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WO2018019696A1 - Verfahren zum erfassen eines objekts in einer umgebung eines fahrzeugs mit höhenbestimmung, fahrerassistenzsystem sowie fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum erfassen eines objekts in einer umgebung eines fahrzeugs mit höhenbestimmung, fahrerassistenzsystem sowie fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2018019696A1
WO2018019696A1 PCT/EP2017/068340 EP2017068340W WO2018019696A1 WO 2018019696 A1 WO2018019696 A1 WO 2018019696A1 EP 2017068340 W EP2017068340 W EP 2017068340W WO 2018019696 A1 WO2018019696 A1 WO 2018019696A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
echo
amplitude
vehicle
threshold
determined
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/068340
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alice FRAPSAUCE
Mohamed-Elamir MOHAMED
Original Assignee
Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh filed Critical Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
Publication of WO2018019696A1 publication Critical patent/WO2018019696A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers
    • G01S7/527—Extracting wanted echo signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting an object in an environment of a vehicle, in which with an ultrasonic sensor
  • Transmitted ultrasound signal a first echo of the reflected ultrasound signal from the object is received and an amplitude of the first echo is determined, the object is classified as high, if the amplitude of the first echo is greater than the at least one threshold, and the object as is classified low if the amplitude of the first echo is lower than the at least one threshold.
  • the present invention relates to a driver assistance system for a vehicle. Furthermore, the present invention relates to a vehicle with such
  • the interest is directed in particular to ultrasonic sensors which are used, for example, in driver assistance systems of vehicles.
  • ultrasound sensors may be part of a driver assistance system with which the vehicle can be maneuvered or parked at least semi-autonomously.
  • the ultrasonic sensors can detect objects in the vicinity of the vehicle.
  • an ultrasonic signal can be emitted with the ultrasonic sensor, which is then reflected by the object and in turn reaches the ultrasonic sensor.
  • a distance between the vehicle and the object can then be determined.
  • the amplitude of the reflected ultrasound signal or of the echo can also be determined.
  • Ultrasonic sensors is maneuvered at least semi-autonomous, it is desirable to determine the height of the detected objects.
  • the ultrasound signal is emitted and reflected at the object, there are usually several signal paths for the ultrasound signal reflected by the object or for the echoes.
  • the ultrasound sensor emits the ultrasound signal and also receives the reflected ultrasound signal again, describes the direct signal path of the ultrasonic signal, the first echo. If the object is a tall object, the second echo comes from the object
  • Ultrasound signal which is first reflected on the object and then on the ground.
  • the signal path of the second echo is therefore longer than that of the first echo.
  • the time interval between the first echo and the second echo can be determined. If the time interval between the received echoes is relatively low, for example, a high object can be assumed. If the time interval between the received echoes is relatively large, it can be assumed, for example, that two objects arranged one behind the other have been detected. If no second echo is received, a low obstacle is usually assumed.
  • Differences between the measured distances are calculated, it is possible to estimate the height of the object after a certain time or after a certain path.
  • EP 2 607 919 A1 describes a method for contactless detection of an object in an environment of a vehicle, in which a plurality of ultrasound transmission signals are emitted in a transmission interval and at least one ultrasound transmission signal is reflected at the object, which receive as a reception signal and depending on the object is detected. It can also be provided that a plurality of ultrasonic transmission signals with different signal amplitudes is emitted, and it is determined in received received signals, how many signal amplitudes are above an amplitude threshold. Depending on this, the height and / or width of the detected object can be determined.
  • EP 2 073 038 A2 describes a method for classifying distance data from a distance detection system, in which measuring signals are transmitted and received by measuring signals reflected at distant objects by a sensor. In addition, the time between transmission and reception of the measurement signals is determined and there is a correlation of the time with a distance. In addition, the method includes correlating the statistical dispersion of the distance data with the height of the reflective object.
  • This object is achieved by a method by a
  • an ultrasound signal is emitted with an ultrasound sensor. Furthermore, a first echo of the ultrasound signal reflected by the object is preferably received, and an amplitude of the first echo is determined. In addition, the amplitude of the first echo is preferably compared with at least one predetermined threshold value and the height of the object is determined on the basis of the comparison of the amplitude with the at least one threshold value. In this case, the object is preferably classified as high if the amplitude of the first echo is greater than the at least one threshold, and the object is particularly classified as low if the amplitude of the first echo is lower than the at least one threshold. Furthermore, a confidence value for the classification of the height of the object is preferably determined, the confidence value preferably being set high if the height of the object is classified as low or high, and
  • An inventive method is used to detect an object in an environment of a vehicle.
  • an ultrasonic signal is emitted with an ultrasonic sensor. Further, a first echo of the reflected from the object
  • Receive ultrasonic signal and an amplitude of the first echo is determined. Furthermore, the amplitude of the first echo is compared with at least one predetermined threshold value, and a height of the object is determined on the basis of the comparison of the amplitude with the at least one threshold value. In addition, if the amplitude of the first echo is greater than the at least one threshold, the object is classified as high, and the object is classified as low if the amplitude of the first echo is lower than the at least one threshold. In addition, a confidence value is determined for the classification of the height of the object, the confidence value being set high if the height of the object is classified as low or high, and the confidence value otherwise being set low.
  • the height of an object or an obstacle in the surroundings of the vehicle is to be determined or estimated with at least one ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic sensor can be part of a
  • Driver assistance system of the vehicle can be at least semi-autonomously maneuvered with the vehicle.
  • the vehicle In order to capture the object in the environment or to classify the height of the object, the
  • Ultrasound sensor performed at least one measurement cycle.
  • a direct measurement can be carried out with the ultrasonic sensor, in which initially an ultrasonic signal is emitted.
  • a membrane of the ultrasonic sensor can be excited with a corresponding traveling element to mechanical vibrations.
  • at least a first echo of the ultrasound signal is received by the ultrasound sensor in the measurement cycle.
  • the first echo corresponds to the ultrasound signal reflected by the object, which returns to the ultrasound sensor on the direct path or signal path.
  • the first echo can correspond to the proportion of the emitted ultrasound signal, which after being transmitted is first received again by the ultrasound sensor.
  • the first echo or the reflected ultrasonic signal hits the membrane of the ultrasonic sensor, it is excited to mechanical vibrations. These vibrations can then be detected with the transducer element.
  • Transducer element may for example comprise a piezoelectric element which can convert the mechanical vibration of the membrane into an electrical alternating voltage.
  • This electrical voltage can be, for example, the raw signal of the ultrasonic sensor, which describes the first echo. From this raw signal can then the amplitude can be determined. The amplitude of the first echo or of the raw signal describes the sound pressure level of the first echo.
  • an indirect measurement is carried out.
  • the ultrasound signal is emitted with a first ultrasound sensor and the ultrasound signal reflected by the object is received by a second ultrasound sensor, which is different from the first ultrasound sensor.
  • the first echo originates in particular from the proportion of the ultrasound signal emitted by the first ultrasound sensor, which propagates directly from the first ultrasound sensor to the object and from the object to the second ultrasound sensor.
  • the amplitude of the first echo is compared with at least one predetermined threshold value. It can also be provided that a plurality of threshold values are predetermined and the amplitude of the first echo is compared with this. Based on the comparison of the amplitude with the at least one threshold value, the height of the object can then be determined or estimated. This is based on the knowledge that the amplitude of the first echo or the raw signal of the first echo describe the reflection properties of the object. In this case, it is also taken into account that the ultrasound signal is reflected better by a relatively high object than by one
  • the ultrasonic sensor has a
  • the ultrasonic signal has a higher sound pressure level, for example, along a main transmission direction, which can be perpendicular to the diaphragm.
