DE102020205683A1 - Method for determining the position of objects using ultrasound and a driver assistance system for determining the position of an object in the vicinity of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position von Objekten unter Verwendung von Ultraschall, wobei Ultraschallpulse ausgesendet werden und an Objekten reflektierte Ultraschallechos von mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) wieder empfangen werden. Dabei ist vorgesehen, dass mögliche Objektpositionen unter Verwendung einer Gitterkarte (200) ermittelt werden, wobei eine Zelle (210) der Gitterkarte (200) einen bestimmten Bereich in der Umgebung repräsentiert, jeder Zelle (210) ein Zähler zugeordnet wird, und im Fall eines empfangenen Direktechos die Zähler für diejenigen Zellen (210) erhöht werden, welche einen Kreisbogen oder eine Kugeloberfläche schneiden, welche durch eine dem Direktecho zugeordnete Entfernung definiert ist, und im Fall eines empfangenen Kreuzechos die Zähler für diejenigen Zellen (210) erhöht werden, welche einen Ellipsenbogen oder eine Ellipsoidoberfläche schneiden, welche durch eine dem Kreuzecho zugeordnete Entfernung und der relativen Lage der beteiligten Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) definiert ist, wobei mögliche Objektpositionen über die Positionen derjenigen Zellen (210) bestimmt werden, deren Zähler oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt.Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm sowie ein Fahrerassistenzsystem (300), welche dazu eingerichtet sind, das Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for determining the position of objects using ultrasound, with ultrasound pulses being transmitted and ultrasound echoes reflected on objects being received again by at least two spaced apart ultrasound sensors (11, 12, 13, 14). It is provided that possible object positions are determined using a grid map (200), with one cell (210) of the grid map (200) representing a specific area in the vicinity, each cell (210) being assigned a counter, and in the case of one received direct echoes the counters are increased for those cells (210) which intersect an arc or a spherical surface which is defined by a distance assigned to the direct echo, and in the case of a received cross echo, the counters are increased for those cells (210) which have a Cut an elliptical arc or an ellipsoid surface, which is defined by a distance assigned to the cross echo and the relative position of the ultrasonic sensors (11, 12, 13, 14) involved, with possible object positions being determined via the positions of those cells (210) whose counters are above a predetermined limit value is. Further aspects of the invention relate to a Computerp rogram and a driver assistance system (300), which are set up to carry out the method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objekts unter Verwendung von Ultraschall, wobei Ultraschallpulse ausgesendet werden und von Objekten reflektierte Ultraschallechos von mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten Ultraschallsensoren wieder empfangen werden. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm sowie ein Fahrerassistenzsystem, welche dazu eingerichtet sind, das Verfahren auszuführen.The invention relates to a method for determining the position of an object using ultrasound, with ultrasound pulses being transmitted and ultrasound echoes reflected from objects being received again by at least two ultrasound sensors arranged at a distance from one another. Further aspects of the invention relate to a computer program and a driver assistance system which are set up to carry out the method.
Stand der TechnikState of the art
Es sind verschiedene Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche einen Fahrer eines Fahrzeugs bei der Ausführung verschiedener Fahrmanöver unterstützen, einen Fahrer vor Gefahren warnen und/oder ein Fahrzeug zumindest zeitweise automatisch führen können. Für ihre Funktion sind die Fahrerassistenzsysteme auf präzise Daten über Objekte wie andere Verkehrsteilnehmer und Hindernisse wie z.B. Bäume oder Pfosten in der Umgebung angewiesen. Dabei ist insbesondere die genaue Bestimmung der Position von Objekten relativ zum Fahrzeug wichtig.Various driver assistance systems are known which support a driver of a vehicle in the execution of various driving maneuvers, warn a driver of dangers and / or can automatically guide a vehicle at least at times. For their function, the driver assistance systems are dependent on precise data about objects such as other road users and obstacles such as trees or posts in the vicinity. The exact determination of the position of objects relative to the vehicle is particularly important.
