EP3167307A1 - Vorrichtung und verfahren zur akustischen untersuchung von umgebungsobjekten eines fortbewegungsmittels - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur akustischen untersuchung von umgebungsobjekten eines fortbewegungsmittels

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Publication number
EP3167307A1
EP3167307A1 EP15721727.4A EP15721727A EP3167307A1 EP 3167307 A1 EP3167307 A1 EP 3167307A1 EP 15721727 A EP15721727 A EP 15721727A EP 3167307 A1 EP3167307 A1 EP 3167307A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
sound
time
intensity
environment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15721727.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Karl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3167307A1 publication Critical patent/EP3167307A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/539—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for examining surrounding objects of a means of locomotion.
  • the present invention relates to the acoustic examination of a position and / or a relative movement and / or a spatial extent of the surrounding object.
  • sound-based driver assistance systems are known in the prior art which examine the echoes of emitted measurement signals as to whether environment objects are contained in the environment of the ego transportation means, at which distance they are located to the ego vehicle and, if appropriate, in which direction they are currently moving.
  • DE 10 2009 002 870 A1 proposes an increase in the energy of emitted measuring signals in order to reduce the energy of the
  • DE 10 201 1 079 707 A1 discloses a further method for measuring-signal-free acoustic surroundings sensor system for use in a driver assistance system.
  • the environment objects can be any type of Procedure solved.
  • the environment objects can be any type of Procedure solved.
  • the environment objects can be any type of Procedure solved.
  • the environment objects can be any type of Procedure solved.
  • the environment objects can be any type of Procedure solved.
  • the environment objects can be any type of Procedure solved.
  • the environment objects can be any type of Procedure solved.
  • a first step sound emitted by an environmental object is detected by means of a sensor which is arranged on the ego locomotion means.
  • the sound may have been generated independently by the environment object, as for example in the case of engine noise, tire rolling noise, wind noise, gear noise, engine noise, etc., takes place. Alternatively or additionally, from the
  • ambient sound radiated sound but also be reflected sound whose origin in the environment of the surrounding object, in particular in
  • short measured signals emitted by the ego vehicle in particular measuring pulses whose echoes are received and evaluated by the ego means of locomotion
  • the time signal (“sound event versus time") is recorded and evaluated, in other words, the time course of an intensity magnitude of the sensor output signal (microphone, acoustic-to-electrical converter) is compared with predefined references as an "intensity variable" in the frame
  • the sensor output signal microphone, acoustic-to-electrical converter
  • Sensor results In addition to the direct evaluation of the signal strength itself, this also includes evaluations of the time course of the signal strength derivatives, in particular the derivatives of the signal strength according to the time, ie with respect to its temporal change, and / or the derivative of the signal strength according to the location, wherein at a known instantaneous velocity temporal and local derivative can be converted into each other.
  • predefined references which may be stored, for example, in a data memory, it is possible to deduce a position and / or a relative movement and / or a spatial extent of the surrounding object.
  • the time profile of the intensity quantity of the sensor signal is classified and assigned to the determined class
  • Driving situation recognized as present. According to the invention can be dispensed with the transmission of measurement signals and the investigation of
  • Means of transport can be collected.
  • An alternative preferred realization of the representation of time profiles by means of equidistant sampling may be based on the path equidistance, in which the signals and their derivatives are each after a certain distance
  • One way to characterize a current time course is to measure successive times in the strength (intensity) of the time
  • Relationship with exactly one predefined reference can be determined, which is assumed to be current when falling below a predefined maximum deviation.
  • Traffic situation with respect to an environment object compared with corresponding predefined signatures and assumed a closest to the closest signature driving situation as related to the current driving situation.
  • the omission of the emission of measurement signals avoids the masking possibly also interesting environmental signals by their echoes and reduces the energy consumption within the electrical system.
  • the evaluation according to the invention of the signals arriving at the ego vehicle is not tied to the waiver of the emission of measurement signals.