  • the first echo has a higher amplitude than a low echo, which is arranged below the main transmitter direction, for example.
  • the amplitude of the emitted ultrasound signal or the sound pressure level of the emitted ultrasound signal can be taken into account.
  • the height of the object in the surroundings of the vehicle can be estimated in a simple manner.
  • Ultrasonic signal is received and the respective amplitude is determined.
  • any number of echoes of the transmitted ultrasonic signal can be received and their respective amplitudes can be determined. These amplitudes can then be compared to corresponding threshold values.
  • the second echo describe the reflected ultrasound signal from the object, which after the emission first on the object and then on another object, for example on the ground, on which the vehicle and the object may be located, reflected and then from the Ultrasonic sensor is received.
  • the transmission of the ultrasound signal first the first echo, then the second echo, then the third echo, etc., can be received.
  • the ordinal numbers of the echoes can thus describe their temporally successive reception times. This applies equally to the indirect measurement. Because the respective amplitudes are determined by a plurality of echoes of the emitted ultrasound signal, a plurality of objects can be detected. For example, two high obstacles, which are arranged one behind the other, can be detected.
  • the object is classified as high and the object is classified as low if the amplitude of the first echo is less than the at least one threshold.
  • This at least one threshold may be determined based on empirical values or measurements previously made with a plurality of different objects.
  • a low object is in particular such an object to understand, which can be run over, for example, with the vehicle.
  • Such a low object may be, for example, a curb.
  • the low object has such a height that no damage to the body of the vehicle by the low object can take place.
  • a high object is in particular such an object, which can lead to a collision with the vehicle and in particular damage to the body of the vehicle.
  • a high object represents an obstacle for the vehicle.
  • the classification can easily prevent collisions with high objects.
  • a confidence value for the classification of the height of the object is determined, wherein the confidence value is set high if the height of the object is classified as low or high, and the confidence value otherwise is set low.
  • a confidence value for that classification may be specified.
  • the Confidence value can be either high or low.
  • a high confidence value results if the object can be unambiguously or safely classified as a high or a low object. This is the case when the object is based on the
  • Comparison of the amplitude of the first echo with the threshold is uniquely recognized as a high object or as a low object. If the object can not be uniquely classified, a low confidence value is set. Here, the object can not be safely characterized based on the comparison of the amplitude with the threshold. In this case, the height of the object can be set as unknown. This allows evaluation of the classification based on the amplitude. Thus, the determination of the height of the object overall
  • Classification of the height of the object is additionally carried out on the basis of the time difference.
  • a second echo can be received.
  • the second echo describes the ultrasound signal reflected by the object, which, after being transmitted, is first transmitted to the object and
  • Ultrasonic sensor is received. If the time duration between receiving the first echo and the second echo falls below a predetermined threshold, it can be considered to be a high object. If the time difference between the reception of the first echo and the second echo is relatively large, it can be assumed, for example, that two objects arranged one after the other have been detected, if no second echo has been received, it can be assumed that it is is a low object. Thus, the height of the object may additionally be classified based on the second echo.
  • the classification of the height is determined on the basis of the time difference, if the confidence value is set as low, and the classification is determined on the basis of the amplitude of the first echo, if the confidence value is set as high. If the confidence value is set high, the height of the object was surely classified based on the amplitude of the first echo. In this case, the classification is based on the amplitude of the first echo. If the confidence value is set low or, the height of the object could not be reliably determined based on the amplitude of the first echo. In this case, then the
  • Classification of the object based on the time difference between the first and the second echo can be performed.
  • a distance between the ultrasound sensor and the object is determined and the at least one threshold value is predetermined as a function of the distance. This takes into account that the ultrasonic signal is attenuated due to the airborne sound attenuation. This is true for both the transmitted ultrasound signal and that reflected by the object
  • the ultrasonic sensor Based on the first echo, the distance between the ultrasonic sensor and the object can be determined. For this purpose, the transit time between the emission of the ultrasound signal and the reception of the first echo can be used. Depending on the distance between the
  • Ultrasonic sensor and the object can then be adapted to the at least one threshold.
  • the at least one threshold can be reduced with increasing distance.
  • the threshold which is used to classify the object, can be adapted to the situation.
  • the relative position between the ultrasonic sensor and the object is determined.
  • the relative position between the ultrasonic sensor and the object can be determined by triangulation.
  • Ultrasonic sensor is arranged. Based on the transmission characteristic of the
  • Ultrasonic sensor can then be determined the transmission sound pressure of the ultrasonic signal, which impinges on the object.
  • the at least one threshold value can be adjusted and thus the object can be reliably classified.
  • the object is classified as high if the distance is less than a first threshold and the amplitude is greater than a first threshold, or if the distance is between the first threshold and a second threshold, and the amplitude is greater than a second threshold.
  • Threshold values can be determined on the basis of empirical values or based on measurements already taken. For example, if the distance determined based on the first echo is less than or equal to a first threshold and the amplitude of the first echo is greater than the first
  • Threshold it can be assumed that the object is a tall object.
  • a first range may be specified for the distance that extends from the ultrasonic sensor to the first threshold. If the object is in this range, the amplitude of the first echo may be compared to the first threshold. Further, a second range may be specified for the distance extending from the first threshold to the second threshold. If the object is located in this area and the
  • Amplitude of the first echo is greater than a second threshold, it can be assumed that it is a high object.
  • the second threshold may be less than the first threshold. This allows a simple classification of the object.
  • the object is classified as low if the distance is greater than a third threshold and the amplitude is smaller than a third threshold. If the object is further than the third limit of the
  • Ultrasonic sensor is removed and the amplitude is less than the third threshold, it can be assumed that it is a low object. Thus, a simple classification of the object can also be made possible here.
  • the at least one threshold is in
  • the relative speed between the vehicle and the object in order to determine the at least one threshold value.
  • the change of the relative position between the ultrasonic sensor and the object can be considered.
  • the temperature in the environment of the vehicle can be detected by means of a corresponding sensor.
  • the temperature which is output for example in an instrument cluster of the vehicle, to be used to determine the temperature in the surroundings of the vehicle. This takes into account that the temperature in the environment has a significant effect on the
  • Airborne sound attenuation has. Furthermore, it can be provided that the humidity in the environment of the vehicle is determined, including these effects on the
  • Airborne sound attenuation has.
  • the airborne sound attenuation in the vicinity of the vehicle can be estimated and the threshold value can be adjusted accordingly.
  • the at least one threshold value is determined as a function of an amplitude of a first echo of an ultrasound signal reflected by the object received at an earlier time. It can also be provided that amplitudes of first echoes, which were determined in earlier measurement cycles, are used to determine the at least one threshold value. In principle, it can also be provided that the comparison of the amplitude of the first echo with the at least one threshold value is carried out for two consecutive first echoes from the same object. Furthermore, it can be considered that the at least one threshold value is adapted, depending on whether successive first echoes are present or not. Thus, a reliable classification of the object can be done.
  • the driver assistance system may include at least one ultrasonic sensor. Preferably, this includes
  • the driver assistance system may include a control device, which may be formed for example by an electronic control unit of the vehicle.
  • the control device By means of the control device, the at least one ultrasonic sensor for emitting the ultrasonic signal can be controlled.
  • the sensor data which were determined by means of the ultrasonic sensor, can be evaluated with the control device.
  • a vehicle according to the invention comprises an inventive
  • the vehicle may be designed as a motor vehicle and in particular as a passenger car.
  • Embodiments and their advantages apply correspondingly to the driver assistance system according to the invention and to the vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 shows a vehicle according to an embodiment of the present invention in a plan view.
  • FIG. 2 is a schematic flowchart of a method for detecting a
  • FIG. 4 is a schematic flow diagram of a method for classifying a height of the object.