Zur Bestimmung der Position eines Objekts können Laterationsverfahren verwendet werden, bei denen über mehrere räumlich voneinander beabstandete Sensoren die Entfernung zwischen dem jeweiligen Sensor und dem Objekt bestimmt wird. Beispielsweise können auf Ultraschall basierende Abstandssensoren für eine Positionsbestimmung basierend auf Laterationsverfahren eingesetzt werden.To determine the position of an object, lateration methods can be used in which the distance between the respective sensor and the object is determined using a plurality of spatially spaced sensors. For example, distance sensors based on ultrasound can be used for a position determination based on lateration methods.
Sind mehrere Objekte in der Umgebung vorhanden ist es eine Herausforderung, die einzelnen gemessenen Entfernungen dem korrekten Objekt für die Anwendung des Laterationsverfahrens zuzuordnen, so dass die richtigen Kreise bzw. Ellipsen miteinander geschnitten werden. Vor allem bei Szenarien mit sehr vielen verschiedenen Objekten kann es vorkommen, dass durch falsche Schnittpunkte falsche Positionen gebildet werden bzw. Objekte an Stellen vermutet werden, an denen sich kein Objekt befindet. Je mehr Sensoren eingesetzt werden, desto komplexer wird die Auswahl der miteinander zu schneidenden Kreise und Ellipsen.If there are several objects in the vicinity, it is a challenge to assign the individual measured distances to the correct object for the application of the lateration method, so that the correct circles or ellipses are intersected with one another. Especially in scenarios with a large number of different objects, it can happen that incorrect points of intersection create incorrect positions or that objects are assumed to be in places where there is no object. The more sensors are used, the more complex the selection of the circles and ellipses to be intersected with one another becomes.
Dokument
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objekts unter Verwendung von Ultraschall vorgeschlagen, wobei Ultraschallpulse ausgesendet werden und an Objekten reflektierte Ultraschallechos von mindestens zwei voneinander beabstandet angeordneten Ultraschallsensoren wieder empfangen werden. Dabei ist vorgesehen, dass mögliche Objektpositionen unter Verwendung einer Gitterkarte ermittelt werden, wobei eine Zelle der Gitterkarte einen bestimmten Bereich in der Umgebung repräsentiert und jeder Zelle ein Zähler zugeordnet wird. Im Fall eines empfangenen Direktechos als Ultraschallechos werden die Zähler für diejenigen Zellen erhöht, welche einen Kreisbogen oder eine Kugeloberfläche schneiden, welche durch eine dem Direktecho zugeordnete Entfernung definiert ist, und im Fall eines empfangenen Kreuzechos werden die Zähler für diejenigen Zellen erhöht, welche einen Ellipsenbogen oder eine Ellipsoidoberfläche schneiden, welche durch eine dem Kreuzecho zugeordnete Entfernung und der relativen Lage der beteiligten Ultraschallsensoren definiert ist. Mögliche Objektpositionen werden dann über die Positionen derjenigen Zellen bestimmt, deren Zähler oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt.A method is proposed for determining the position of an object using ultrasound, with ultrasound pulses being transmitted and ultrasound echoes reflected on objects being received again by at least two ultrasound sensors arranged at a distance from one another. It is provided that possible object positions are determined using a grid map, with a cell of the grid map representing a specific area in the vicinity and a counter being assigned to each cell. In the case of a received direct echo as ultrasonic echoes, the counters are incremented for those cells which intersect an arc of a circle or a spherical surface which is defined by a distance assigned to the direct echo, and in the case of a received cross echo, the counters are incremented for those cells which have an elliptical arc or intersect an ellipsoid surface which is defined by a distance assigned to the cross echo and the relative position of the ultrasonic sensors involved. Possible object positions are then based on the positions of those Cells whose count is above a predetermined limit.
Bei den Objekten kann es sich beispielsweise um Verkehrsteilnehmer wie Fahrzeuge oder Fußgänger oder um Hindernisse wie z.B. Bäume oder Pfosten handeln.The objects can be, for example, road users such as vehicles or pedestrians or obstacles such as trees or posts.
