedem der Ultraschallsensoren 14 ein digitales Signal 26 an die Steuerungseinheit 16 übertragen. Das digitale Signal 26 liegt hier auf einem Pegel, und eine Änderung des Pegels des digitalen Signals 26 zeigt an, dass der entsprechende Ultraschallsensor 14 eine Reflektion von einem Objekt in der Umgebung 20 des
Fahrzeugs 10 empfangen hat. Ein radialer Abstand des Objektes zum Ultraschallsensor 14 wird durch eine Zeitdauer vom Start des Aussendens des Ultraschallsignals zum Zeitpunkt t=0 bis zu einer Änderung des übertragenen digitalen Signals beispielsweise von eins auf null bestimmt.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Anpassen der Ultraschallsensoren 14 in
Übereinstimmung mit dem Fahrzeug 10 der ersten Ausführungsform beschrieben.
Das Verfahren beginnt mit einem Erfassen von Anpassungsparametern eines Betriebs des Fahrzeugs 10. Die Anpassungsparameter umfassen in diesem Ausführungsbeispiel eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs 10 und einer Fahrbahnbedingung in der Umgebung 20 des Fahrzeugs 10. Die
Anpassungsparameter werden gemäß der ersten Ausführungsform in einer Mehrzahl Stufen erfasst. Figuren 4 und 5 zeigen entsprechende Stufen für die
Umgebungstemperatur und die Geschwindigkeit, die entsprechend mit T1 ... T5 bzw.
S1 , S2 bezeichnet sind.
Die Geschwindigkeit wird vorliegend von dem Fahrzeug 10 basierend auf
Odometrieinformationen, d.h. Radbewegungen oder ähnlichen, ermittelt. Alternativ kann die Geschwindigkeit basierend auf Satellitennavigationssignalen (GPS, Galileo, oder anderen) ermittelt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird bei zusätzlicher Kenntnis von Windrichtung und Windgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 als Relativgeschwindigkeit bezogen auf die Umgebungsluft ermittelt. Die Umgebungsbedingungen des Fahrzeugs 10 umfassen in diesem Ausführungsbeispiel Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, und eine Umgebungstemperatur.
Die Umgebungsbedingungen werden in diesem Ausführungsbeispiel mit an dem
Fahrzeug 10 angebrachten entsprechenden Sensoren ermittelt.
Die Fahrbahnbedingung umfassen hier beispielhaft Autobahn, Stadtverkehr, oder Überland. Die Fahrbahnbedingung wird basierend auf einer aktuellen Position des Fahrzeugs 10 aus Karteninformationen entnommen. In einer alternativen
Ausführungsform wird die Fahrbahnbedingung mit Sensoren des Fahrzeugs 10, beispielsweise einer Kamera, bestimmt.
Die Anpassung der Sende7Empfangscharakteristik erfolgt durch einen Zugriff auf eine sogenannte Look-up Tabelle.
In einem nachfolgenden Schritt wird eine Sende-/Empfangscharakteristik jedes
Ultraschallsensors 14 abhängig von den ermittelten Anpassungsparametern jeweils individuell angepasst. Die Steuereinheit 16 führt die Anpassung der Ultraschallsensoren 14 durch.
Das Anpassen der Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors 14 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Anpassen einer Empfangsempfindlichkeit des
Ultraschallsensors 14 und ein Anpassen einer Sendeleistung des Ultraschallsensors 14.
In Figur 1 ist diesbezüglich für die Ultraschallsensoren 14 jeweils beispielhaft die Sendeleistung (LPS) und die Empfangsempfindlichkeit (AZW) angegeben. Darauf basierend enthalten die Figuren 2 und 3 vergleichende Darstellungen der Erfassung von Objekten mit den vorderen Ultraschallsensoren 14 rechts und links, wobei der
Ultraschallsensor 14 vorne links derart angepasst ist, dass er eine höhere
Sendeleistung und eine niedrigere Empfangsempfindlichkeit aufweist.
Figur 2 zeigt die Erfassung von Objekten für verschiedene Geschwindigkeiten. In einem kritischen Geschwindigkeitsbereich, der hier über etwa 130 km/h liegt, werden von dem angepassten Ultraschallsensor 14 links vorne deutlich weniger Störsignale empfangen, als von dem nicht angepassten Ultraschallsensor 14 rechts vorne. Dies ist in Figur 3 quantifiziert, in der die Anzahl der Störsignale gezählt ist. Diese ist für den
Ultraschallsensor 14 vorne rechts etwa dreimal höher als bei dem angepassten
Ultraschallsensor 14 vorne links. Figur 6 zeigt analog zu Figur 2 einen anderen zeitlichen Verlauf der Erfassung von Objekten bei verschiedenen Geschwindigkeiten.
Der angepasste Ultraschallsensor 14 vorne links generiert dabei weniger Störsignale als der Ultraschallsensor 14 vorne rechts. Dies betrifft den Bereich oberhalb von etwa 130 km/h, wie bereits unter Bezug auf Figur 2 erläutert wurde.
Figuren 8 bis 9 und 10 bis 12 betreffen jeweils Signalverläufe für einen Ultraschallsensor 14. Figur 7 dient dabei lediglich beispielhaft als Legende für die verschiedenen
Signalverläufe. Die Signalverläufe aus Figur 7 sind also zur Erläuterung bereitgestellt. Die Signalverläufe umfassen jeweils eine Echosignalspannung 22 von an dem
Ultraschallsensor 14 empfangen Schwingungen, einen Verlauf einer Referenzspannung 24 oder Empfangsschwelle und ein digitales Signal 26.