  • an alternating evaluation is conceivable, ie, according to the Emission of at least one measurement signal, the incoming echoes are evaluated and at the end of the echo cycle, ie, in periods in which the arrival of echoes on the Meßsignalaussch due to the runtime-proportional increasing sound attenuation has become unlikely, at least one sample of the time course of the otherwise ego -
  • Vehicle received incoming sound signals.
  • the strength of the sensor signal over time can, for example, be designed and examined in a manner similar to an envelope. Accordingly, the shape of different envelopes can be stored as a reference and respective
  • references can be made iteratively, with more and more references being excluded as time progresses until finally only one reference (the one with the highest similarity to the examined sensor signal) remains. It is based on the fact that changes due to the directional characteristic of a transducer converted signal strength depending on the direction from which a sound signal is irradiated him. It is also considered that, due to the room damping, the sound intensity arriving at a sound transducer of a fixed geometry decreases with increasing distance to the sound source, or conversely increases with decreasing distance.
  • Ambient object in conjunction with the orientation and the directional characteristic of the sensor used or the sensors used results in a Restriction of possible occurring respective acoustic signatures for a position, a relative speed and a spatial extent of an environment object with respect to a sensor arranged on the ego transportation means.
  • the absolute speed of the ego means of locomotion or the environment object, the road condition and other properties of the environment object have an influence on the signature.
  • the aforementioned properties can be found at different locations or in different areas over the time of the intensity variable and can be read accordingly from the time course. If the environment object automatically generates sound (eg another means of transport), not even an operation of the ego means of locomotion (driving operation) is required. If the ego means of locomotion independently emits sound (driving mode, speed greater than zero), intensity variables of "silent" surrounding objects can also provide information on the surrounding object based on reflected self-sounds of the ego locomotion means.
  • Road boundary posts are detected by suddenly increasing reflections emitted by the ego vehicle sound event. Both will be characterized by a change in the sound intensity equivalent to the speed of the ego vehicle, which can easily be investigated by deriving the course of the sound power.
  • Non-stationary sound sources or reflectors such as in the same or in the opposite direction driving road users, will be characterized by other time courses of the intensity quantities and their derivatives. Especially at low intrinsic speeds of the ego
  • Vehicles are also possible with the method according to the invention further trajectories determined by collision-free crossing passage.
  • higher detection ranges or greater reliabilities are possible with the method according to the invention, in particular if the signal intensity of an approaching sound source is greater than the signals emitted by the ego vehicle and reflected echoes.
  • the sound event emitted by the ego-locomotion means may represent an interesting measurement signal, since the operating state of the ego-locomotion means is determined by means of various messages, e.g. on one
  • Bus system can be used for the evaluation of the intensity magnitude of the echoes. For example, the ego speed, the engine speed, the
  • Gear stage the configuration of the body (canopy open, window open, spoiler position, etc.) can affect the acoustic signature of the ego means of locomotion and in the evaluation
  • the time characteristic of the intensity or its derivatives is influenced by the directional characteristic of the intensity variable.
  • time courses of the intensity and / or their derivatives at the beginning of a passage can be the same, although the reflectors or sound sources move on different trajectories and that the differences in the trajectories, especially with respect to relative position or with respect to relative speed, only progressively Analysis of the time course of the intensity size and / or their derivatives can be seen.
  • the time courses of the intensity and / or their derivatives of sound sources or reflectors located relative to the ego vehicle or reflectors in the case of sensors with respect to shoring position on the ego vehicle and / or with respect to their directional characteristic differ, will be different.
  • the time courses of the intensity and / or their derivatives of sound sources or reflectors located relative to the ego vehicle or reflectors in the case of sensors with respect to shoring position on the ego vehicle and / or with respect to their directional characteristic differ, will be different.