  • Fig. 1 shows a vehicle 1 according to an embodiment of the present invention in a plan view.
  • the vehicle 1 is in the present case as a passenger car educated.
  • the vehicle 1 comprises a driver assistance system 2, which serves to assist a driver of the vehicle 1 when driving the vehicle 1.
  • the driver assistance system 2 can serve to park the vehicle 1 at least semi-autonomously in a parking space or to maneuver the vehicle 1 at least semi-autonomously.
  • the driver assistance system 2 comprises a control device 3, which may be formed for example by an electronic control unit of the vehicle 1.
  • the driver assistance system 2 comprises at least one ultrasonic sensor 4.
  • the driver assistance system 2 comprises eight
  • Ultrasonic sensors 4 wherein four ultrasonic sensors 4 are arranged in a front region 5 and four ultrasonic sensors 4 in a rear region 6 of the vehicle 1.
  • the ultrasonic sensors 4 can, for example, in corresponding openings of the
  • Bumpers or concealed behind the bumpers of the vehicle 1 may be arranged.
  • each of the ultrasonic sensors 4 emit an ultrasonic signal, which is then reflected by the object 8 and back to the
  • Ultrasound sensor 4 comes back. From the ultrasonic signal reflected from the object 8, various echoes can be received. For example, a first echo may be received which is transmitted along the direct signal path from the object 8 to the ultrasound sensor 4. Furthermore, a second echo can be received which originates from the ultrasound signal which is first reflected at the object 8 and subsequently from a ground or a vehicle surface and then reaches the ultrasound sensor. Furthermore, provision can be made for an amplitude A of the first and / or the second echo of the ultrasound signal to be determined with the aid of the corresponding ultrasound sensor 4. The amplitude A of the echo describes in particular the sound pressure level of the reflected ultrasound signal or the echo.
  • FIG. 2 shows a schematic flowchart of a method for detecting the object 8 in the surroundings 7 of the vehicle 1. The method is started in a step S1. In a step S2, the amplitude A of the first echo of the
  • the amplitude A of the first echo is then compared with at least one predetermined threshold value ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • the height of the object 8 is classified. For example, the object 8 may be classified as low if the amplitude A of the first echo is less than the at least one threshold ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • the object 8 can be classified as high if the amplitude A of the first echo is greater than the at least one
  • step S2 a predetermined threshold value ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • Confidence value which describes the determination of the height of the object 8 on the basis of the amplitude A of the first echo. If the object 8 has been surely classified as high or low based on the amplitude A of the first echo, the confidence value is set high. Otherwise the confidence level is set low. In this case, the height of the object 8 can be assumed to be unknown.
  • a time difference between receiving the first echo and the second echo is determined. Based on the time difference between receiving the first echo and the second echo, the height of the object 8 can then also be classified. If the time difference between receiving the first echo and the second echo falls below a predetermined threshold, it can be assumed that the object 8 is a high object. If the time difference exceeds the threshold or if no second echo is received, it can be assumed that the object 8 is low.
  • a step S4 it is checked whether the confidence value has been set high or low. If the confidence value has been set high, the process proceeds to a step S5. In this case, the height of the object 8 is classified based on the amplitude A of the first echo. If the query in step S4 shows that the confidence value has been set as low, the method is continued in step S6. In this case, the classification of the height of the object 8 is based on the time difference between the first echo and the second echo. Finally, the process is ended in a step S7.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a distance d between the
  • the distance d several limit values X, Y and Z are specified. If the distance d is smaller than the first limit value X, it is checked whether the amplitude A of the first echo is greater than or equal to a first one Threshold ⁇ is. If this is the case, it can be assumed that the object 8 is a tall object. If the distance d between the limit values X, Y and Z are specified. If the distance d is smaller than the first limit value X, it is checked whether the amplitude A of the first echo is greater than or equal to a first one Threshold ⁇ is. If this is the case, it can be assumed that the object 8 is a tall object. If the distance d between the
  • Ultrasonic sensor 4 and the object 8 between the limits X and Y it is checked whether the amplitude A of the first echo is greater than or equal to a second threshold ß. If this is the case, it can be assumed that the object 8 is a tall object. If the distance d is greater than a third threshold Z, it is checked whether the amplitude A is less than or equal to a third threshold ⁇ . If this is the case, it can be assumed that the object 8 is a low object. In the described cases, the object 8 can be unambiguously or safely classified as a high object or a low object. In this case, the confidence value is set high. In all other cases the confidence level is set low.
  • step S8 shows a schematic flow chart of a method for classifying the height of the object 8.
  • the method is started in a step S8.
  • step S9 a query is made as to whether a first echo has already been detected by the same object 8 at an earlier time. If a first echo has not yet been received for the object 8, the method is continued in a step S10.
  • the amplitude A of the first echo can be determined and with the at least one
  • Threshold ⁇ , ß, ⁇ are compared. Again, as described in connection with FIG. 3, different limit values X, Y, Z for the distance d between the ultrasonic sensor 4 and the object 8 can be specified. Both the limit values X, Y, Z and the threshold values ⁇ , ⁇ , ⁇ can be adapted if no first echo has yet been received for the same object 8. Depending on the comparison of the amplitude A with the threshold values ⁇ , ⁇ , ⁇ , the object 8 can then be classified as high in a step S1 1 or the object 8 can be classified as low in a step S12 or the object 8 in a step S13 classified as unknown.
  • step S14 If the query in step S9 shows that a first echo has already been received by the object 8, the method is set in step S14.
  • the distance d between the ultrasonic sensor 4 and the object 8 is determined.
  • the amplitude A of the first echo which was determined at an earlier time, is determined.
  • the amplitude A of the currently determined first echo is determined.
  • the amplitude A is compared with the threshold values ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • the threshold values ⁇ , ⁇ , ⁇ and / or the limit values X, Y, Z for the distance d as a function of the distance d, the Amplitude A of the current echo and / or the amplitude A of the previously determined first echo can be adjusted.
  • the object 8 can be classified as high (step S1 1), as low (step S12) or as unknown (step S13).
  • step S18 the process is then terminated.

Landscapes

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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts (8) in einer Umgebung (7) eines Fahrzeugs (1 ), bei welchem mit einem Ultraschallsensor (4) ein Ultraschallsignal ausgesendet wird, ein erstes Echo des von dem Objekt (8) reflektierten Ultraschallsignals empfangen wird und eine Amplitude (A) des ersten Echos bestimmt wird, wobei die Amplitude (A) des ersten Echos mit zumindest einem vorbestimmten Schwellenwert (a, β, δ) verglichen wird und eine Höhe des Objekts (8) anhand des Vergleichs der Amplitude (A) mit dem zumindest einen Schwellenwert (α, β, δ) bestimmt wird (S2), wobei das Objekt (8) als hoch klassifiziert wird, falls die Amplitude (A) des ersten Echos größer als der zumindest eine Schwellenwert (α, β, δ) ist, und das Objekt (8) als niedrig klassifiziert wird, falls die Amplitude (A) des ersten Echos niedriger als der zumindest eine Schwellenwert (α, β, δ) ist, und wobei ein Konfidenzwert für die Klassifizierung der Höhe des Objekts (8) bestimmt wird, wobei der Konfidenzwert als hoch festgelegt wird, falls die Höhe des Objekts (8) als niedrig oder hoch klassifiziert wird, und der Konfidenzwert ansonsten als niedrig festgelegt wird.

