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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsensorsystem zur Überwachung eines Umfeld eines Fahrzeugs.
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Im Bereich der Umfeldüberwachung für Fahrzeuge, beispielsweise in Form eines Parkassistenzsystem, finden Ultraschallsensorsysteme zur Erfassung der Fahrzeugumgebung weite Verbreitung. Ein Ultraschallsensorsystem nach dem Stand der Technik arbeitet typischerweise nach dem Puls-Echo-Prinzip. Ein elektrisches Signal regt den Ultraschallsensor als Wandler an seiner Membran zu Schwingungen an, die als Schall abgestrahlt werden. Der Schall breitet sich in der Luft aus, bis er auf ein Objekt in der Umgebung trifft. Die Oberfläche des Objektes reflektiert den Schall, dabei kommt es zu einer Rückstreuung in Richtung des Ultraschallsensors. Trifft der rückgestreute Schall auf die Membran des Ultraschallsensors, so setzt er diese in Schwingungen und es entsteht am Piezoelement ein elektrisches Signal, welches vom Ultraschallsensorsystem erfasst und ausgewertet werden kann. Hierbei kann die Laufzeit des Schalls vom Aussenden bis zur Rückkehr gemessen werden. Mit Hilfe der bekannten Schallausbreitungsgeschwindigkeit kann daraus wiederum die Entfernung vom Ultraschallsensor zum rückstreuenden Objekt ermittelt werden. Diese Informationen können beispielsweise dazu genutzt werden, um Objekte im Umfeld des Fahrzeugs zu detektieren und hieraus beispielsweise Parklücken zu erkennen. Die Nutzung der Ultraschall-Sensorik zur Objekt- und Hinderniserkennung in einem Fahrzeug ist hierbei von einer exakten und festen Positionierung der Sensoren am Fahrzeug, beispielsweise in der Stoßstange oder der Schürze des Fahrzeugs, abhängig.
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Problematisch bei einem solchen Ultraschallsensorsystem aus dem Stand der Technik ist, dass es durch mechanische Einflüsse vorkommen kann, dass ein Ultraschallsensor aus seiner vorgesehenen Montage-Position herausgedrückt wird und dann entweder im Fahrzeug verschwindet oder aus dem Fahrzeug herausragt und nur noch durch den Kabelbaum gehalten wird. Da dann keine Degradierung des Systems erfolgt, ist eine fehlerhafte Objekterkennung die Folge. Es können Fehler der ersten Art (Warnung vor nicht-existierenden Objekten) und zweiten Art (Keine Warnung vor existierenden Objekten) auftreten, die sowohl zu Irritationen beim Benutzer führen als auch Einfluss auf sicherheitsrelevante Funktionen, wie beispielsweise die Notbremsfunktion, haben können. Ebenso kann eine fehlerhafte Positionierung bereits bei der Montage des Ultraschallsensorsystems erfolgen, wobei einzelne Ultraschallsensoren beispielsweise nicht exakt eingebaut oder auch mit anderen Ultraschallsensoren bzgl. deren vorgesehenen Montageposition vertauscht werden. Dies kann wiederum zu ähnlichen Problemen bei der Objekterkennung wie zuvor geschildert führen.
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Die genannten Probleme der jeweiligen bekannten Systeme sollen durch die Erfindung gelöst werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsensorsystem zur Überwachung eines Umfeld eines Fahrzeugs, wobei das Ultraschallsensorsystem wenigstens einen ersten Ultraschallsensor zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen aufweist, und wobei das Ultraschallsensorsystem am Fahrzeug anbringbar ist und dazu eingerichtet ist, mittels des ersten Ultraschallsensors ein Messsignal zu erfassen und in Abhängigkeit vom erfassten Messsignal zu bestimmen, ob eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors am Fahrzeug vorliegt. Vorteilhaft ist hierbei, dass bei Erkennung einer fehlerhaften Platzierung des Ultraschallsensors eine Möglichkeit geschaffen werden kann, Maßnahmen im System zu treffen, um den Fahrer oder einen Monteur zu informieren oder das System vollständig zu degradieren. Hierdurch können Unfallgefahren verursacht durch eine falsche Objekterkennung aufgrund des fehlerhaft platzierten Ultraschallsensors vermieden bzw. die fehlerhafte Platzierung entsprechend behoben werden.