  • a predominantly backward sensor can only vaguely detect an approach of a road user from behind along a corresponding trajectory. However, if another sensor, e.g. directed by a predominantly towards a rear corner
  • An essential aspect is to detect how long the approaching road user will be in the area of the vehicle side, in particular in the area of a rear corner which is difficult to see by the driver, that is, the blind spot. Due to the timing of the intensity signals on the front sensors can on the
  • By-pass trajectory can be inferred and assuming a usual limited relative acceleration can then be estimated with which trajectory the road user will pass the critical rear area.
  • Environment object can be a probability-based analysis of the
  • the Environment object is in which area, such as in a blind spot of the Ego-locomotion means.
  • an indication to the leader of the ego means of locomotion can be given with a sufficiently long lead time.
  • the indication may be, for example, optically (by a display element in the mirror, in the instrument cluster, in a central information display (CID), etc.), haptically (eg by vibration of the steering wheel and / or the seat) and / or acoustically (eg by output one
  • a device which includes at least one environment sensor (e.g., a sound sensor), an evaluation unit (e.g., in the form of a programmable processor, a microcontroller, a nanocontroller, or the like) and the like
  • environment sensor e.g., a sound sensor
  • evaluation unit e.g., in the form of a programmable processor, a microcontroller, a nanocontroller, or the like
  • Memory means e.g., in the form of a non-volatile memory (e.g., a flash memory)).
  • the storage means is furnished, references
  • Time courses of an intensity size of a current sensor signal can be compared.
  • the device is set up to realize the features, the combinations of features and the resulting advantages of the method according to the invention, for which reason reference is expressly made to avoid repetitions to the description of the same.
  • a third aspect of the present invention is a
  • Propulsion means proposed which, for example, as a car, as Transporter, as a truck, as a land and / or aircraft can be configured.
  • the means of locomotion comprises a device according to the invention, as has been described above as the second-mentioned aspect of the invention.
  • Figure 1 is a schematic plan view of a driving situation of a
  • Figure 4 is a flow chart illustrating steps of a
  • Figure 1 shows the top view of a car 10 as an ego means of locomotion, which has an embodiment of a device according to the invention.
  • This includes a first sound sensor 1, which is embedded in a front left side surface of the car.
  • Corresponding sound sensors 2, 3, 4 are provided in the remaining three corners and each with a
  • the electronic control unit 5 as an evaluation unit connected by information technology.
  • the electronic control unit 5 is also connected in terms of information technology with a non-volatile data memory 6, in which references in the form of time profiles of the intensity quantities of predefined sensor signals are stored.
  • the sound sensors 1, 2, 3, 4 have different directional characteristics 1 1, 12, 13, 14, which due to
  • the respective orientation of the sound sensors 1, 2, 3, 4 are four different assigned to azimuthal angular ranges.
  • a car 30 As an environment object.
  • a second car 20 As environment object, which attaches according to an arrow P for overtaking the car 10. Until the second car 20 has reached the dead angle or the same height as the car 10, located to the left of the
  • PKW 10 only a guardrail 40 as an environment object whose acoustic signature (apart from wind noise) only consists of reflections of ambient noise. Since the spatial extent of the
  • Guard rail 40 does not change significantly over time, can according to the invention based on a reference assigned to her from the reflected from her
  • FIG. 2 shows two different time profiles of an intensity variable of a sensor signal recorded by means of a sound sensor arranged at the rear right corner of an ego vehicle in the case of a slow one
  • time courses 5a, 5b represent differently loud third-party vehicles which, for example, move past the sensor at the same gradient, the volume also being for example at an absolute speed of the one considered
  • Time range I is a gradual increase in the time courses 5a, 5b instead.
  • a time range II the foreign vehicle is relatively long in spatial proximity or next to the ego vehicle.
  • the signals of the other vehicle received by the sound sensor are maximum.
  • the tailpipe of the other vehicle is approximately in the area of
  • the differences in the strength of the ambient sound come from different types of road users who pass the ego vehicle on otherwise similar trajectories.