Description

Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs mit Höhenbestimmung, Fahrerassistenzsystem sowie Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs, bei welchem mit einem Ultraschallsensor ein
Ultraschallsignal ausgesendet wird, ein erstes Echo des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals empfangen wird und eine Amplitude des ersten Echos bestimmt wird, wobei das Objekt als hoch klassifiziert wird, falls die Amplitude des ersten Echos größer als der zumindest eine Schwellenwert ist, und das Objekt als niedrig klassifiziert wird, falls die Amplitude des ersten Echos niedriger als der zumindest eine Schwellenwert ist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem solchen
Fahrerassistenzsystem.
Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Ultraschallsensoren, welche beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen von Fahrzeugen eingesetzt werden. Sollte Ultraschallsensoren können beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems sein, mit dem das Fahrzeug zumindest semi-autonom manövriert oder eingeparkt werden kann. Mithilfe der Ultraschallsensoren können Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden. Zu diesem Zweck kann mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet werden, welches dann von dem Objekt reflektiert wird und wiederum zu dem Ultraschallsensor gelangt. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des Echos des Ultraschallsignals kann dann ein Abstand zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt bestimmt werden. Hierbei kann auch die Amplitude des reflektierten Ultraschallsignals beziehungsweise des Echo ermittelt werden.
Insbesondere wenn das Fahrzeug auf Grundlage der Messungen von den
Ultraschallsensoren zumindest semi-autonom manövriert wird, ist es wünschenswert, die Höhe der erfassten Objekte zu bestimmen. Wenn das Ultraschallsignal ausgesendet wird und an dem Objekt reflektiert wird, ergeben sich üblicherweise mehrere Signalwege für das von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignal beziehungsweise für die Echos. Bei einer direkten Messung mit dem Ultraschallsensor, bei welcher der Ultraschallsensor das Ultraschallsignal aussendet und das reflektierte Ultraschallsignal auch wieder empfängt, beschreibt der direkte Signalweg des Ultraschallsignals das erste Echo. Wenn es sich bei dem Objekt um ein hohes Objekt handelt, stammt das zweite Echo von dem
Ultraschallsignal, das zunächst an dem Objekt und anschließend an dem Boden reflektiert wird. Der Signalweg des zweiten Echos ist daher länger als der des ersten Echos. Um die Höhe des Objekts abzuschätzen, kann der zeitliche Abstand zwischen dem ersten Echo und dem zweiten Echo bestimmt werden. Ist der zeitliche Abstand zwischen den empfangenen Echos beispielsweise verhältnismäßig gering, kann von einem hohen Objekt ausgegangen werden. Ist der zeitliche Abstand zwischen den empfangenen Echos relativ groß, kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass zwei Objekte, die hintereinander angeordnet sind, erfasst wurden. Wenn kein zweites Echo empfangen wird, wird in der Regel ein niedriges Hindernis angenommen.
Des Weiteren ist es bekannt, die Höhe des Objekts zu bestimmen, während sich das Fahrzeug auf das Objekt zubewegt. Wenn sich das Fahrzeug auf ein Objekt zubewegt, welches niedriger als die Einbauhöhe des Sensors ist, ändert sich der mit dem
Ultraschallsensor gemessene Abstand in unerwarteter Weise. Wenn hierbei die
Unterschiede zwischen den gemessenen Abständen berechnet werden, ist es möglich, nach einer bestimmten Zeit beziehungsweise nach einem bestimmten Weg die Höhe des Objekts abzuschätzen.
Aktuell ist es schwierig, niedrige Objekte von hohen Objekten auf Grundlage der empfangenen Ultraschallsignale zu unterscheiden. In manchen Situationen werden zu wenige zweite Echos erhalten, um die Höhe der Objekte auf Grundlage des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Echo zu klassifizieren. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Objekt das Ultraschallsignal aufgrund der Formgebung des Objekts, des Material oder der Oberfläche verhältnismäßig schlecht reflektiert. Ebenso ergeben sich Probleme, wenn Ultraschallsignale entsprechend codiert werden, da in diesem Fall zu viele Echosignale herausgefiltert werden. Wenn die Höhe des Objekts auf Grundlage der Messungen mit dem Ultraschallsensor nicht zuverlässig bestimmt werden kann, kann beispielsweise eine Kollision mit einem Objekt drohen.
Hierzu beschreibt die EP 2 607 919 A1 ein Verfahren zum berührungslosen Detektieren eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs, bei welchem in einem Sendeintervall eine Mehrzahl von Ultraschall-Sendesignalen ausgesendet wird und zumindest ein Ultraschall-Sendesignal an dem Objekt reflektiert wird, welches als Empfangssignal empfangen wird und abhängig davon das Objekt erkannt wird. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Ultraschall-Sendesignalen mit unterschiedlichen Signalamplituden ausgesendet wird, und bei dazu empfangenen Empfangssignalen bestimmt wird, wie viele Signalamplituden über einem Amplituden- Schwellwert liegen. Abhängig davon kann die Höhe und/oder Breite des detektierten Objekts bestimmt werden.
Des Weiteren beschreibt die EP 2 073 038 A2 ein Verfahren zur Klassifizierung von Abstandsdaten von einem Abstandsdetektionssystems, bei welchem Messsignale ausgesendet werden und von an entfernten Objekten reflektierten Messsignalen durch einen Sensor empfangen werden. Zudem wird die Zeit zwischen Aussendung und Empfang der Messsignale ermittelt und es erfolgt eine Korrelation der Zeit mit einem Abstand. Zudem beinhaltet das Verfahren das Korrelieren der statistischen Streuung der Abstandsdaten mit der Höhe des reflektierenden Objekts.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Höhe eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs mithilfe eines Ultraschallsensors zuverlässiger bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch ein
Fahrerassistenzsystem sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs wird mit einem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet. Ferner wird bevorzugt ein erstes Echo des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals empfangen und eine Amplitude des ersten Echos wird bestimmt. Darüber hinaus wird die Amplitude des ersten Echos bevorzugt mit zumindest einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen und die Höhe des Objekts wird anhand des Vergleichs der Amplitude mit dem zumindest einen Schwellenwert bestimmt. Dabei wird das Objekt bevorzugt als hoch klassifiziert, falls die Amplitude des ersten Echos größer als der zumindest eine Schwellenwert ist, und das Objekt wird insbesondere als niedrig klassifiziert wird, falls die Amplitude des ersten Echos niedriger als der zumindest eine Schwellenwert ist. Ferner wird bevorzugt ein Konfidenzwert für die Klassifizierung der Höhe des Objekts bestimmt wird, wobei der Konfidenzwert bevorzugt als hoch festgelegt wird, falls die Höhe des Objekts als niedrig oder hoch klassifiziert wird, und der
Konfidenzwert ansonsten als niedrig festgelegt wird. Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Erfassen eines Objekts in einer Umgebung eines Fahrzeugs. Hierbei wird mit einem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet. Ferner wird ein erstes Echo des von dem Objekt reflektierten
Ultraschallsignals empfangen und eine Amplitude des ersten Echos wird bestimmt. Des Weiteren wird die Amplitude des ersten Echos mit zumindest einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen und eine Höhe des Objekts wird anhand des Vergleichs der Amplitude mit dem zumindest einen Schwellenwert bestimmt. Zudem wird das Objekt als hoch klassifiziert, falls die Amplitude des ersten Echos größer als der zumindest eine Schwellenwert ist, und das Objekt wird als niedrig klassifiziert, falls die Amplitude des ersten Echos niedriger als der zumindest eine Schwellenwert ist. Darüber hinaus wird ein Konfidenzwert für die Klassifizierung der Höhe des Objekts bestimmt wird, wobei der Konfidenzwert als hoch festgelegt wird, falls die Höhe des Objekts als niedrig oder hoch klassifiziert wird, und der Konfidenzwert ansonsten als niedrig festgelegt wird.
