DE102018111846A1

DE102018111846A1 - Verfahren zum Überwachen eines Bodenbereichs unterhalb eines Kraftfahrzeugs mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung durch Speichern vom Merkmalen, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Fahrerassistenzsystem

Info

Publication number: DE102018111846A1
Application number: DE102018111846.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jung; Andreas Gündel; Tobias Geiger; Emmanuel Pennimpede; Marvin Simchen; Luca Cautillo
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Bodenbereichs (6) unterhalb eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung (3) zumindest eine Messung durchgeführt wird, um zu überprüfen, ob sich ein Objekt (7) in dem Bodenbereich (6) befindet, wobei bei der zumindest einen Messung ein Ultraschallsignals in dem Bodenbereich (6) ausgesendet wird, das in dem Bodenbereich (6) reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird und ein Empfangssignal bestimmt wird, welches das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt, wobei bei einer ersten Messung zu einem ersten Zeitpunkt Referenz-Merkmale (10) bestimmt werden, welche das Empfangssignal der ersten Messung beschreiben, wobei die Referenz-Merkmale (10) gespeichert werden und bei einer zweiten Messung zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden, zweiten Zeitpunkt Merkmale (12) bestimmt werden, welche das Empfangssignal der zweiten Messung beschreiben, die Merkmale (12) mit den gespeicherten Referenz-Merkmalen (10) verglichen werden und anhand des Vergleichs überprüft wird, ob sich das Objekt (7) in dem Bodenbereich (6) befindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Bodenbereichs unterhalb eines Kraftfahrzeugs, bei welchem mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung zumindest eine Messung durchgeführt wird, um zu überprüfen, ob sich ein Objekt in dem Bodenbereich befindet. Bei der zumindest einen Messung wird ein Ultraschallsignal in dem Bodenbereich ausgesendet, das in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal empfangen und ein Empfangssignal bestimmt, welches das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung sowie ein Fahrerassistenzsystem. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein computerlesbares Medium.
Das Interesse richtet sich vorliegend auf Ultraschallsensorvorrichtungen für Kraftfahrzeuge. Aus dem Stand der Technik sind Ultraschallsensorvorrichtungen bekannt, welche eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweisen. Mit diesen Ultraschallsensoren kann ein Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs überwacht werden. Insbesondere kann mithilfe der Ultraschallsensoren ein jeweiliger Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und Objekten in dem Umgebungsbereich bestimmt werden. Eine solche Ultraschallsensorvorrichtung kann beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems sein, welches den Fahrer beim Manövrieren, beispielsweise beim Einparken und/oder Ausparken, unterstützt.
Im Zusammenhang mit derartigen Fahrerassistenzsystemen ist es bekannt, dass mit einer Umfeldsensorik Umfelddaten, welche das erfasste Umfeld repräsentieren, gespeichert werden, sodass diese bei einem erneuten Start des Systems verfügbar sind. Dies ist beispielsweise in der EP 2 780 212 B1 beschrieben. Dort ist ferner offenbart, dass ein Abgleich des momentan sichtbaren Umfelds mit vor dem Start gespeicherten Umfelddaten zum sichtbaren Umfeld durchgeführt wird. Ferner erfolgt ein selektives Ausgeben einer Warnung basierend auf dem Abgleich und auf vor dem Start gespeicherten Umfelddaten zu einem blinden Umfeld.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Ultraschallsensorvorrichtungen bekannt, mit denen ein Bodenbereich unterhalb des Kraftfahrzeugs überwacht werden kann. Hierzu beschreibt die DE 10 2013 001 119 A1 ein Fahrerassistenzsystem zum Assistieren eines Fahrers beim Ein- und/oder Ausparken eines Fahrzeugs, wobei das Fahrerassistenzsystem wenigstens eine Sensor-Einrichtung zum Erfassen eines Umgebungsbereichs des Kraftfahrzeugs und ein Steuergerät zum Auswerten der Signale der Sensor-Einrichtung aufweist. Anhand der Signale kann beispielsweise ein Abstand zwischen dem Boden und einer Unterseite des Fahrzeugs ermittelt werden. Dabei sind die Sensor-Einrichtung und das Steuergerät derart eingerichtet, dass der Erfassungsbereich der Sensor-Einrichtung wenigstens einen vorgebbaren Bodenbereich unterhalb des Kraftfahrzeugs umfasst. Die Sensor-Einrichtung kann wenigstens einen Ultraschallsensor umfassen.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Bereich zwischen einer Primärinduktivität einer stationären Einheit und einer Sekundärinduktivität eines Fahrzeugs überwacht werden kann. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 10 2009 033 236 A1 offenbart. Diese Vorrichtung weist eine Detektionseinrichtung auf, welche mindestens einen berührungslosen Sensor und eine mit dem Sensor verbundene Auswerteeinrichtung aufweist. Dabei kann der Sensor ein Ultraschallsensor, ein Radarsensor, ein Infrarotsensor oder ein elektronischer Bildsensor sein.