Für eine Bestimmung der Position eines Objekts kann beispielsweise mindestens einer der Ultraschallsensoren ein Ultraschallpuls aussenden, wobei durch zwei oder mehr Ultraschallsensoren von einem Objekt in der Umgebung reflektierte Ultraschallechos empfangen werden können. Das von dem Ultraschallsensor, der den Ultraschallpuls ursprünglich ausgesendet hat, empfangene Ultraschallecho wird dabei Direktecho genannt und das von dem oder den anderen Ultraschallsensor(en) empfangene Ultraschallecho wird Kreuzecho genannt. Aus der Laufzeit, welche vom Aussenden des Ultraschallpulses bis zum Empfang des Ultraschallechos vergeht, sowie der bekannten Schallgeschwindigkeit kann dann der Abstand des Objekts bestimmt werden. Je nach Situation, insbesondere bei mehreren vorhandenen Objekten in der Umgebung, können zu einem ausgesendeten Ultraschallpuls durch einen einzigen Ultraschallsensor auch mehrere Ultraschallechos empfangen werden.For a determination of the position of an object, for example, at least one of the ultrasonic sensors can emit an ultrasonic pulse, wherein ultrasonic echoes reflected from an object in the vicinity can be received by two or more ultrasonic sensors. The ultrasonic echo received by the ultrasonic sensor that originally transmitted the ultrasonic pulse is called the direct echo and the ultrasonic echo received by the other ultrasonic sensor (s) is called the cross echo. The distance to the object can then be determined from the transit time, which elapses from the transmission of the ultrasonic pulse to the reception of the ultrasonic echo, and the known speed of sound. Depending on the situation, in particular if there are several objects in the vicinity, several ultrasonic echoes can also be received by a single ultrasonic sensor for a transmitted ultrasonic pulse.
Die einzelnen Ultraschallsensoren können jeweils nacheinander Ultraschallpulse aussenden. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Ultraschallsensoren zeitgleich Ultraschallpulse aussenden, wobei diese zur Unterscheidung bevorzugt kodiert sind. Für eine Kodierung können die Ultraschallpulse moduliert sein und/oder können verschiedene Frequenzen verwenden.The individual ultrasonic sensors can each emit ultrasonic pulses one after the other. Additionally or alternatively, it can be provided that two or more ultrasonic sensors transmit ultrasonic pulses at the same time, these being preferably coded for differentiation. For coding, the ultrasonic pulses can be modulated and / or can use different frequencies.
Die Gitterkarte kann insbesondere zweidimensional oder dreidimensional ausgestaltet werden, wobei jede der Zellen der Gitterkarte einen bestimmten Bereich der Umgebung repräsentiert. Entsprechend ist jeder der Gitterzellen eine Position in dem zweidimensionalen bzw. dreidimensionalen Bereich der Umgebung zugeordnet. Die Gitterkarte kann beispielsweise einen Raumbereich mit den Abmessungen 2,5 m x 2, 5 m x 1 m (Länge x Breite x Höhe) repräsentieren, wobei ein Raster von 5 cm verwendet wird. Für dieses Beispiel ergibt sich eine Gitterkarte mit 50 x 50 x 20 = 50 000 Elemente.The grid map can in particular be designed two-dimensionally or three-dimensionally, with each of the cells of the grid map representing a specific area of the environment. Correspondingly, each of the grid cells is assigned a position in the two-dimensional or three-dimensional area of the environment. The grid map can represent, for example, a spatial area with the dimensions 2.5 mx 2.5 mx 1 m (length x width x height), a grid of 5 cm being used. This example results in a grid map with 50 x 50 x 20 = 50,000 elements.