Nachfolgend soll mit zumindest einem Ultraschallsensor die Höhe eines Objekts beziehungsweise eines Hindernisses in der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt beziehungsweise abgeschätzt werden. Der Ultraschallsensor kann Teil eines
Fahrerassistenzsystems des Fahrzeugs sein, mit dem Fahrzeug zumindest semiautonom manövriert werden kann. Um das Objekt in der Umgebung zu erfassen beziehungsweise um die Höhe des Objekts zu klassifizieren, wird mit dem
Ultraschallsensor zumindest ein Messzyklus durchgeführt. Bei einem Messzyklus kann eine direkte Messung mit dem Ultraschallsensor durchgeführt werden, bei welcher zunächst ein Ultraschallsignal ausgesendet wird. Hierzu kann eine Membran des Ultraschallsensors mit einem entsprechenden Wanderelement zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Ferner wird in dem Messzyklus zumindest ein erstes Echo des Ultraschallsignals mit dem Ultraschallsensor empfangen. Das erste Echo entspricht dem von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignal, welches auf dem direkten Weg beziehungsweise Signalweg wieder zu dem Ultraschallsensor zurückgelangt. Das erste Echo kann dem Anteil des ausgesendeten Ultraschallsignals entsprechen, der nach dem Aussenden als erstes wieder mit dem Ultraschallsensor empfangen wird. Wenn das erste Echo beziehungsweise das reflektierte Ultraschallsignal auf die Membran des Ultraschallsensors trifft, wird diese zu mechanischen Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen können dann mit dem Wandlerelement erfasst werden. Das
Wandlerelement kann beispielsweise ein piezoelektrisches Element umfassen, welches die mechanische Schwingung der Membran in eine elektrische Wechselspannung wandeln kann. Diese elektrische Spannung kann beispielsweise das Rohsignal des Ultraschallsensors sein, welches das erste Echo beschreibt. Von diesem Rohsignal kann dann die Amplitude bestimmt werden. Die Amplitude des ersten Echos beziehungsweise des Rohsignals beschreibt den Schalldruckpegel des ersten Echos. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine indirekte Messung durchgeführt wird. Hierzu wird das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal mit einem zweiten Ultraschallsensor, welcher von dem ersten Ultraschallsensor verschieden ist, empfangen. Hier stammt das erste Echo insbesondere von dem Anteil des von dem ersten Ultraschallsensor ausgesendeten Ultraschallsignals, das sich auf direktem Weg von dem ersten Ultraschallsensor zu dem Objekt und von dem Objekt zu dem zweiten Ultraschallsensor ausbreitet.
Dabei ist es nun vorgesehen, dass die Amplitude des ersten Echos mit zumindest einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Schwellenwerte vorbestimmt werden und die Amplitude des ersten Echos mit diesem verglichen wird. Anhand des Vergleichs der Amplitude mit dem zumindest einen Schwellenwert kann dann die Höhe des Objekts bestimmt beziehungsweise abgeschätzt werden. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Amplitude des ersten Echos beziehungsweise des Rohsignals des ersten Echos die Reflexionseigenschaften des Objekts beschreiben. Hierbei wird ferner berücksichtigt, dass das Ultraschallsignal von einem verhältnismäßig hohen Objekt besser reflektiert wird als von einem
verhältnismäßig niedrigen Objekt. Der Ultraschallsensor weist eine
Senderichtcharakteristik auf. Dies bedeutet, dass das Ultraschallsignal beispielsweise entlang einer Hauptsenderichtung, die senkrecht zu der Membran verlaufen kann, einen höheren Schalldruckpegel aufweist. Wenn das Ultraschallsignal von einem hohen Objekt reflektiert wird, welches sich in der Hauptsenderichtung befindet, weist das erste Echo eine höhere Amplitude auf, als bei einem niedrigen Echo, das beispielsweise unterhalb der Hauptsenderichtung angeordnet ist. Bei der Auswertung der Amplitude des ersten Echos kann die Amplitude des ausgesendeten Ultraschallsignals beziehungsweise der Schalldruckpegel des ausgesendeten Ultraschallsignals berücksichtigt werden. Somit kann anhand der Amplitude des ersten Echos auf einfache Weise die Höhe des Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs abgeschätzt werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Amplitude eines zweiten Echos, eines dritten Echos, eines vierten Echos und/oder eines fünften Echos des ausgesendeten
Ultraschallsignals empfangen wird und die jeweilige Amplitude bestimmt wird.
Grundsätzlich können beliebig viele Echos des ausgesendeten Ultraschallsignals empfangen werden und deren jeweilige Amplituden bestimmt werden. Diese Amplituden können dann mit entsprechenden Schwellenwerten verglichen werden. Bei einer direkten Messung kann das zweite Echo das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal beschreiben, welches nach dem Aussenden zunächst an dem Objekt und anschließend an einem weiteren Objekt, beispielsweise an dem Boden, auf dem sich auch das Fahrzeug und das Objekt befinden können, reflektiert und anschließend von dem Ultraschallsensor empfangen wird. Nach dem Aussenden des Ultraschallsignals kann zunächst das erste Echo, anschließend das zweite Echo, danach das dritte Echo usw. empfangen werden. Die Ordnungszahlen der Echos können also deren zeitlich aufeinanderfolgende Empfangszeitpunkte beschreiben. Dies gilt in gleicher Weise für die indirekte Messung. Dadurch, dass die jeweiligen Amplituden von mehreren Echos des ausgesendeten Ultraschallsignals bestimmt werden, können mehrere Objekte erkannt werden. Beispielsweise können zwei hohe Hindernisse, welche hintereinander angeordnet sind, erkannt werden.