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie mit einer Ultraschallsensorvorrichtung der eingangs genannten Art ein Bodenbereich unterhalb des Kraftfahrzeugs mit geringem Aufwand zuverlässig überwacht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem, durch ein Kraftfahrzeug, durch ein Computerprogrammprodukt sowie durch ein computerlesbares Medium mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Überwachen eines Bodenbereichs unterhalb eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung zumindest eine Messung durchgeführt, um zu überprüfen, ob sich ein Objekt in dem Bodenbereich befindet. Bei der zumindest einen Messung wird ein Ultraschallsignal in dem Bodenbereich ausgesendet. Ferner wird das in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal empfangen und es wird ein Empfangssignal bestimmt, welches das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt. Dabei ist es vorgesehen, dass bei einer ersten Messung zu einem ersten Zeitpunkt Referenz-Merkmale bestimmt werden, welche das Empfangssignal der ersten Messung beschreiben. Ferner werden diese Referenz-Merkmale gespeichert. Bei einer zweiten Messung zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden, zweiten Zeitpunkt werden Merkmale bestimmt, welche das Empfangssignal der zweiten Messung beschreiben. Diese Merkmale werden mit den gespeicherten Referenz-Merkmalen verglichen und anhand des Vergleichs wird überprüft, ob sich das Objekt in dem Bodenbereich befindet.
Mithilfe des Verfahrens soll der Bodenbereich unterhalb des Kraftfahrzeugs überwacht werden. Dieser Bodenbereich kann sich bevorzugt von der Fahrbahnoberfläche, auf welcher sich das Kraftfahrzeug aktuell befindet, bis zu einem Unterboden des Kraftfahrzeugs erstrecken. Somit kann beispielsweise überprüft werden, ob sich ein Objekt in dem Bodenbereich befindet. Das Verfahren wird mit der Ultraschallsensorvorrichtung durchgeführt. Diese Ultraschallsensorvorrichtung umfasst zumindest einen Ultraschallsensor. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung zumindest zwei Ultraschallsensoren aufweist. Mit dem zumindest einen Ultraschallsensor kann ein Ultraschallsignal ausgesendet werden und das in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Der zumindest eine Ultraschallsensor kann eine Membran aufweisen, die mit einem Wandlerelement, insbesondere einem piezoelektrischen Element, zu mechanischen Schwingungen angeregt werden kann. Hierdurch kann das Ultraschallsignal ausgesendet werden. Zum Empfangen des reflektierten Ultraschallsignals kann die Schwingung der Membran, die durch das Ultraschallsignal bewirkt wird, mit dem Wandlerelement erfasst werden und in Form eines Empfangssignals ausgegeben werden. Dieses Empfangssignal kann dann zum Erkennen des Objekts in dem Bodenbereich ausgewertet werden. Dabei kann die Auswertung durch ein elektronisches Steuergerät der Ultraschallsensorvorrichtung erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Empfangssignal mit einer Auswerteeinrichtung beziehungsweise einer Auswerteelektronik des Ultraschallsensors ausgewertet wird.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass zu dem ersten Zeitpunkt eine erste Messung durchgeführt wird. Bei dieser ersten Messung wird mit dem zumindest einen Ultraschallsensor das Ultraschallsignal ausgesendet und das in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen. Auf Grundlage des Empfangssignals der ersten Messung werden dann Referenz-Merkmale bestimmt. Diese Referenz-Merkmale werden dann in einem Speicher, insbesondere einem nicht-flüchtigen Speicher, abgelegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass zu dem ersten Zeitpunkt beziehungsweise ab dem ersten Zeitpunkt mehrere Messungen durchgeführt werden und die Empfangssignale dieser Messungen zum Bestimmen der Referenz-Merkmale gemittelt werden. Zu dem zweiten Zeitpunkt, der zeitlich auf den ersten Zeitpunkt folgt, wird die zweite Messung durchgeführt. Auch bei dieser zweiten Messung wird mit dem zumindest einen Ultraschallsensor das Ultraschallsignal ausgesendet und das in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen. Auch hier kann es vorgesehen sein, dass mehrere Messungen durchgeführt werden. Auf Grundlage des hierbei bestimmten Empfangssignals werden dann die Merkmale ermittelt. Die Referenz-Merkmale und die Merkmale werden insbesondere auf die gleiche Weise bestimmt. Die Referenz-Merkmale und die Merkmale können charakteristische Größen des jeweiligen Empfangssignals beschreiben. Wenn die Referenz-Merkmale gespeichert werden, können die typischen beziehungsweise charakteristischen Eigenschaften mit einem geringen Speicherbedarf gespeichert werden. Im Anschluss daran können diese Referenz-Merkmale mit den aktuell bestimmten Merkmalen verglichen werden. Falls sich zwischen den Referenz-Merkmale und den Merkmalen ein Unterschied ergibt, kann davon ausgegangen werden, dass sich zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt in dem Bodenbereich eine Veränderung ergeben hat. Beispielsweise kann sich ein Objekt zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt in den Bodenbereich bewegt haben. Dies kann durch den Vergleich der Referenz-Merkmale und der Merkmale auf einfache Weise und mit einem geringen Aufwand festgestellt werden.