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Das Fahrzeug kann beispielsweise ein PKW, ein LKW oder auch ein insbesondere motorisiertes Zweirad sein. Als Umfeld des Fahrzeugs kann alles außerhalb der eigentlichen Fahrzeuggeometrie verstanden werden, beispielsweise ein Parkraum vor, hinter oder neben dem Fahrzeug. Insbesondere kann das Ultraschallsensorsystem dazu genutzt werden, Objekte im Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Als Objekt kann ein Gegenstand verstanden werden, welcher sich im Umfeld des Fahrzeugs befindet, beispielsweise ein weiteres Fahrzeug, ein Bordstein oder eine Wand.
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Der Ultraschallsensor kann insbesondere einen Ultraschallsendeempfänger aufweisen, welcher zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallsignalen dient. Als Messsignal kann hierbei ein elektrisches Ausgangssignal verstanden werden, welches durch eine Membranbewegung des Ultraschallsensors verursacht wird. Die Membranbewegung kann hierbei durch Ultraschallsignale erzeugt werden, jedoch auch durch mechanische Einflüsse, wenn beispielsweise der Ultraschallsensor nicht richtig am Fahrzeug befestigt ist und bei einer Fahrt entsprechende Stöße oder Schläge erfährt. Der erste Ultraschallsensor ist beispielsweise an einer Stoßstange oder einem anderen Karosserieteil des Fahrzeugs angebracht. Als fehlerhafte Platzierung kann hierbei verstanden werden, dass sich der Ultraschallsensor entweder durch eine falsche Montage oder durch andere äußere Einflüsse nicht an seiner vorgesehenen Montageposition befindet.
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Das Ultraschallsensorsystem kann des Weiteren zur Signalverarbeitung und Weiterverteilung eine Verarbeitungseinheit aufweisen, welche beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltet sein und entsprechende Rechen- und Speichermittel aufweisen kann. Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise auch dazu eingerichtet sein, die Entfernung und Richtung eines Objekts relativ zum Ultraschallsensor zu bestimmen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, das Messsignal mit wenigstens einem vorgegebenen charakteristischem Signalverlauf zu vergleichen, welcher bei einer fehlerhaften Platzierung des ersten Ultraschallsensors auftreten kann, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors vorliegt, wenn das Messsignal und der charakteristische Signalverlauf im Wesentlichen übereinstimmen.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, einen Ultraschallsensor zu erkennen, welcher nicht mehr an seinem eigentlichen Montageplatz sitzt, sondern beispielsweise durch mechanische Einflüsse aus der vorgesehenen Montageposition gelöst wurde. Hierbei können bei einer Fahrt entsprechende Stöße oder Schläge auf den nicht mehr fest montierten Ultraschallsensor einwirken, wenn der Ultraschallsensor beispielsweise während der Fahrt des Fahrzeugs gegen andere Fahrzeugteile stößt, welche die Membran des Ultraschallsensors zum Schwingen anregen und folglich als Messsignal abgreifbar sind. Ein durch entsprechende Stöße oder Schläge verursachtes Messsignal hat hierbei einen charakteristischen Verlauf, welcher sich beispielsweise in einer Amplitude und/oder Frequenz des Messsignals widerspiegelt und welcher einen deutlichen Unterschied zu einem typischen Messsignal aufweist, welches bei korrekter Platzierung des Ultraschallsensors erfasst wurde. Folglich können ein oder mehrere solch charakteristischer Signalverläufe zuvor in einer Testreihe erfasst und abgespeichert werden. Durch Vergleich des Messsignals mit den hinterlegten Signalverläufen, kann dann bei Übereinstimmung von Messignal und Signalverlauf während des Betriebs des Fahrzeugs eine fehlerhafte Platzierung in Form eines aus der Montageposition herausgelösten und nicht mehr fest am Fahrzeug angeordneten Ultraschallsensors erkannt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, das Messsignal mit einem vorgegebenen Schwellenwert zu vergleichen und zu bestimmen, dass eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors vorliegt, wenn das Messsignal den Schwellenwert überschreitet. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, eine fehlerhafte Platzierung in Form eines aus der Montageposition herausgelösten Ultraschallsensors zu erkennen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ultraschallsensorsystem einen zweiten Ultraschallsensor aufweist, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, mittels einer Kreuzmessung einen ersten Abstand zwischen dem ersten Ultraschallsensor und dem zweiten Ultraschallsensor zu bestimmen und mit einem vorgegebenen Abstandswert zu vergleichen, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, bei einer Abweichung zwischen dem ersten Abstand und dem vorgegebenen Abstandswert, welche größer als ein vorgegebener Abweichungs-Schwellenwert ist, zu bestimmen, dass eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors und/oder des zweiten Ultraschallsensors vorliegt. Vorteilhaft ist hierbei, dass vom Ultraschallsystem erkannt werden kann, falls zumindest einer der beiden Ultraschallsensoren fehlerhaft montiert ist.