Des Weiteren wird das Objekt als hoch klassifiziert, falls die Amplitude des ersten Echos größer als der zumindest eine Schwellenwert ist und das Objekt wird als niedrig klassifiziert, falls die Amplitude des ersten Echos niedriger als der zumindest eine Schwellenwert ist. Dieser zumindest eine Schwellenwert kann auf Grundlage von Erfahrungswerten oder Messungen, die zuvor mit mehreren unterschiedlichen Objekten durchgeführt wurden, bestimmt werden. Somit kann durch den Vergleich der Amplitude des ersten Echos mit dem zumindest einen Schwellwert auf einfache Weise bestimmt werden, ob es sich bei dem Objekt um ein hohes Objekt oder um ein niedriges Objekt handelt. Als niedriges Objekt ist insbesondere ein solches Objekt zu verstehen, welches beispielsweise mit dem Fahrzeug überfahren werden kann. Ein solches niedriges Objekt kann beispielsweise ein Bordstein sein. Das niedrige Objekt weist insbesondere eine solche Höhe auf, dass keine Beschädigung der Karosserie des Fahrzeugs durch das niedrige Objekt erfolgen kann. Ein hohes Objekt ist insbesondere ein solches Objekt, welches zu einer Kollision mit dem Fahrzeug und insbesondere einer Beschädigung der Karosserie des Fahrzeugs führen kann. Ein hohes Objekt stellt insbesondere ein Hindernis für das Fahrzeug dar. Durch die Klassifizierung können Kollisionen mit hohen Objekten auf einfache Weise verhindert werden.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Konfidenzwert für die Klassifizierung der Höhe des Objekts bestimmt wird, wobei der Konfidenzwert als hoch festgelegt wird, falls die Höhe des Objekts als niedrig oder als hoch klassifiziert wird, und der Konfidenzwert ansonsten als niedrig festgelegt wird. Zusätzlich zu der Klassifizierung des Objekts auf Grundlage der Amplitude des ersten Echos kann ein Konfidenzwert für diese Klassifizierung festgelegt werden. Der Konfidenzwert kann entweder hoch oder niedrig sein. Ein hoher Konfidenzwert ergibt sich, wenn das Objekt eindeutig beziehungsweise sicher als hohes oder als niedriges Objekt klassifiziert werden kann. Dies ist der Fall, wenn das Objekt anhand des
Vergleichs der Amplitude des ersten Echos mit dem Schwellwert eindeutig als hohes Objekt oder als niedriges Objekt erkannt wird. Wenn das Objekt nicht eindeutig klassifiziert werden kann, wird ein niedriger Konfidenzwert festgelegt. Hier kann das Objekt auf Grundlage des Vergleichs der Amplitude mit dem Schwellwert nicht sicher charakterisiert werden. In diesem Fall kann die Höhe des Objekts als unbekannt vorgegeben werden. Dies ermöglicht eine Bewertung der Klassifizierung auf Grundlage der Amplitude. Somit kann die Bestimmung der Höhe des Objekts insgesamt
zuverlässiger durchgeführt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein zweites Echo des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals empfangen wird, ein zeitlicher Unterschied zwischen dem Empfangen des ersten Echos und dem Empfangen des zweiten Echos bestimmt und die
Klassifizierung der Höhe des Objekts zusätzlich anhand des zeitlichen Unterschieds durchgeführt wird. Zusätzlich zu dem ersten Echo des Ultraschallsignals kann ein zweites Echo empfangen werden. Das zweite Echo beschreibt das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal, welches nach dem Aussenden zunächst an dem Objekt und
anschließend an einem weiteren Objekt reflektiert und anschließend von dem
Ultraschallsensor empfangen wird. Wenn die zeitliche Dauer zwischen dem Empfangen des ersten Echos und des zweiten Echos einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass es um ein hohes Objekt handelt. Ist der zeitliche Unterschied zwischen dem Empfangen des ersten Echos und dem zweiten Echo relativ groß, kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass zwei Objekte, die hintereinander angeordnet sind, erfasst wurden, wenn kein zweites Echos empfangen wurde, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um ein niedriges Objekt handelt. Somit kann die Höhe des Objekts zusätzlich auf Grundlage des zweiten Echos klassifiziert werden.
Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Klassifizierung der Höhe anhand des zeitlichen Unterschied bestimmt wird, falls der Konfidenzwert als niedrig festgelegt wird, und die Klassifizierung anhand der Amplitude des ersten Echos bestimmt wird, falls der Konfidenzwert als hoch festgelegt wird. Wenn der Konfidenzwert als hoch festgelegt wird, wurde die Höhe des Objekts auf Grundlage der Amplitude des ersten Echos sicher klassifiziert. In diesem Fall wird die Klassifizierung auf Grundlage der Amplitude des ersten Echos herangezogen. Falls der Konfidenzwert als niedrig festgelegt wird beziehungsweise wurde, konnte die Höhe des Objekts auf Grundlage der Amplitude des ersten Echos nicht zuverlässig bestimmt werden. In diesem Fall kann dann die
Klassifizierung des Objekts auf Grundlage des zeitlichen Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Echo durchgeführt werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn anhand des ersten Echos ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt wird und der zumindest eine Schwellenwert in Abhängigkeit von dem Abstand vorbestimmt wird. Hierbei wird berücksichtigt, dass das Ultraschallsignal infolge der Luftschalldämpfung gedämpft wird. Dies trifft sowohl für das ausgesendete Ultraschallsignal als auch für das von dem Objekt reflektierte
Ultraschallsignal zu. Je weiter das Objekt von dem Ultraschallsensor entfernt ist, umso größer ist die Luftschalldämpfung. Anhand des ersten Echos kann der Abstand zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt werden. Hierzu kann die Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des ersten Echos herangezogen werden. In Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem
Ultraschallsensor und dem Objekt kann dann der zumindest eine Schwellenwert angepasst werden. Beispielsweise kann der zumindest einen Schwellenwert mit zunehmendem Abstand verringert werden. Somit kann der Schwellenwert, welcher zur Klassifizierung des Objekts herangezogen wird, situationsgerecht angepasst werden.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die relative Lage zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt wird. Die relative Lage zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt kann mittels Triangulation bestimmt werden. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Informationen von weiteren Sensoren des Fahrzeugs beziehungsweise des Fahrerassistenzsystems genutzt werden, um die relative Lage zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt zu bestimmen. Insbesondere kann bestimmt werden, wie das Objekt bezüglich der Hauptsenderichtung des
Ultraschallsensors angeordnet ist. Auf Grundlage der Sendecharakteristik des
Ultraschallsensors kann dann der Sendeschalldruck des Ultraschallsignals bestimmt werden, das auf das Objekt auftrifft. Somit kann auch in Abhängigkeit von der relativen Lage zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt und/oder der Sendecharakteristik des Ultraschallsensors der zumindest eine Schwellenwert angepasst werden und somit das Objekt zuverlässig klassifiziert werden.
In einer Ausführungsform wird das Objekt als hoch klassifiziert, falls der Abstand geringer als ein erster Grenzwert ist und die Amplitude größer als ein erster Schwellenwert ist oder falls der Abstand zwischen dem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert liegt und die Amplitude größer als ein zweiter Schwellenwert ist. Der erste und der zweite
Schwellenwert können auf Grundlage von Erfahrungswerten beziehungsweise aufgrund von bereits durchgeführten Messungen bestimmt werden. Wenn beispielsweise der Abstand, der auf Grundlage des ersten Echos bestimmt wurde, kleiner oder gleich als ein erster Grenzwert ist und die Amplitude des ersten Echos größer als der erste
Schwellenwert ist, kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Objekt um ein hohes Objekt handelt. Somit kann ein erster Bereich für den Abstand vorgegeben werden, der sich von dem Ultraschallsensor zu dem ersten Grenzwert erstreckt. Falls sich das Objekt in diesem Bereich befindet, kann die Amplitude des ersten Echos mit dem ersten Schwellenwert verglichen werden. Ferner kann ein zweiter Bereich für den Abstand vorgegeben werden, der sich von dem ersten Grenzwert zu dem zweiten Grenzwert erstreckt. Wenn das Objekt in diesem Bereich angeordnet ist und die
Amplitude des ersten Echos größer als ein zweiter Schwellenwert ist, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um ein hohes Objekt handelt. Dabei kann der zweite Schwellenwert kleiner als der erste Schwellenwert sein. Dies ermöglicht eine einfache Klassifizierung des Objekts.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Objekt als niedrig klassifiziert wird, falls der Abstand größer als ein dritter Grenzwert ist und die Amplitude kleiner als ein dritter Schwellenwert ist. Wenn das Objekt weiter als der dritte Grenzwert von dem