Bevorzugt beschreiben die Merkmale und die Referenz-Merkmale jeweils einen zeitlichen Vergleich von Maxima des Empfangssignals und/oder eine Hüllkurve des Empfangssignals. Beispielsweise können die Referenz-Merkmale und die Merkmale eine vorbestimmte Anzahl von Punkten einer Hüllkurve beziehungsweise einer Einhüllenden des Empfangssignals beschreiben. Dabei beschreibt das jeweilige Empfangssignal insbesondere den zeitlichen Verlauf des in dem Bodenbereich reflektierten Ultraschallsignals. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Referenz-Merkmale und die Merkmale jeweils einen zeitlichen Verlauf der Maxima des Empfangssignals oder einen zeitlichen Verlauf der Amplituden des Empfangssignals beschreiben. Die Referenz-Merkmale und die Merkmale können eine Amplitude des jeweiligen Empfangssignals für einen oder mehrere vorbestimmte Zeitpunkte beschreiben. Die Referenz-Merkmale und die Merkmale können mit der Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors selbst bestimmt werden. Bei dieser Auswerteeinrichtung kann es sich insbesondere um eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) handeln. Die Referenz-Merkmale und die Merkmale können dann von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich können die Referenz-Merkmale und die Merkmale mit einem elektronischen Steuergerät der Ultraschallsensorvorrichtung bestimmt werden. Da die Referenz-Merkmale und die Merkmale insbesondere nur definierte beziehungsweise charakteristische Punkte des jeweiligen Empfangssignals beschreiben, weisen diese einen geringen Speicherbedarf auf. Damit kann das Speichern der Referenz-Merkmale und der Vergleich der Referenz-Merkmale mit den Merkmalen in einem geringen Rechenaufwand und innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden.
In einer Ausführungsform wird die erste Messung nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs durchgeführt und die zweite Messung wird vor einer Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Der erste Zeitpunkt ist also dem Abstellen des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Hierbei kann das Kraftfahrzeug beispielsweise auf einer entsprechenden Stellfläche oder Parkfläche abgestellt werden. Wenn das Kraftfahrzeug zu dieser Stellfläche bewegt wird und auf dieser abgestellt wird, kann davon ausgegangen werden, dass sich ein Objekt in dem Bodenbereich unterhalb des Kraftfahrzeugs befindet, da das Kraftfahrzeug zuvor über diesen Bereich bewegt wurde. Wenn die erste Messung zu dem ersten Zeitpunkt nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird, beschreiben die dort ermittelten Referenz-Merkmale den Zustand, in dem sich kein Objekt in dem Bodenbereich befindet. Die zweite Messung wird dann vor der Weiterfahrt beziehungsweise Abfahrt des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Wenn der Vergleich ergibt, dass die zu dem zweiten Zeitpunkt bestimmten Merkmale mit den gespeicherten Referenz-Merkmalen übereinstimmen, kann davon ausgegangen werden, dass sich zwischenzeitlich kein Objekt in den Bodenbereich bewegt hat. Falls der Vergleich aber ergibt, dass sich die Merkmale auf eine vorbestimmte Weise von den Referenz-Merkmalen unterscheiden, kann angenommen werden, dass sich ein Objekt in dem Bodenbereich befindet. In diesem Fall kann insbesondere die Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs unterbunden werden und/oder eine entsprechende Warnung ausgegeben werden. Dies eignet sich insbesondere, wenn das Kraftfahrzeug autonom betrieben wird. Insbesondere ist dies für Fahrfunktionen ab dem SAE Level 3 vorteilhaft.