Der einer Zelle zugeordnete Zähler kann dabei beispielsweise als eine Variable in einem Speicher einer Computereinrichtung oder eines Steuergeräts repräsentiert werden, wobei dann entsprechend die Gitterkarte als ein zwei- bzw. dreidimensionales Array repräsentiert werden kann. Wird als Typ für die Variable eine Ganzzahl mit dem Wertebereich 0 bis 255 gewählt, wird für den Zähler lediglich ein Byte Speicherplatz benötigt. Bei dem zuvor genannten Beispiel mit einer Gitterkarte der Größe 50 x 50 x 20 Elemente würden entsprechend lediglich 50 000 Byte Speicher benötigt. Selbstverständlich ist es dabei möglich, jeder Gitterzelle noch weitere Attribute zuzuweisen und entsprechend in einem Speicher abzulegen, wie beispielsweise ein ermittelter Signalpegel des Ultraschallechos.The counter assigned to a cell can be represented, for example, as a variable in a memory of a computer device or a control device, in which case the grid map can accordingly be represented as a two- or three-dimensional array. If an integer with the value range 0 to 255 is selected as the type for the variable, only one byte of storage space is required for the counter. In the above-mentioned example with a grid map measuring 50 x 50 x 20 elements, only 50,000 bytes of memory would be required accordingly. Of course, it is possible to assign further attributes to each grid cell and to store them accordingly in a memory, such as, for example, a determined signal level of the ultrasonic echo.
Bevorzugt werden die Abmessungen in der Länge und Breite (Straßenebene) im Bereich von 1 m bis 10 m, bevorzugt von 2 m bis 5 m und in der Höhe im Bereich von 0, 5 m bis 5 m, bevorzugt von 1 m bis 2 m gewählt. Die Rastergröße wird bevorzugt im Bereich von 1 cm bis 25 cm, bevorzugt im Bereich von 2 cm bis 10 cm gewählt. Dabei ist es denkbar, für die verschiedenen Dimensionen gleiche oder unterschiedliche Rastergrößen zu verwenden.The dimensions in length and width (street level) in the range from 1 m to 10 m, preferably from 2 m to 5 m and in height in the range from 0.5 m to 5 m, preferably from 1 m to 2 m, are preferred chosen. The grid size is preferably selected in the range from 1 cm to 25 cm, preferably in the range from 2 cm to 10 cm. It is conceivable to use the same or different grid sizes for the different dimensions.
Ist die Gitterkarte zweidimensional, werden Kreisbögen und Ellipsenbögen zur Bestimmung der Zellen verwendet, welche mögliche Positionen eines Objekts repräsentieren. Ist die Gitterkarte dreidimensional, werden Kugeloberflächen und Ellipsoidoberflächen zur Bestimmung der Zellen verwendet. Bei einem Direktecho bestimmt der anhand der Laufzeit ermittelte Abstand den Radius des Kreises bzw. der Kugeloberfläche, wobei sich der Ultraschallsensor im Zentrum des Kreises bzw. der Kugel befindet. Bei einer Ellipse bzw. einer Ellipsoidoberfläche befindet sich der sendende Ultraschallsensor in einem Brennpunkt und der empfangende Ultraschallsensor im anderen Brennpunkt. Der Ellipsenbogen kann dabei in Analogie zur Gärtnermethode konstruiert werden, wobei die Summe der Abstände der Punkte des Ellipsenbogens über die aus der Signallaufzeit des Kreuzechos bestimmte Distanz gegeben ist.If the grid map is two-dimensional, arcs of circles and arcs of ellipses are used to determine the cells which represent possible positions of an object. If the grid map is three-dimensional, spherical surfaces and ellipsoidal surfaces are used to determine the cells. In the case of a direct echo, the distance determined on the basis of the transit time determines the radius of the circle or the surface of the sphere, the ultrasonic sensor being in the center of the circle or sphere. In the case of an ellipse or an ellipsoidal surface, the transmitting ultrasonic sensor is in one focal point and the receiving ultrasonic sensor is in the other focal point. The elliptical arc can be constructed in analogy to the gardening method, the sum of the distances between the points of the elliptical arc being given over the distance determined from the signal propagation time of the cross echo.