Ultraschallsensor entfernt ist und die Amplitude geringer als der dritte Schwellenwert ist, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um ein niedriges Objekt handelt. Somit kann auch hier eine einfache Klassifizierung des Objekts ermöglicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird der zumindest eine Schwellenwert in
Abhängigkeit von einer aktuellen Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/oder einer Temperatur in der Umgebung des Fahrzeugs und/oder einer Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Fahrzeugs vorbestimmt. Es kann also auch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt bestimmt werden, um den zumindest einen Schwellenwert festzulegen. Somit kann die Änderung der relativen Lage zwischen dem Ultraschallsensor und dem Objekt berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann die Temperatur in der Umgebung des Fahrzeugs mithilfe eines entsprechenden Sensors erfasst werden. Hierbei ist es möglich, dass die Temperatur, welche beispielsweise in einem Kombiinstrument des Fahrzeugs ausgegeben wird, herangezogen wird, um die Temperatur in der Umgebung des Fahrzeugs zu bestimmen. Hierbei wird berücksichtigt, dass die Temperatur in der Umgebung deutliche Auswirkungen auf die
Luftschalldämpfung hat. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Fahrzeugs bestimmt wird, auch diese Auswirkungen auf die
Luftschalldämpfung hat. Somit kann die Luftschalldämpfung in der Umgebung des Fahrzeugs abgeschätzt werden und der Schwellwert entsprechend angepasst werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird der zumindest eine Schwellenwert in Abhängigkeit von einer Amplitude eines zu einem früheren Zeitpunkt empfangenen ersten Echos eines von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals bestimmt. Es kann auch vorgesehen sein, dass Amplituden von ersten Echos, die in früheren Messzyklen bestimmt wurden, zur Bestimmung des zumindest einen Schwellenwerts herangezogen werden. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass der Vergleich der Amplitude des ersten Echos mit dem zumindest einen Schwellwert für zwei aufeinanderfolgende erste Echos von dem gleichen Objekt durchgeführt wird. Weiterhin kann berücksichtigt werden, dass der zumindest eine Schwellenwert angepasst wird, je nachdem ob aufeinanderfolgende erste Echos vorhanden sind oder nicht. Somit kann eine zuverlässige Klassifizierung des Objekts erfolgen.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Fahrzeug ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt. Das Fahrerassistenzsystem kann zumindest einen Ultraschallsensor umfassen. Bevorzugt umfasst das
Fahrerassistenzsystem eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren, die beispielsweise verteilt an dem Fahrzeug angeordnet sein können. Ferner kann das Fahrerassistenzsystem eine Steuereinrichtung umfassen, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät des Fahrzeugs gebildet sein kann. Mithilfe der Steuereinrichtung kann der zumindest eine Ultraschallsensor zum Aussenden des Ultraschallsignals angesteuert werden. Ferner können die Sensordaten, welche mithilfe des Ultraschallsensors bestimmt wurden, mit der Steuereinrichtung ausgewertet werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes
Fahrerassistenzsystem. Das Fahrzeug kann als Kraftfahrzeug und insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet sein.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten
Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Fahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht;
Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen eines
Objekts in der Umgebung des Fahrzeugs;
Fig. 3 verschiedene Grenzwerte für einen Abstand zwischen einem
Ultraschallsensor und dem Objekt; und
Fig. 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Klassifizieren einer Höhe des Objekts.
In den Fig. werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Fahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Fahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Fall als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Fahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer des Fahrzeugs 1 beim Führen des Fahrzeugs 1 zu unterstützen.
Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem 2 dazu dienen, das Fahrzeug 1 zumindest semi-autonom in eine Parklücke einzuparken oder das Fahrzeug 1 zumindest semi-autonom zu manövrieren.
Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst eine Steuereinrichtung 3, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät des Fahrzeugs 1 gebildet sein kann. Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 zumindest einen Ultraschallsensor 4. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 acht
Ultraschallsensoren 4, wobei vier Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 5 und vier Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 6 des Fahrzeugs 1 angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 4 können beispielsweise in entsprechenden Öffnungen der
Stoßfänger oder verdeckt hinter den Stoßfängern des Fahrzeugs 1 angeordnet sein.
Mit den Ultraschallsensoren 4 können Objekte 8 in einer Umgebung 7 des Fahrzeugs 1 erfasst werden. Hierzu kann jeder der Ultraschallsensoren 4 ein Ultraschallsignal aussenden, welches dann von dem Objekt 8 reflektiert wird und wieder zu dem
Ultraschallsensor 4 zurückgelangt. Von dem Ultraschallsignal, das von dem Objekt 8 reflektiert wird, können verschiedene Echos empfangen werden. Beispielsweise kann ein erstes Echo empfangen werden, welches entlang dem direkten Signalweg von dem Objekt 8 zu dem Ultraschallsensor 4 übertragen wird. Ferner kann ein zweites Echo empfangen werden, welches von dem Ultraschallsignal stammt, das zunächst an dem Objekt 8 und anschließend von einem Boden beziehungsweise einer Fahrzeugoberfläche reflektiert wird und dann zu dem Ultraschallsensor gelangt. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass eine Amplitude A des ersten und/oder des zweiten Echos des Ultraschallsignals mithilfe des entsprechenden Ultraschallsensors 4 bestimmt wird. Die Amplitude A des Echos beschreibt insbesondere den Schalldruckpegel des reflektierten Ultraschallsignals beziehungsweise des Echos.
Mithilfe der Ultraschallsensoren 4 soll nun eine Höhe des Objekts 8 bestimmt werden. Insbesondere soll die Höhe des Objekts 8 als niedrig oder als hoch klassifiziert werden. Hierzu zeigt Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen des Objekts 8 in der Umgebung 7 des Fahrzeugs 1 . Das Verfahren wird in einem Schritt S1 gestartet. In einem Schritt S2 wird die Amplitude A des ersten Echos des
Ultraschallsignals bestimmt. Die Amplitude A des ersten Echos wird dann mit zumindest einem vorbestimmten Schwellenwert α, ß, δ verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleich der Amplitude A des ersten Echos mit dem zumindest einen Schwellenwert a, ß, δ wird die Höhe des Objekts 8 klassifiziert. Beispielsweise kann das Objekt 8 als niedrig klassifiziert werden, falls die Amplitude A des ersten Echos geringer als der zumindest eine Schwellenwert α, ß, δ ist. Ferner kann das Objekt 8 als hoch klassifiziert werden, falls die Amplitude A des ersten Echos größer als der zumindest eine
vorbestimmte Schwellenwert α, ß, δ ist. Darüber hinaus wird in dem Schritt S2 ein
Konfidenzwert bestimmt, welcher die Bestimmung der Höhe des Objekts 8 auf Grundlage der Amplitude A des ersten Echos beschreibt. Wenn das Objekt 8 auf Grundlage der Amplitude A des ersten Echos sicher als hoch oder als niedrig klassifiziert wurde, wird der Konfidenzwert als hoch festgelegt. Im anderen Fall wird der Konfidenzwert als niedrig festgelegt. In diesem Fall kann die Höhe des Objekts 8 als unbekannt angenommen werden.
In einem Schritt S3 wird neben dem ersten Echo auch ein zweites Echo des
Ultraschallsignals empfangen. Darüber hinaus wird ein zeitlicher Unterschied zwischen dem Empfangen des ersten Echos und des zweiten Echos bestimmt. Anhand des zeitlichen Unterschieds zwischen dem Empfangen des ersten Echos und des zweiten Echos kann dann die Höhe des Objekts 8 ebenfalls klassifiziert werden. Wenn der zeitliche Unterschied zwischen dem Empfangen des ersten Echos und des zweiten Echos einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Objekt 8 um ein hohes Objekt handelt. Wenn der zeitliche Unterschied den Grenzwert überschreitet oder wenn gar kein zweites Echo empfangen wird, kann davon ausgegangen werden, dass das Objekt 8 niedrig ist.