In einer Ausführungsform wird bei der ersten Messung und bei der zweiten Messung das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung ausgesendet und das in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal wird mit dem ersten Ultraschallsensor empfangen. Das Ultraschallsignal wird bei den Messungen also mit dem ersten Ultraschallsensor als dem zumindest einen Ultraschallsensor sowohl ausgesendet als auch empfangen. Mit anderen Worten wird also eine direkte Messung durchgeführt. In diesem Fall kann der erste Ultraschallsensor beispielsweise an dem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet sein und so ausgerichtet sein, dass das Ultraschallsignal in Richtung des Bodens beziehungsweise der Fahrbahnoberfläche ausgesendet wird. Auf diese Weise kann mit dem ersten Ultraschallsensor das an der Fahrbahnoberfläche reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Im einfachsten Fall könnte somit die Unterbodenüberwachung mit nur einem einzigen Ultraschallsensor durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei der ersten Messung und bei der zweiten Messung das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor ausgesendet und das in dem Bodenbereich reflektierte Ultraschallsignal wird mit einem zweiten Ultraschallsensor der Ultraschallsensorvorrichtung empfangen. Das Ultraschallsignal wird also mit dem ersten Ultraschallsensor als dem zumindest einen Ultraschallsensor ausgesendet und mit dem zweiten Ultraschallsensor als dem zumindest einen Ultraschallsensor empfangen. Mit anderen Worten wird also eine indirekte Messung durchgeführt. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der erste Ultraschallsensor und der zweite Ultraschallsensor an unterschiedlichen Positionen an dem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Somit kann der Bodenbereich nach Art einer Lichtschranke durch den Vergleich der Referenz-Merkmale mit den Merkmalen überwacht werden. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist, wobei mit der Mehrzahl der Ultraschallsensoren sowohl direkte als auch indirekte Messungen durchgeführt werden können. Somit kann der Bodenbereich auf zuverlässige Weise überwacht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird zumindest ein Differenzwert bestimmt, welcher einen Unterschied zwischen den Referenz-Merkmalen und den Merkmalen beschreibt, der zumindest eine Differenzwert wird mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleichen und es wird angenommen, dass sich das Objekt in dem Bodenbereich befindet, falls der zumindest eine Differenzwert den Schwellwert überschreitet. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Differenzwerte bestimmt werden, welche den Unterschied zwischen den Referenz-Merkmalen und den Merkmalen beschreiben. Ferner kann eine Differenzwertkurve ermittelt werden, welchen den Unterschied zwischen Referenz-Merkmalen und den Merkmalen beschreibt. Durch den Vergleich des zumindest einen Differenzwerts mit dem vorbestimmten Schwellwert kann auf einfache und zuverlässige Weise überprüft werden, ob sich ein Objekt in dem Bodenbereich befindet.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn anhand der Referenz-Merkmale eine Referenz-Merkmalskurve bestimmt wird und anhand der Merkmale eine Merkmalskurve bestimmt wird, wobei zum Vergleichen der Referenz-Merkmale und der Merkmale ein Unterschied zwischen einem Integral der Referenz-Merkmalskurve und einem Integral der Merkmalskurve bestimmt wird. Wie bereits erläutert, können die Referenz-Merkmale und die Merkmale eine Hüllkurve des Empfangssignals beschreiben. Ferner können die Referenz-Merkmale und die Merkmale eine Kurve beschreiben, welche den zeitlichen Verlauf der Amplituden beziehungsweise der Maxima der jeweiligen Empfangssignale beschreibt. Diese Referenz-Merkmalskurve und die Merkmalskurve können auf einfache Weise dadurch miteinander verglichen werden, dass das jeweilige Integral beziehungsweise die Fläche unter der Kurve bestimmt wird.
Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein elektronischen Steuergerät und zumindest einen Ultraschallsensor. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaften Ausgestaltungen davon ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist. Mit Hilfe des elektronischen Steuergeräts kann der zumindest eine Ultraschallsensor zum Aussenden des Ultraschallsignals angesteuert werden. Das Empfangssignal, das mit dem zumindest einen Ultraschallsensor erzeugt wird, kann dann zur weiteren Auswertung an das elektronische Steuergerät übertragen werden. Das Empfangssignal, das mit dem zumindest einen Ultraschallsensor erzeugt wird, kann dann zur weiteren Auswertung an das elektronische Steuergerät übertragen werden. In diesem Fall können dann die Referenz-Merkmale und die Merkmale mit dem elektronischen Steuergerät bestimmt werden. Bevorzugt können die Referenz-Merkmale und die Merkmale mit einer Auswerteeinrichtung beziehungsweise einer Auswerteelektronik des Ultraschallsensors selbst bestimmt werden und dann an das Steuergerät übertragen werden. Ferner kann die Ultraschallsensorvorrichtung einen entsprechenden Speicher, insbesondere einen nicht-flüchtigen Speicher, aufweisen, auf welchem die Referenz-Merkmale gespeichert werden können. Insbesondere ist dieser Speicher so ausgebildet, dass die Referenz-Merkmale nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs oder Ausschalen der Zündung nicht gelöscht werden.
Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Dabei ist das Fahrerassistenzsystem bevorzugt dazu ausgelegt, eine Warnung in Abhängigkeit von dem in dem Bodenbereich erfassten Objekt auszugeben. Falls mit Hilfe der Ultraschallsensorvorrichtung ein Objekt in dem Bodenbereich erkannt wird, kann mithilfe des Fahrerassistenzsystems eine Warnung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem ein Anfahren des Kraftfahrzeugs unterbindet, sodass eine Beschädigung des Kraftfahrzeugs und/oder des Objekts verhindert werden kann. Insbesondere kann ein autonomes Fahrmanöver unterbunden werden, falls sich das Objekt in dem Bodenbereich befindet. Bevorzugt kann das Kraftfahrzeug mit Hilfe des Fahrerassistenzsystems autonom manövriert werden. Insbesondere können mit dem Fahrerassistenzsystem Fahrmanöver in einem SAE Level 3 oder höher durchgeführt werden. Beispielsweise kann das auf einem Stellplatz abgestellte Fahrzeug mittels des Fahrerassistenzsystems autonom zu dem Fahrer beziehungsweise Nutzer manövriert werden, der sich außerhalb des Kraftfahrzeugs und/oder entfernt von dem Stellplatz befindet.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Bodenbereich mit Hilfe der Ultraschallsensorvorrichtung beziehungsweise mit Hilfe des Fahrerassistenzsystems während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs überwacht wird. Hierbei ist es insbesondere vorgesehen, dass der zumindest eine Ultraschallsensor in einem Empfangsmodus betrieben wird. Somit können beispielsweise Geräusche im Bereich des Unterbodens erfasst werden. Somit kann mit dem zumindest einen Ultraschallsensor beispielsweise Wasser, welches sich auf der Fahrbahnoberfläche befindet und durch die Rotation der Räder des Kraftfahrzeugs aufgeschleudert wird und auf das Kraftfahrzeug trifft, erfasst werden. Dies ermöglicht eine Nässedetektion. Es kann also festgestellt werden, ob sich Wasser auf der Fahrbahnoberfläche befindet und somit beispielsweise Aquaplaning droht.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet ist.
Bevorzugt ist der zumindest eine Ultraschallsensor an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs angeordnet. An dem Unterboden des Kraftfahrzeugs kann ein entsprechender Schutz beziehungsweise eine Unterbodenverkleidung angebracht sein.
Dabei kann der zumindest eine Ultraschallsensor in einer entsprechenden Aussparung beziehungsweise Durchgangsöffnung dieses Verkleidungsteils angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Ultraschallsensor hinter diesem Verkleidungsteil angeordnet ist. Somit kann der Ultraschallsensor vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Der zumindest eine Ultraschallsensor kann so angeordnet sein, dass das Ultraschallsignal in Richtung der Fahrbahnoberfläche ausgesendet wird. Beispielsweise kann das Ultraschallsignal im Wesentlichen senkrecht zu einer Fahrbahnoberfläche ausgesendet werden. Beispielsweise kann der zumindest eine Ultraschallsensor mittig an dem Unterboden angeordnet sein. Es können auch mehrere Ultraschallsensoren vorgesehen sein, die eine direkte Messung durchführen.
Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest zwei Ultraschallsensoren an jeweiligen Eckbereichen des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Somit kann das Ultraschallsignal schräg in Richtung der Fahrbahnoberfläche ausgesendet werden und/oder von dieser Fahrbahnoberfläche empfangen werden. Somit wird es insbesondere ermöglicht, dass das Ultraschallsignal von einem ersten Ultraschallsensor zu einem zweiten Ultraschallsensor diagonal entlang des Bodenbereichs übertragen werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren an den Seitenbereichen, Frontbereich und/oder dem Heckbereich angeordnet sind. Dabei sind die Ultraschallsensoren insbesondere mittig an dem Seitenbereich, dem Heckbereich und/oder dem Frontbereich angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren in einem jeweiligen Bereich vor und/oder hinter den Rädern angeordnet sind. In diesen Bereichen besteht beispielsweise das größte Verletzungsrisiko der Objekte, beispielsweise Tiere oder Kinder, die sich in dem Bodenbereich befinden. Somit kann auf zuverlässige Weise verhindert werden, dass das Objekt durch ein Überrollen mit einem Rad des Kraftfahrzeugs beschädigt beziehungsweise verletzt wird.