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Als Kreuzmessung ist hierbei zu verstehen, dass einer der Ultraschallsensoren ein Signal aussendet, welches der andere Ultraschallsensor empfängt. Basierend auf der Schallausbreitungsgeschwindigkeit und der Dauer zwischen Senden und Empfangen des Ultraschallsignals kann entsprechend der Abstand der beiden Ultraschallsensoren zueinander bestimmt werden.
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Unter Abstand ist hierbei die Länge der kürzesten Verbindung zwischen den jeweiligen Sensorpositionen zu verstehen. Unter Abstandswert ist wiederum ein hinterlegter Wert zu verstehen, welcher einen Sollabstand der jeweiligen Ultraschallsensoren definiert. Ein Abweichungs-Schwellenwert ist hierbei derartig gewählt, dass gewisse Toleranzen in der Montage und der Abstandsbestimmung noch akzeptabel sind. Sollten die Ultraschallsensoren beispielsweise einen Abstandwert von 20cm haben, weisen nach Messung jedoch einen Abstand von 19,5cm auf, kann dies ggf. noch in Ordnung sein, falls entsprechend ein Abweichungs-Schwellenwert auf 1cm definiert wurde. Weicht der gemessene Abstand zwischen den beiden Ultraschallsensoren jedoch um mehr als den Abweichungs-Schwellenwert von dem vorgegebenen Abstandswert ab, kann von einer Fehlinstallation von zumindest einem der beiden Ultraschallsensoren ausgegangen werden. Folglich kann anschließend entsprechend darauf reagiert werden, indem beispielsweise der Fahrer des Fahrzeugs oder ein Monteur über den Fehler informiert wird oder aber das System entsprechend auf den Fehler reagiert und die Ultraschallsensoren nicht mehr für eine Auswertung heranzieht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Ultraschallsensorsystem einen dritten Ultraschallsensor aufweist, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, mittels einer Kreuzmessung einen zweiten Abstand zwischen dem ersten Ultraschallsensor und dem dritten Ultraschallsensor zu bestimmen und mit dem vorgegebenen Abstandswert zu vergleichen, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu eingerichtet ist, bei einer wesentlichen Übereinstimmung zwischen dem zweiten Abstand und dem vorgegebenen Abstandswert zu bestimmen, dass der zweite Ultraschallsensor und der dritte Ultraschallsensor miteinander vertauscht angeordnet sind. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch den Vergleich der bestimmten Abstände zwischen dem ersten Ultraschallsensor und dem zweiten bzw. dritten Ultraschallsensor mit dem vorgegebenen Abstandswert eine mögliche vertauschte Montage des zweiten und dritten Ultraschallsensors erkannt werden kann. Ist dies der Fall, kann das Ultraschallsensorsystem wiederum entsprechend darauf reagieren und beispielsweise den Fahrer des Fahrzeugs oder den Monteur warnen bzw. die fehlerhaft platzierten Ultraschallsensor von einer Auswertung ausschließen oder in der internen Verarbeitung die empfangenen Messsignale vertauschen und so die vertauschte Einbauposition ausgleichen.