In einem Schritt S4 wird überprüft, ob der Konfidenzwert hoch oder niedrig festgelegt wurde. Wenn der Konfidenzwert als hoch festgelegt wurde, wird das Verfahren in einem Schritt S5 fortgeführt. In diesem Fall wird die Höhe des Objekts 8 auf Grundlage der Amplitude A des ersten Echos klassifiziert. Falls die Abfrage in dem Schritt S4 ergibt, dass der Konfidenzwert als niedrig festgelegt wurde, wird das Verfahren in einem Schritt S6 fortgeführt. In diesem Fall erfolgt die Klassifizierung der Höhe des Objekts 8 auf Grundlage des zeitlichen Unterschieds zwischen dem ersten Echo und dem zweiten Echo. Schließlich wird das Verfahren in einem Schritt S7 beendet.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abstand d zwischen dem
Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8. Für den Abstand d werden mehrere Grenzwerte X, Y und Z vorgegeben. Falls der Abstand d kleiner als der erste Grenzwert X ist, wird überprüft, ob die Amplitude A des ersten Echos größer oder gleich als ein erster Schwellenwert α ist. Ist dies der Fall, kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Objekt 8 um ein hohes Objekt handelt. Wenn der Abstand d zwischen dem
Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8 zwischen den Grenzwerten X und Y liegt, wird überprüft, ob die Amplitude A des ersten Echos größer oder gleich als ein zweiter Schwellenwert ß ist. Ist dies der Fall, kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Objekt 8 um ein hohes Objekt handelt. Wenn der Abstand d größer als ein dritter Grenzwert Z ist, wird überprüft, ob die Amplitude A kleiner oder gleich als ein dritter Schwellenwert δ ist. Ist dies der Fall, kann davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem Objekt 8 um ein niedriges Objekt handelt. In den beschriebenen Fällen kann das Objekt 8 eindeutig beziehungsweise sicher als hohes Objekt oder als niedriges Objekt klassifiziert werden. In diesem Fall wird der Konfidenzwert als hoch festgelegt. In allen anderen Fällen wird der Konfidenzwert als niedrig festgelegt.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Klassifizieren der Höhe des Objekts 8. Das Verfahren wird in einem Schritt S8 gestartet. In einem Schritt S9 erfolgt eine Abfrage, ob bereits zu einem früheren Zeitpunkt ein erstes Echo von dem gleichen Objekt 8 erfasst wurde. Wenn zu dem Objekt 8 noch kein erstes Echo empfangen wurde, wird das Verfahren in einem Schritt S10 fortgeführt. Hier kann die Amplitude A des ersten Echos bestimmt werden und mit dem zumindest einen
Schwellwert α, ß, δ verglichen werden. Auch hier können, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, unterschiedliche Grenzwerte X, Y, Z für den Abstand d zwischen dem Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8 vorgegeben werden. Dabei können sowohl die Grenzwerte X, Y, Z als auch die Schwellenwerte α, ß, δ angepasst werden, falls zu dem gleichen Objekt 8 noch kein erstes Echo empfangen wurde. In Abhängigkeit von dem Vergleich der Amplitude A mit den Schwellenwerten α, ß, δ kann dann das Objekt 8 als hoch in einem Schritt S1 1 klassifiziert werden oder das Objekt 8 in einem Schritt S12 als niedrig klassifiziert werden oder das Objekt 8 in einem Schritt S13 als unbekannt klassifiziert werden.
Falls die Abfrage in dem Schritt S9 ergibt, dass bereits ein erstes Echo von dem Objekt 8 empfangen wurde, wird das Verfahren in einem Schritt S14 vorgesetzt. Hierbei wird der Abstand d zwischen dem Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8 bestimmt. In einem Schritt S15 wird die Amplitude A des ersten Echos bestimmt, das zu einem früheren Zeitpunkt bestimmt wurde. In einem Schritt S16 wird die Amplitude A des aktuell bestimmten ersten Echos ermittelt. In einem Schritt S17 wird die Amplitude A mit den Schwellenwerten α, ß, δ verglichen. Dabei können die Schwellenwerte α, ß, δ und/oder die Grenzwerte X, Y, Z für den Abstand d in Abhängigkeit von dem Abstand d, der Amplitude A des aktuellen Echos und/oder der Amplitude A des zuvor bestimmten ersten Echos angepasst werden. Somit kann auch hier das Objekt 8 als hoch (Schritt S1 1 ), als niedrig (Schritt S12) oder als unbekannt (Schritt S13) klassifiziert werden. In einem Schritt S18 wird dann das Verfahren beendet.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Erfassen eines Objekts (8) in einer Umgebung (7) eines Fahrzeugs (1 ), bei welchem mit einem Ultraschallsensor (4) ein Ultraschallsignal ausgesendet wird, ein erstes Echo des von dem Objekt (8) reflektierten Ultraschallsignals empfangen wird und eine Amplitude (A) des ersten Echos bestimmt wird, wobei die Amplitude (A) des ersten Echos mit zumindest einem vorbestimmten Schwellenwert (α, ß, δ) verglichen wird und eine Höhe des Objekts (8) anhand des Vergleichs der Amplitude (A) mit dem zumindest einen Schwellenwert (α, ß, δ) bestimmt wird (S2), wobei das Objekt (8) als hoch klassifiziert wird, falls die Amplitude (A) des ersten Echos größer als der zumindest eine Schwellenwert (α, ß, δ) ist, und das Objekt (8) als niedrig klassifiziert wird, falls die Amplitude (A) des ersten Echos niedriger als der zumindest eine Schwellenwert (α, ß, δ) ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Konfidenzwert für die Klassifizierung der Höhe des Objekts (8) bestimmt wird, wobei der Konfidenzwert als hoch festgelegt wird, falls die Höhe des Objekts (8) als niedrig oder hoch klassifiziert wird, und der Konfidenzwert ansonsten als niedrig festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweites Echo des von dem Objekt (8) reflektierten Ultraschallsignals empfangen wird, ein zeitlicher Unterschied zwischen dem Empfangen des ersten Echos und dem Empfangen des zweiten Echos bestimmt wird und die Klassifizierung der Höhe des Objekts (8) zusätzlich anhand des zeitlichen Unterschieds durchgeführt wird (S3).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Klassifizierung der Höhe des Objekts (8) anhand des zeitlichen Unterschieds bestimmt wird, falls der Konfidenzwert als niedrig festgelegt wird, (S6) und die Klassifizierung der Höhe des Objekts (8) anhand der Amplitude (A) des ersten Echos bestimmt wird, falls der Konfidenzwert als hoch festgelegt wird (S5).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
anhand des ersten Echos ein Abstand (d) zwischen dem Ultraschallsensor (4) und dem Objekt (8) bestimmt wird und der zumindest eine Schwellenwert (α, ß, δ) in Abhängigkeit von dem Abstand (d) vorbestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Objekt (8) als hoch klassifiziert wird, falls der Abstand (d) geringer als ein erster Grenzwert (X) ist und die Amplitude (A) größer als ein erster Schwellenwert (a) ist oder falls der Abstand (d) zwischen dem ersten Grenzwert (X) und einem zweiten Grenzwert (Y) liegt und die Amplitude (A) größer als ein zweiter Schwellenwert (ß) ist.
6. Verfahren nach Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Objekt (8) als niedrig klassifiziert wird, falls der Abstand (d) größer als ein dritter Grenzwert (Z) ist und die Amplitude (A) kleiner als ein dritter Schwellenwert (δ) ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Schwellenwert (δ) in Abhängigkeit von einer aktuellen
Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1 ) und/oder einer Temperatur in der Umgebung (7) des Fahrzeugs (1 ) und/oder einer Luftfeuchtigkeit in der Umgebung (7) des Fahrzeugs (1 ) vorbestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Schwellenwert (α, ß, δ) in Abhängigkeit von einer Amplitude (A) eines zu einem früheren Zeitpunkt empfangenen ersten Echos eines von dem Objekt (8) reflektierten Ultraschallsignals bestimmt wird.
9. Fahrerassistenzsystem (2) für ein Fahrzeug (1 ), welches zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
10. Fahrzeug (1 ) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 9.
PCT/EP2017/068340 2016-07-26 2017-07-20 Verfahren zum erfassen eines objekts in einer umgebung eines fahrzeugs mit höhenbestimmung, fahrerassistenzsystem sowie fahrzeug WO2018019696A1 (de)

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