Zur Erfindung gehört auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche in einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren und die vorteilhaften Ausgestaltungen davon durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor eines elektronischen Steuergeräts und/oder einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors abgearbeitet wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, insbesondere in Form einer computerlesbaren Diskette, CD, DVD, Speicherkarte, USB-Speichereinheit, oder ähnlichen, in dem Programmcodemittel gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren und die vorteilhaften Ausgestaltungen davon durchzuführen, wenn die Programmcodemittel in einen Speicher eines elektronischen Steuergeräts und/oder einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors geladen und auf einem Prozessor des elektronischen Steuergeräts und/oder der Auswerteeinrichtung abgearbeitet werden.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem, für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug für das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt sowie für das erfindungsgemäße computerlesbare Medium.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches eine Ultraschallsensorvorrichtung zur Überwachung eines Bodenbereichs unterhalb des Kraftfahrzeugs aufweist, wobei die Ultraschallsensorvorrichtung einen Ultraschallsensor aufweist;
2 eine Referenz-Merkmalskurve, welche mehrere Referenz-Merkmale umfasst;
3 eine Merkmalskurve, welche eine Mehrzahl von Merkmalen umfasst;
4 eine Differenzwertkurve, welche eine Mehrzahl von Differenzwerten umfasst;
5 ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei die Ultraschallsensorvorrichtung zwei Ultraschallsensoren aufweist; und
6 ein Kraftfahrzeug mit einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei die Ultraschallsensorvorrichtung vier Ultraschallsensoren aufweist.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von einer Rückseite. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2 sowie eine Ultraschallsensorvorrichtung 3. Mithilfe der Ultraschallsensorvorrichtung 3 kann ein Bodenbereich 6 unterhalb des Kraftfahrzeugs 1 überwacht werden. Insbesondere kann mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 3 überprüft werden, ob sich ein Objekt 7 in dem Bodenbereich 6 befindet.
Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Ultraschallsensor 4. Wie in 1 nur schematisch angedeutet, kann der Ultraschallsensor 4 in einem Bereich eines Unterbodens 8 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Mit diesem Ultraschallsensor 4 kann ein Ultraschallsignal in dem Bodenbereich 6 ausgesendet werden. In dem vorliegenden Beispiel wird dieses ausgesendete Ultraschallsignal dann an einer Fahrbahnoberfläche 9, auf welcher sich das Kraftfahrzeug 1 aktuell befindet, reflektiert und gelangt wieder zurück zu dem Ultraschallsensor 4 zurück. Anhand des reflektierten Ultraschallsignals kann mit dem Ultraschallsensor 4 ein Empfangssignal bestimmt werden.
Darüber hinaus umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung ein elektronisches Steuergerät 5, welches zur Datenübertragung mit dem Ultraschallsensor 4 verbunden ist. Mit dem elektronischen Steuergerät 5 kann der Ultraschallsensor 4 zum Aussenden des Ultraschallsignals angesteuert werden. Zudem kann das Empfangssignal von dem Ultraschallsensor 4 an das Steuergerät 5 übertragen werden.
Mithilfe des Fahrerassistenzsystems 2 kann das Kraftfahrzeug 1 autonom manövriert werden. Für das Anfahren mit einer Fahrfunktion ab dem SAE Level 3 ist es notwendig, den Bodenbereich 6 unterhalb des Kraftfahrzeugs 1 zu überwachen oder sicherzustellen, dass sich kein Objekt 7 in dem Bodenbereich 6 befindet. Möglicherweise können sich Objekte in Form von Tieren oder Kindern unter dem Kraftfahrzeug 1 verstecken. Es kann auch der Falls ein, dass sich Objekte 7 in Form von Gegenständen unter dem Kraftfahrzeug 1 befinden, die das Kraftfahrzeug 1 beim Anfahren beschädigen können. Eine direkte Objekterkennung, wie sie mit Hilfe der Ultraschallsensoren 4 im Umfeld des Kraftfahrzeugs auf Basis einer Echo-Laufzeitmessung möglich ist, ist in dem Bodenbereich 6 beziehungsweise unterhalb des Kraftfahrzeugs 1 nicht möglich. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Schallausbreitung und der relativ komplexen Unterbodengeometrie, kommt es hier zu sehr vielen sich überlagernden Echos. Ein Echo von einem Objekt 7, das sich unter dem Kraftfahrzeug 1 befindet, kann daher nicht unterschieden werden.