  • the method according to the invention can be concluded by the evaluation of the strength of the ambient sound on the object type of the road user. For example, the rolling noise of wide tires of a heavy sedan will be stronger than the sounds of tires a light vehicle equipped with an otherwise identical trajectory and equipped with the usual narrow tire.
  • FIG. 3 shows the courses shown in connection with FIG. 2 for the case of a higher relative speed between the foreign vehicle and the ego vehicle.
  • Data stores can be stored and on the basis of which by traversing the discussion, in particular by evaluating the temporal or local derivative of the gradients of the sound, the trajectories of
  • FIG. 4 shows steps of an exemplary embodiment of a method according to the invention for the acoustic examination of surrounding objects of a means of locomotion.
  • a step 100 sound emitted by an environmental object is detected by means of a sensor.
  • the sensor signal is evaluated over time.
  • a comparison of a time profile of an intensity variable of the sensor signal with a predefined reference is made for this purpose.
  • a multiplicity of predefined references are each compared with a section of the time course, and finally a time course with the greatest possible similarity is determined.
  • step 400 based on the determined best possible
  • a time is calculated for outputting an indication of the environment object to the user of the Ego-locomotion means.
  • an optical, haptic and acoustic indication to the user is output in step 500.
  • the intensity quantity over time in a time range II see Figures
  • the signal strength changes even if the surrounding object moves equidistantly around the observed sensor.
  • the signal strength of a sensor can change if, while maintaining the same relative direction of movement, a foreign vehicle moves towards the ego vehicle.
  • waveforms can be used, which are determined by calculations. For this purpose, in particular the knowledge of the directional characteristic and the position of a considered sensor within the outer skin of the means of transport are required.
  • Possibility to determine the predefined references can be to carry out driving tests in which different from each other Driving situations are reproduced and scaled, if necessary
  • the acoustic signal obtained from the time characteristic of the intensity variable can be post-processed by means of a downstream filter before and / or after the transmission to a central evaluation unit, before the signals of a plurality of sensors are combined, for example.
  • this measuring method can be combined with measuring signal emitting methods in a device so that both in the presence of strong sound signals, these are evaluated according to the invention and in particular in the absence of ambient noise by means of emitted measurement signals environment detection is also possible.
  • the person skilled in various combination methods are familiar. Therefore, be here without
  • Frequency division multiplexing is usually realized by means of appropriate filters.
  • Evaluating the time course of the environmental strength is the time division multiplex.
  • echo cycles of the measurement-signal-aware environmental detection take about 20 ms to about 60 ms, which corresponds to a change in location of a maximum of about 20 cm to about 60 cm at a maximum relative speed of, for example, 10 m / s.
  • Using in the time division the pause between successive echo cycles of Messsignalaussendendungen to obtain a value for the
  • this time-division multiplex method can already be integrated with little effort even in today's conventional measuring methods.

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Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur akustischen Untersuchung von Umgebungsobjekten (20, 30, 40) eines Fortbewegungsmittels (10) vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: - Erfassen durch ein Umgebungsobjekt (20, 30, 40) abgestrahlten Schalls mittels eines Sensors (1, 2, 3, 4), - Auswerten des Sensorsignals über der Zeit, und - Erkennen einer Position und/oder einer Relativbewegung (P) und/oder einer räumlichen Erstreckung des Umgebungsobjekts (20, 30, 40) aufgrund eines Vergleiches eines Zeitverlaufes (5) einer Intensitätsgröße des Sensorsignals mit einer vordefinierten Referenz (6).

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zur akustischen Untersuchung von
Umgebungsobjekten eines Fortbewegungsmittels
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Untersuchung von Umgebungsobjekten eines Fortbewegungsmittels.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die akustische Untersuchung einer Position und/oder einer Relativbewegung und/oder einer räumlichen Erstreckung des Umgebungsobjekts.