Zum Bestimmen der Zellen, welche durch die Kreisbögen und/oder Ellipsenbögen bzw. von den Kugeloberflächen und/oder Ellipsoidoberflächen geschnitten werden, kann der entsprechende Bogen bzw. die entsprechende Oberfläche analytisch dargestellt werden und Schnittpunkte mit den Zellen der Gitterkarte ermittelt werden. Eine Möglichkeit für das Ermitteln der geschnittenen Zellen ist dabei ein an den Bresenham-Algorithmus angelehnter Algorithmus, der ein Rastern von geometrischen Formen wie Kreisen ermöglicht.To determine the cells which are intersected by the circular arcs and / or elliptical arcs or by the spherical surfaces and / or ellipsoidal surfaces, the corresponding arc or the corresponding surface can be displayed analytically and points of intersection with the cells of the grid map can be determined. One possibility for determining the cut cells is an algorithm based on the Bresenham algorithm, which enables geometric shapes such as circles to be rasterized.
Wird der Zähler einer Zelle jeweils um den Wert
Nicht jeder Bereich eines Bogens bzw. einer Oberfläche kommt als Objektposition in Frage, da die Ultraschallsensoren nur aus bestimmten Richtungen überhaupt Ultraschallechos empfangen können. Bevorzugt werden daher bei Empfang eines Echos nur die Zähler derjenigen Zellen erhöht, welche einen Bereich repräsentieren, aus dem es physikalisch möglich ist, ein Echo zu empfangen. Entsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Erhöhung des Zählers einer Zelle nur dann vorgenommen wird, wenn die Zelle in einem durch einen Sichtbereich des Ultraschallsensors, der das Ultraschallecho empfangen hat, definierten Bereich liegt. Der Sichtbereich kann dabei beispielsweise über einen Kegel definiert werden, wobei dann beispielsweise geprüft werden kann, ob die jeweilige Zelle innerhalb des Volumens des Kegels liegt oder diesen Kegel berührt.Not every area of an arc or a surface can be used as an object position, since the ultrasonic sensors can only receive ultrasonic echoes from certain directions. Therefore, when an echo is received, only the counters of those cells are preferably incremented which represent an area from which it is physically possible to receive an echo. Accordingly, it is preferably provided that the counter of a cell is only increased when the cell is in an area defined by a field of view of the ultrasonic sensor that received the ultrasonic echo. The field of vision can be defined, for example, by means of a cone, in which case it can then be checked, for example, whether the respective cell lies within the volume of the cone or touches this cone.
Bevorzugt ist darüber hinaus vorgesehen, dass der Sichtbereich eines Ultraschallsensors in mindestens zwei Teilbereiche unterteilt ist, wobei jedem der Teilbereiche ein Mindestsignalpegel zugeordnet ist und eine Erhöhung des Zählers einer Zelle nur vorgenommen wird, wenn die Zelle in einem Teilbereich des Sichtbereichs liegt, dessen Mindestsignalpegel durch den Signalpegel des empfangenen Ultraschallechos überschritten wird. Hierzu ist vorgesehen, dass neben der Laufzeit eines Ultraschallechos auch der Signalpegel des empfangenen Ultraschallechos bestimmt wird. Die Teilbereiche können beispielsweise als ineinander angeordnete Kegel definiert werden, wobei beispielsweise ein erster Kegel den vollständigen Sichtbereich repräsentiert und ein zweiter Kegel mit kleinerem Öffnungswinkel einen Kernbereich repräsentiert. Ein Ultraschallecho mit einem hohen Signalpegel kann nur von einem Objekt reflektiert werden, welches sich im Kernbereich des jeweiligen Ultraschallsensors befindet. Entsprechend ist bevorzugt vorgesehen, dass der Mindestsignalpegel für einen Kernbereich höher vorgegeben wird, als für den Sichtbereich außerhalb des Kernbereichs.It is also preferably provided that the field of view of an ultrasonic sensor is divided into at least two sub-areas, each of the sub-areas being assigned a minimum signal level and the counter of a cell is only increased if the cell is in a sub-area of the viewing area whose minimum signal level is through the signal level of the received ultrasonic echo is exceeded. For this purpose, it is provided that, in addition to the transit time of an ultrasonic echo, the signal level of the received ultrasonic echo is also determined. The partial areas can be defined, for example, as cones arranged one inside the other, with a first cone representing the complete field of vision and a second cone with a smaller opening angle representing a core area. An ultrasonic echo with a high signal level can only be reflected by an object that is located in the core area of the respective ultrasonic sensor. Accordingly, it is preferably provided that the minimum signal level is specified higher for a core area than for the viewing area outside the core area.