Vorliegend ist es nun vorgesehen, dass zu einem ersten Zeitpunkt auf Grundlage des Empfangssignals, das mit dem Ultraschallsensor 4 bereitgestellt wird, Referenz-Merkmale 10 bestimmt werden, welche das Empfangssignal beschreiben. Dies ist in 2 veranschaulicht. Dort ist eine Referenz-Merkmalskurve 11 gezeigt, welche die Referenz-Merkmale 10 umfasst. Vorliegend beschreibt die Referenz-Merkmalskurve 11 eine Hüllkurve beziehungsweise eine Einhüllende des Empfangssignals des Ultraschallsensors 4. 2 zeigt auf der Abszisse die Zeit t beziehungsweise die Laufzeit und auf der Ordinate die Amplitude A. Diese Referenz-Merkmale 10 beziehungsweise die Referenz-Merkmalskurve 11 kann nun mit einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors 4 bestimmt werden und an das elektronische Steuergerät 5 übertragen werden. Insbesondere kann diese Hüllkurve nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs 1 mittels des Steuergeräts 5 beziehungsweise der Ultraschallsensorvorrichtung 3 gespeichert werden. Somit ist ein Zustand gespeichert, bei dem sich kein relevantes Objekt 7 in dem Bodenbereich 6 unter dem Kraftfahrzeug 1 befindet, da der relevante Bereich eben überfahren wurde.
Bei einer nachfolgenden Weiterfahrt beziehungsweise einem Start des Kraftfahrzeugs kann ebenfalls eine Messung mit dem Ultraschallsensor 4 durchgeführt werden, und anhand des Empfangssignals eine Merkmalskurve 13 bestimmt werden, welche eine Merkmal von Merkmalen 12 umfasst. Eine derartige Merkmalskurve 13 ist schematisch in 3 dargestellt. Auch hier beschreibt die Merkmalskurve 13 die Hüllkurve des Empfangssignals, das zu dem zweiten Zeitpunkt vor dem Start beziehungsweise der Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs 1 aufgenommen wurde.
Vor der Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs 1 wird die Referenz-Merkmalskurve 11 mit der Merkmalskurve 13 verglichen. Hierzu wird eine Differenzwertkurve 15 bestimmt, die eine Mehrzahl von Differenzwerten 14 umfasst. Eine solche Differenzwertkurve 15 ist in 4 schematisch veranschaulicht. Dabei beschreiben die Differenzwerte die Differenz beziehungsweise den Betrag der Differenz zwischen den Referenz-Merkmalen 10 und den Merkmalen 12. Diese Differenzwertkurve 15 beziehungsweise die Differenzwerte 14 werden mit einem vorbestimmten Schwellwert 16 beziehungsweise einer Schwellwertkurve verglichen. Vorliegend überschreitet die Differenzwertkurve 15 den Schwellwert 16. Somit kann davon ausgegangen werden, dass sich zwischen dem ersten Zeitpunkt nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs 1 und dem zweiten Zeitpunkt vor der Weiterfahrt ein Unterschied ergeben hat und sich insbesondere ein Objekt 7 in dem Bodenbereich 6 befindet. Alternativ oder zusätzlich zur Auswertung der Differenzwerte 14 kann auch ein Integral der Referenz-Merkmalskurve 11 und ein Integral der Merkmalskurve 13 bestimmt werden und die Integrale können miteinander verglichen werden. Beispielsweise kann ein Integral der Referenz-Merkmalskurve 11 1755 betragen und ein Intergral der Merkmalskurve 13 kann 1815 betragen. Wenn auf diese Weise erkannt wird, dass sich das Objekt 7 in dem Bodenbereich 6 befindet, kann eine Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs 1 mittels des Fahrerassistenzsystems 2 verhindert beziehungsweise unterbunden werden.
5 zeigt ein weiteres Beispiel eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Ultraschallsensorvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Vorliegend weist die Ultraschallsensorvorrichtung 3 zwei Ultraschallsensoren auf, welche vorliegend an jeweiligen Eckbereichen 17 an dem Unterboden 8 angeordnet sind. Hier kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass einer der Ultraschallsensoren 4 das Ultraschallsignal aussendet, wobei dann das Ultraschallsignal an der Fahrbahnoberfläche 9 reflektiert wird und zu dem zweiten Ultraschallsensor 4 gelangt. Dies ermöglicht eine Messung diagonal entlang des Bodenbereichs 6. Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 kann auch in den übrigen Eckbereichen 17 weitere Ultraschallsensoren 4 aufweisen.