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Wird beispielsweise bestimmt, dass der erste Abstand zwischen erstem und zweitem Ultraschallsensor 50cm und der zweite Abstand zwischen erstem und dritten Ultraschallsensor 20cm beträgt, wobei der Abstandswert als 20cm vorgegeben ist, kann auf eine fehlerhafte Platzierung des dritten Ultraschallsensors geschlossen werden. Insbesondere kann daraus geschlossen werden, dass der dritte Ultraschallsensor auf der eigentlich für den zweiten Ultraschallsensor vorgesehenen Position montiert wurde. Entsprechend kann ein weiterer Abstandswert für den Abstand zwischen erstem und dritten Ultraschallsensor mit 50cm vorgegeben sein, wodurch darauf geschlossen werden kann, dass der zweite und dritte Ultraschallsensor miteinander vertauscht wurden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, aufweisend ein erfindungsgemäßes Ultraschallsensorsystem.
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Zeichnungen
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- 1 zeigt in schematischer Form einen Ausschnitt eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs in einer Seitenansicht unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems zur Überwachung eines Umfeld des Fahrzeugs.
- 2 zeigt mittels des ersten Ultraschallsensors erfasste Messsignale als Spannung über die Zeit.
- 3 zeigt in schematischer Form einen Ausschnitt eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs in einer Draufsicht unter Verwendung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems zur Überwachung eines Umfeld des Fahrzeugs.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt in schematischer Form einen Ausschnitt eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs in einer Seitenansicht unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems zur Überwachung eines Umfeld des Fahrzeugs.
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Dargestellt ist in schematischer Seitenansicht ein Ausschnitt eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs 100, z.B. ein Personenkraftwagen, welches mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems 10 ausgestattet ist. Das Ultraschallsensorsystem 10 weist wenigstens einen ersten Ultraschallsensor 20 zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallsignalen 21 auf. Über ein oder mehrere Leitungen ist eine Verarbeitungseinheit 15 des Ultraschallsensorsystems 10 mit dem ersten Ultraschallsensor 20 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 15 kann entsprechend ausgebildet sein und Mittel aufweisen, die den Betrieb des ersten Ultraschallsensors 20 und zudem eine Auswertung der mittels des ersten Ultraschallsensors 20 erfassten Messignals 22 ermöglicht. Dazu können entsprechende Mittel zum Speichern, Verarbeiten und Auswerten empfangener Signale vorgesehen sein, die hier im Detail nicht dargestellt sind. Auf diese Weise kann die Verarbeitungseinheit 15 den Betrieb des ersten Ultraschallsensor 20 steuern und/oder den Status abfragen bzw. entsprechende Daten oder Signale von dem ersten Ultraschallsensor 20 empfangen oder aktiv abrufen.
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Des Weiteren ist das Ultraschallsensorsystem 10 derartig am Fahrzeug 100 angeordnet, dass das Umfeld des Fahrzeugs 100 mittels des Ultraschallsensorsystems 10 überwachbar ist. Der erste Ultraschallsensor 20 ist hierfür beispielsweise an einer Stoßstange oder einem anderen Karosserieteil des Fahrzeugs 100 angebracht. Hierbei stellen die gestrichelten Darstellungen des ersten Ultraschallsensors 20 fehlerhafte Platzierungen dar, bei welchen sich der erste Ultraschallsensor 20 nicht mehr in seiner eigentlich vorgesehen Montageposition befindet und beispielsweise durch mechanische Einflüsse aus dieser vorgesehenen Montageposition herausgedrückt wurde.
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Das Ultraschallsensorsystem 10, und insbesondere die Verarbeitungseinheit 15, ist dazu eingerichtet, mittels des ersten Ultraschallsensors 20 ein Messsignal 22 zu erfassen und in Abhängigkeit vom erfassten Messsignal 22 zu bestimmen, ob eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors 20 am Fahrzeug 100 vorliegt. Das Messsignal 22 stellt hierbei die Bewegung der Membran des ersten Ultraschallsensors 20 dar.