Bevorzugt wird bei einer Erhöhung des Zählers einer Zelle diese Zelle mit dem empfangen Ultraschallecho für eine spätere weitere Auswertung verknüpft. Dabei wird bevorzugt gespeichert, durch welchen der Ultraschallsensoren, das jeweilige Ultraschallecho empfangen wurde und es werden bevorzugt weitere Attribute wie beispielsweise der aus der Laufzeit des Ultraschallechos bestimmte Abstand und/oder der Signalpegel des Ultraschallechos gespeichert.If the counter of a cell is increased, this cell is preferably linked to the received ultrasonic echo for further evaluation at a later date. It is preferably stored through which of the ultrasonic sensors the respective ultrasonic echo was received and further attributes such as, for example, the distance determined from the transit time of the ultrasonic echo and / or the signal level of the ultrasonic echo are preferably stored.
Zur genaueren Bestimmung der Position eines Objekts können zusätzlich Laterationsverfahren verwendet werden, bei denen über mehrere räumlich voneinander beabstandete Sensoren die Entfernung zwischen dem jeweiligen Sensor und dem Objekt bestimmt wird. Dabei reichen für eine Bestimmung im 2D Raum in der Regel von zwei verschiedenen Sensoren und bei einer Bestimmung im 3D Raum von drei verschiedenen Sensoren empfangene Ultraschallechos aus. Eventuell vorhandene Mehrdeutigkeiten können dabei in der Regel dadurch aufgelöst werden, dass eine mögliche Position für ein Objekt, welche sich innerhalb des Fahrzeugs oder auf einer den Sensoren abgewandten Seite befindet, verworfen werden kann.In order to determine the position of an object more precisely, lateration methods can also be used, in which the distance between the respective sensor and the object is determined using several spatially spaced sensors. Ultrasonic echoes received from two different sensors are usually sufficient for a determination in 2D space and ultrasonic echoes received from three different sensors for a determination in 3D space. Any existing ambiguities can generally be resolved in that a possible position for an object, which is located inside the vehicle or on a side facing away from the sensors, can be discarded.
Bevorzugt werden die über die Positionen der Zellen mit einem Zähler oberhalb des Grenzwerts bestimmten möglichen Objektpositionen als Vorauswahl für eine anschließende Bestimmung der Position eines Objekts unter Verwendung eines Laterationsverfahrens verwendet. Sofern einer solchen Zelle empfangene Ultraschallechos zugeordnet wurden, können insbesondere diese Ultraschallechos bzw. die diesen Ultraschallechos zugeordneten Abstände für das Durchführen der Lateration ausgewählt werden. Die über eine solche Lateration erzielte Genauigkeit kann dabei besser sein als die Rastergröße der Gitterkarte.The possible object positions determined via the positions of the cells with a counter above the limit value are preferably used as a preselection for a subsequent determination of the position of an object using a lateration method. If received ultrasound echoes have been assigned to such a cell, in particular these ultrasound echoes or the distances assigned to these ultrasound echoes can be selected for carrying out the lateration. The accuracy achieved via such a lateration can be better than the grid size of the grid map.
Bevorzugt erfolgt die Bestimmung der Position eines Objekts durch Anwenden eines Filterverfahrens und/oder eines Maschinenlernverfahrens auf die erstellte Gitterkarte. Dabei können insbesondere benachbarte Gitterzellen mit einem Zähler oberhalb des Grenzwerts bzw. deren zugeordnete Positionen berücksichtigt werden.The position of an object is preferably determined by applying a filter method and / or a machine learning method to the grid map created. In particular, adjacent grid cells can be taken into account with a counter above the limit value or their assigned positions.