6 zeigt in Kraftfahrzeug 1 mit einer Ultraschallsensorvorrichtung 3 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hier weist die Ultraschallsensorvorrichtung 3 vier Ultraschallsensoren 4 auf. Dabei ist einer der Ultraschallsensoren 4 mittig an einem Frontbereich 18 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet, ein weiterer der Ultraschallsensoren 4 ist mittig an einem Heckbereich 19 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet und die übrigen zwei Ultraschallsensoren 4 sind mittig an den jeweiligen Seitenbereichen 20 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Hier ist es grundsätzlich beliebig möglich, dass die jeweiligen Ultraschallsensoren 4 als Sender oder Empfänger betrieben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 4 in einem Bereich vor oder hinter den Rädern 21 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2780212 B1 [0003]
DE 102013001119 A1 [0004]
DE 102009033236 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Überwachen eines Bodenbereichs (6) unterhalb eines Kraftfahrzeugs (1), bei welchem mittels einer Ultraschallsensorvorrichtung (3) zumindest eine Messung durchgeführt wird, um zu überprüfen, ob sich ein Objekt (7) in dem Bodenbereich (6) befindet, wobei bei der zumindest einen Messung ein Ultraschallsignals in dem Bodenbereich (6) ausgesendet wird, das in dem Bodenbereich (6) reflektierte Ultraschallsignal empfangen wird und ein Empfangssignal bestimmt wird, welches das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten Messung zu einem ersten Zeitpunkt Referenz-Merkmale (10) bestimmt werden, welche das Empfangssignal der ersten Messung beschreiben, wobei die Referenz-Merkmale (10) gespeichert werden und bei einer zweiten Messung zu einem auf den ersten Zeitpunkt folgenden, zweiten Zeitpunkt Merkmale (12) bestimmt werden, welche das Empfangssignal der zweiten Messung beschreiben, die Merkmale (12) mit den gespeicherten Referenz-Merkmalen (10) verglichen werden und anhand des Vergleichs überprüft wird, ob sich das Objekt (7) in dem Bodenbereich (6) befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Referenz-Merkmale (10) und die Merkmale (12) jeweils einen zeitlichen Verlauf von Maxima des Empfangssignals und/oder eine Hüllkurve des Empfangssignals beschreiben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messung nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird und die zweite Messung vor einer Weiterfahrt des Kraftfahrzeugs (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Messung und bei der zweiten Messung das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor (4) der Ultraschallsensorvorrichtung (3) ausgesendet wird und das in dem Bodenbereich (6) reflektierte Ultraschallsignal mit dem ersten Ultraschallsensor (4) empfangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ersten Messung und bei der zweiten Messung das Ultraschallsignal mit einem ersten Ultraschallsensor (4) ausgesendet wird und das in dem Bodenbereich (6) reflektierte Ultraschallsignal mit einem zweiten Ultraschallsensor (4) der Ultraschallsensorvorrichtung (3) empfangen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Differenzwert (14) bestimmt wird, welche einen Unterschied zwischen den Referenz-Merkmalen (10) und den Merkmalen (12) beschreibt, der zumindest eine Differenzwert (14) mit einem vorbestimmten Schwellwert (16) vergleichen wird und angenommen wird, dass sich das Objekt (7) in dem Bodenbereich (6) befindet, falls der zumindest eine Differenzwert (14) den Schwellwert (16) überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Referenz-Merkmale (10) eine Referenz-Merkmalskurve (11) bestimmt wird und anhand der Merkmale (12) eine Merkmalskurve (13) bestimmt wird, wobei zum Vergleichen der Referenz-Merkmale (10) und der Merkmale (12) ein Unterschied zwischen einem Integral der Referenz-Merkmalskurve (11) und einem Integral der Merkmalskurve (13) bestimmt wird.
Ultraschallsensorvorrichtung (3) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem elektronischen Steuergerät (5) und mit zumindest einem Ultraschallsensor (4), wobei die Ultraschallsensorvorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
Fahrerassistenzsystem (2) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Ultraschallsensorvorrichtung (3) nach Anspruch 8, wobei das Fahrerassistenzsystem (2) dazu ausgelegt ist, eine Warnung in Abhängigkeit von dem in dem Bodenbereich (6) erfassten Objekt (7) auszugeben.
Kraftfahrzeug (1) mit einem Fahrerassistenzsystem (2) nach Anspruch 9.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Ultraschallsensor (4) an einem Unterboden (8) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Ultraschallsensor (4) an einem Eckbereich (17) des Unterbodens (8) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Ultraschallsensor (4) an einem Seitenbereich (20), einem Frontbereich (18) und/oder einem Heckbereich (19) des Kraftfahrzeugs (1) an dem Unterboden (8) angeordnet ist.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, welche in einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Prozessor eines elektronischen Steuergeräts (5) und/oder einer Auswerteeinrichtung eines Ultraschallsensors (4) abgearbeitet wird.
Computerlesbares Medium, insbesondere in Form einer computerlesbaren Diskette, CD, DVD, Speicherkarte, USB-Speichereinheit, oder ähnlichen, in dem Programmcodemittel gespeichert sind, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn die Programmcodemittel in einen Speicher eines elektronischen Steuergeräts (5) und/oder einer Auswerteeinrichtung eines Ultraschallsensors (4) geladen und auf einem Prozessor des elektronischen Steuergeräts (5) und/oder der Auswerteeinrichtung abgearbeitet werden.