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Hierbei ist das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet, das Messsignal 22 mit wenigstens einem vorgegebenen charakteristischem Signalverlauf zu vergleichen, welcher bei einer fehlerhaften Platzierung des ersten Ultraschallsensors 20 auftreten kann, wobei das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors 20 vorliegt, wenn das Messsignal 22 und der charakteristische Signalverlauf im Wesentlichen übereinstimmen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet sein, das Messsignal 22 mit einem vorgegebenen Schwellenwert S zu vergleichen und zu bestimmen, dass eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors 20 vorliegt, wenn das Messsignal 22 den Schwellenwert S überschreitet.
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2 zeigt mittels des ersten Ultraschallsensors erfasste Messsignale als Spannung über die Zeit.
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Hierbei sind zwei Messsignale 22 dargestellt, welche mittels des ersten Ultraschallsensors 20 erfassbar sind. Das als durchgezogene Linie gezeichnete Messsignal 22 kann ein übliches Signal sein, welches vom Ultraschallsensorsystem 10 zur Überwachung des Umfeld des Fahrzeugs 100 erfasst werden kann, wenn der erste Ultraschallsensor 20 korrekt montiert ist. Das als gestrichelte Linie gezeichnete Messsignal 22 zeigt dagegen einen Signalverlauf, welcher mittels des ersten Ultraschallsensors 20 erfasst werden kann, wenn der erste Ultraschallsensor 20 nicht mehr fest am Fahrzeug 100 montiert ist, und beispielsweise durch entsprechende Stöße oder Schläge auf den ersten Ultraschallsensor 20 während einer Fahrt des Fahrzeugs 100 erzeugt wird. Es ist hierbei deutlich zu erkennen, dass das gestrichelte Messsignal 22 in Amplitude und Frequenz deutlich von dem durchgezogenen Messsignal 22 abweicht. Zudem überschreitet das gestrichelte Messsignal 22 mehrfach den vorgegebenen Schwellenwert S.
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3 zeigt in schematischer Form einen Ausschnitt eines erfindungsgemäß ausgestalteten Fahrzeugs in einer Draufsicht unter Verwendung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystems zur Überwachung eines Umfeld des Fahrzeugs.
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Hierbei ist das Ultraschallsensorsystem 10 aus 1 um einen zweiten Ultraschallsensor 30 und einen dritten Ultraschallsensor 40 erweitert, welche entsprechend mit der Verarbeitungseinheit 15 verbunden sind. Eigentlich sollten der erste Ultraschallsensor 20, der zweite Ultraschallsensor 30 und der dritte Ultraschallsensor 40 nacheinander am Fahrzeug angeordnet sein, was hier jedoch nicht der Fall ist und entsprechend eine fehlerhafte Platzierung der beiden Ultraschallsensoren 30, 40 in Form von einer Vertauschung des zweiten Ultraschallsensors 30 mit dem dritten Ultraschallsensor 40 vorliegt.
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Insbesondere kann das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet sein, mittels einer Kreuzmessung einen ersten Abstand x1 zwischen dem ersten Ultraschallsensor 20 und dem zweiten Ultraschallsensor 30 zu bestimmen und mit einem vorgegebenen Abstandswert zu vergleichen, wobei das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet ist, bei einer Abweichung zwischen dem ersten Abstand x1 und dem vorgegebenen Abstandswert, welche größer als ein vorgegebener Abweichungs-Schwellenwert ist, zu bestimmen, dass eine fehlerhafte Platzierung des ersten Ultraschallsensors 20 und/oder des zweiten Ultraschallsensors 30 vorliegt.
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Zudem kann das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet sein, mittels einer Kreuzmessung einen zweiten Abstand x2 zwischen dem ersten Ultraschallsensor 20 und dem dritten Ultraschallsensor 40 zu bestimmen und mit dem vorgegebenen Abstandswert zu vergleichen, wobei das Ultraschallsensorsystem 10 dazu eingerichtet ist, bei einer wesentlichen Übereinstimmung zwischen dem zweiten Abstand x2 und dem Abstandswert zu bestimmen, dass der zweite Ultraschallsensor 30 und der dritte Ultraschallsensor 40 miteinander vertauscht angeordnet sind.