Bei einer derartigen Filterung können beispielsweise gewichtete Mittelwerte für Cluster aus benachbarten Zellen mit Zählern oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts gebildet werden und daraus eine Position eines Objekts bestimmt werden.With such a filtering, for example, weighted mean values for clusters of neighboring cells can be formed with counters above the predetermined limit value and a position of an object can be determined therefrom.
Durch Anwenden von Maschinenlernverfahren können bestimmte Strukturen aus Zellen mit einem Zähler oberhalb des Grenzwerts zu Objekten zusammengefasst werden. Des Weiteren können Maschinenlernverfahren für das Durchführen einer Objektklassifizierung verwendet werden. Beispielsweise kann bei einer solchen Objektklassifizierung eine Unterscheidung zwischen Fahrzeugen, Fußgängern, Pfosten, Mauern und so weiter vorgenommen werden,By applying machine learning methods, certain structures from cells can be combined into objects with a counter above the limit value. Furthermore, machine learning methods can be used to carry out an object classification. For example, with such an object classification, a distinction can be made between vehicles, pedestrians, posts, walls and so on.
Bevorzugt werden die Zähler aller Zellen der Gitterkarte nach Durchlaufen eines Messzyklus oder einer vorgegeben Anzahl von Messzyklen zurückgesetzt. Insbesondere werden dabei alle Zellen wieder auf den neutralen Wert „0“ gesetzt.The counters of all cells of the grid map are preferably reset after running through a measuring cycle or a predetermined number of measuring cycles. In particular, all cells are set back to the neutral value "0".
Ein Messzyklus gilt dabei bevorzugt als abgeschlossen, nachdem ein Ultraschallsensor einen Ultraschallpuls ausgesendet hat und die zugehörigen Ultraschallechos von den Ultraschallsensoren empfangen wurden bzw. die maximale vorgegebene Wartezeit für das Empfangen eines Ultraschallechos überschritten wurde. Beispielsweise kann in einem Messzyklus ein Ultraschallsensor senden und beispielsweise bis zu 12 Ultraschallsensoren können das Signal empfangen. Dadurch, dass jeder Ultraschallsensor mehrere Ultraschallechos empfangen kann, beispielsweise bis zu 20 Ultraschallechos, könnten so in einem einzigen Messzyklus beispielsweise bis zu 240 Echos empfangen werden.A measurement cycle is preferably considered to be completed after an ultrasound sensor has sent an ultrasound pulse and the associated ultrasound echoes have been received by the ultrasound sensors or the maximum predetermined waiting time for receiving one Ultrasonic echoes has been exceeded. For example, one ultrasonic sensor can transmit in one measurement cycle and, for example, up to 12 ultrasonic sensors can receive the signal. Because each ultrasonic sensor can receive several ultrasonic echoes, for example up to 20 ultrasonic echoes, up to 240 echoes, for example, could be received in a single measurement cycle.