Die Signalverläufe in den Figuren 8 bis 9 zeigen die Signalverläufe für eine
Geschwindigkeit von 130 km/h. Figur 8 zeigt im Detail die Signalverläufe des
Ultraschallsensors 14 in Übereinstimmung mit dem Ultraschallsensor 14 vorne rechts in den Figuren 1 bis 3 oder 6, d.h. der Ultraschallsensor 14 ist nicht angepasst. Die Echosignalspannung 22 überschreitet die Referenzspannung 24 verschiedentlich, so dass das digitale Signal 26 ein Objekt anzeigt, dass jedoch nicht vorhanden ist. Figur 9 zeigt entsprechende Signalverläufe für den angepassten Ultraschallsensor 14. Die Echosignalspannung 22 überschreitet die Referenzspannung 24 lediglich an einer Stelle, so dass nur eine falsche Objekterkennung erfolgt.
Die Figuren 10 bis 12 betreffen eine abweichende Konfiguration der Ultraschallsensoren 14. Figur 10 zeigt die Signalverläufe im Stillstand. Ohne ein vorhandenes Objekt überschreitet die Echosignalspannung 22 nicht die die Referenzspannung 24. Es werden keine nicht vorhandenen Objekte erkannt. Figur 1 1 zeigt die Signalverläufe bei einer Geschwindigkeit größer als 35 Km/h. Die Konfiguration des Ultraschallsensors 14 entspricht der des Ultraschallsensors gemäß Figur 10. Die Echosignalspannung 22 zeigt große Turbulenzen an den Ultraschallsensoren 14, so dass die Echosignalspannung 22 häufig über der Referenzspannung 24 liegt und nicht vorhandene Objekte erkannt werden. Figur 12 zeigt die Signalverläufe ebenfalls bei einer Geschwindigkeit größer als 35 Km/h. Der Ultraschallsensor 14 wurde allerdings gegenüber der Konfiguration aus Figur 1 1 angepasst. Die Echosignalspannung 22 liegt nur noch selten über der Referenzspannung 24, so dass weniger nicht vorhandene Objekte erkannt werden.
In einem weiteren, optionalen Schritt wird zusätzlich zu der Sende- /Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors 14 der Verlauf der Referenzspannung 24 basierend auf den Anpassungsparametern angepasst. Die Anpassung der Referenzspannung 24 wird hier lediglich unterstützend durchgeführt, wenn die Anpassung der Sende7Empfangscharakteristik bereits bis zu ihren Grenzen durchgeführt wurde.
Bezugszeichenliste
Fahrzeug
Fahrunterstützungssystem
Ultraschallsensor
Steuereinheit
Sensoranordnung
Umgebung
Echosignalspannung
Referenzspannung
digitales Signal

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Anpassen eines Ultraschallsensors (14) für ein
Fahrunterstützungssystem (12) eines Fahrzeugs (10), umfassend die Schritte
Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter eines Betriebs des Fahrzeugs (10), und
Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors(14) abhängig von dem wenigstens einen Anpassungsparameter.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors (14) ein Anpassen einer Empfangsempfindlichkeit des Ultraschallsensors (14) umfasst.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors (14) ein Anpassen einer Sendeleistung des Ultraschallsensors (14) umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors (14) ein Anpassen eines Empfangsfensters des Ultraschallsensors (14) umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von wenigstens einer Umgebungsbedingung des Fahrzeugs (10) umfasst, insbesondere von Niederschlag, Luftfeuchtigkeit, und/oder einer Umgebungstemperatur.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von wenigstens einer Fahrbahnbedingung in einer Umgebung (20) des Fahrzeugs (10) umfasst.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Auswerten von mit dem Ultraschallsensor (14) empfangenen Sensorsignalen umfasst, und
das Anpassen einer Sende-/Empfangscharakteristik des Ultraschallsensors (14) ein adaptives Anpassen der Sende-/Empfangscharakteristik des
Ultraschallsensors (14) basierend auf den mit dem Ultraschallsensor (14) empfangenen Sensorsignalen umfasst.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Erfassen von wenigstens einem Anpassungsparameter ein Erfassen von dem wenigstens einem Anpassungsparameter in einer Mehrzahl Stufen umfasst.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Anpassen einer
Referenzspannung (24) basierend auf dem wenigstens einen
Anpassungsparameter umfasst.
1 1. Ultraschall-Sensoranordnung (18) mit wenigstens einem Ultraschallsensor (14) und einer Steuereinheit (16), wobei die Steuereinheit (16) ausgeführt ist, eine Anpassung des wenigstens einen Ultraschallsensors (20) mit dem Verfahren nach einem der vorhergehende Ansprüche durchzuführen.
12. Ultraschall-Sensoranordnung (18) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
die Ultraschall-Sensoranordnung (18) eine Mehrzahl Ultraschallsensoren(14) aufweist und die Steuereinheit (16) ausgeführt ist, eine Anpassung der Mehrzahl Ultraschallsensoren (14) jeweils individuell durchzuführen.
13. Fahrunterstützungssystem (12) mit wenigstens einer Ultraschall-Sensoranordnung (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 1 oder 12.
14. Fahrunterstützungssystem (12) nach dem vorhergehenden Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
das Fahrunterstützungssystem (12) als System zur Überwachung eines toten Winkels des Fahrzeugs (10) während der Fahrt oder als Parklenkassistent ausgeführt ist.
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