Das vorgeschlagene Verfahren wird bevorzugt fortlaufend wiederholt, so dass die Objektpositionen ebenfalls fortlaufend ermittelt bzw. aktualisiert werden. Die ermittelten Objekte und deren bestimmten Positionen werden bevorzugt einem Fahrerassistenzsystem zur Verfügung gestellt.The proposed method is preferably repeated continuously, so that the object positions are also continuously determined or updated. The determined objects and their determined positions are preferably made available to a driver assistance system.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Computerprogramm vorgeschlagen, gemäß dem eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird, wenn das Computerprogramm auf einer programmierbaren Computereinrichtung ausgeführt wird. Bei dem Computerprogramm kann es sich beispielsweise um ein Modul zur Implementierung eines Fahrassistenzsystems oder eines Subsystems hiervon in einem Fahrzeug handeln. Das Computerprogramm kann auf einem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert werden, etwa auf einem permanenten oder wiederbeschreibbaren Speichermedium oder in Zuordnung zu einer Computereinrichtung oder auf einer entfernbaren CD-ROM, DVD, Blu-Ray Disc oder einem USB-Stick. Zusätzlich oder alternativ kann das Computerprogramm auf einer Computereinrichtung wie etwa auf einem Server zum Herunterladen bereitgestellt werden, z.B. über ein Datennetzwerk wie das Internet oder eine Kommunikationsverbindung wie etwa eine Telefonleitung oder eine drahtlose Verbindung.According to the invention, a computer program is also proposed according to which one of the methods described herein is carried out when the computer program is executed on a programmable computer device. The computer program can be, for example, a module for implementing a driver assistance system or a subsystem thereof in a vehicle. The computer program can be stored on a machine-readable storage medium, for example on a permanent or rewritable storage medium or in association with a computer device or on a removable CD-ROM, DVD, Blu-Ray disc or a USB stick. Additionally or alternatively, the computer program can be made available for download on a computer device such as a server, for example via a data network such as the Internet or a communication connection such as a telephone line or a wireless connection.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Fahrerassistenzsystem zur Bestimmung der Position von Objekten in der Umgebung eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das Fahrerassistenzsystem eine Vielzahl von Ultraschallsensoren umfasst. Das Fahrerassistenzsystem ist dabei dazu eingerichtet, eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.According to the invention, a driver assistance system for determining the position of objects in the vicinity of a vehicle is also proposed, the driver assistance system comprising a plurality of ultrasonic sensors. The driver assistance system is set up to carry out one of the methods described herein.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung ermöglicht insbesondere bei Verwendung von einer Vielzahl von Ultraschallsensoren, welche Echos von Objekten empfangen, eine genaue und zuverlässige Bestimmung der Position der Objekte und liefert auf diese Weise eine genaue zweidimensionale oder dreidimensionale Umfeldkarte. Durch das Verwenden der Gitterkarte steigt bei zunehmender Zahl der Sensoren und/oder Objekten in der Umgebung der erforderliche Rechenaufwand für die Positionsbestimmung nur gering an, so dass das Verfahren ressourcenschonend umgesetzt werden kann. Dies ermöglicht insbesondere die Implementierung des Verfahrens in üblichen Steuergeräten, welche zum Betrieb von Fahrerassistenzsystemen eingesetzt werden.In particular when using a large number of ultrasonic sensors which receive echoes from objects, the invention enables an exact and reliable determination of the position of the objects and in this way provides an accurate two-dimensional or three-dimensional map of the surroundings. Using the grid map increases the number of sensors and / or objects in the area and the computing effort required for determining the position increases only slightly, so that the method can be implemented in a way that conserves resources. In particular, this enables the method to be implemented in conventional control units which are used to operate driver assistance systems.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.
Es zeigen:
-
1 Eine schematische Darstellung des Aussendens und Empfangens von Ultraschall zur Erkennung eines Objekts in der Umgebung eines Fahrzeugs, -
2 eine schematische Darstellung einer Gitterkarte der Umgebung des Fahrzeugs und -
3 eine schematische Darstellung der Sichtbereiche von Ultraschallsensoren des Fahrzeugs.
-
1 A schematic representation of the transmission and reception of ultrasound to detect an object in the vicinity of a vehicle, -
2 a schematic representation of a grid map of the surroundings of the vehicle and -
3 a schematic representation of the viewing areas of ultrasonic sensors of the vehicle.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.
Das Fahrerassistenzsystem
In der In
Um Objekte
Der Ultraschallpuls
Anhand der Laufzeit, welche vom Aussenden des Ultraschallpulses
Bei dem Direktecho
Befinden sich mehrere Objekte
Zur Bestimmung möglicher Positionen des Objekts
In dem in
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, die Sichtbereiche
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, a large number of modifications are possible within the range specified by the claims, which are within the scope of expert action.
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