Im Stand der Technik sind insbesondere schallbasierte Fahrerassistenzsysteme bekannt, welche die Echos ausgesandter Messsignale daraufhin untersuchen, ob in der Umgebung des Ego-Fortbewegungsmittels Umgebungsobjekte enthalten sind, in welchem Abstand diese sich zum Ego-Fahrzeug aufhalten und gegebenenfalls in welche Richtung sie sich aktuell bewegen. Neben dem
Manövrieren mit niedriger Eigengeschwindigkeit wie beispielsweise während des Einparkens werden schallbasierte Umfelderfassungssysteme auch bei höheren Eigengeschwindigkeiten zur Detektion von Objekten im Fahrzeugumfeld des Ego-Fahrzeugs verwendet. Dabei soll im Ansprechen auf ein Unterschreiten kritischer Abstandsgrenzwerte dem Fahrer des Fortbewegungsmittels Hinweise gegeben werden. Dazu werden auch bei der Erkennung seitlich des Ego- Fahrzeugs vorhandener Umgebungsobjekte (Tote-Winkel-Assistent, Side View Assist (SVA)) üblicherweise Messsignale in die Umgebung des
Fortbewegungsmittels ausgesandt und die Echos automatisiert untersucht. Da Strömungsgeräusche sowohl des Ego-Fahrzeugs als auch anderer
Verkehrsteilnehmer mit zunehmender Geschwindigkeit erheblich zunehmen, verhindern diese Strömungsgeräusche den sauberen Empfang der durch die Umgebungsobjekte reflektierten Messsignale, so dass ab einem gewissen Geschwindigkeitswert auf die Aussendung der Messsignale verzichtet wird und stattdessen mittels der Kennlinie der Lautstärke der Strömungsgeräusche schwellenwertbasiert auf die Position der Umgebungsobjekte geschlossen wird. Überschreiten die Strömungsgeräusche bei einem Sensor z.B. in den hinteren Ecken des Ego-Fahrzeugs einen Mindestwert (Schwellenwert), wird heutzutage auf die Anwesenheit eines Fremdfahrzeugs in der Nähe des Ego-Fahrzeugs geschlussfolgert. Dabei wird nicht unterschieden, ob es eine stark abstrahlende Schallquelle in großen Abstand oder eine schwach abstrahlende Schallquelle in geringem Abstand ist bzw. mit welcher Relativbewegung sich die Schallquelle entlang welcher Bewegungsbahnen entlang der am Ego-Fahrzeug verbauten Sensoren bewegt. Insofern ist die auf Strömungsgeräuschen und Fremdsignalen basierende Umfelddetektion heute noch recht ungenau. Es ist daher ein Verfahren zu entwickeln, mit dem genauer bestimmt werden kann, ob sich ein Objekt in einem bestimmten Bereich im Fahrzeugumfeld, wie dem toten Winkel, längere Zeit befindet bzw. sich darauf zu bewegt bzw. im Begriff ist, diesen zu verlassen bzw. ob sich kein Verkehrsteilnehmer in diesem Bereich befindet.
DE 10 2009 002 870 A1 schlägt in diesem Zusammenhang eine Erhöhung der Energie ausgesandter Messsignale vor, um die Energie der von
Umgebungssignalen reflektierten Signalen gegenüber dem Strömungsgeräusch besser abgrenzen zu können.
Nachteilig an den heutigen Verfahren ist zudem, dass nur das Überschreiten einer Mindestlautstärke ausgewertet wird. DE 10 2009 027 842 A1 schlägt daher Detektionsverfahren vor, die neben der
Auswertung des Empfangssignals durch Kreuzkorrelation mit jeweils durch die Sendesignalformen vorgegebene möglichen Empfangssignalformen eine aufwandsärmere Echodetektion gestatten. DE 10 201 1 079 707 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zur messsignallosen akustischen Umfeldsensorik zur Verwendung in einem Fahrerassistenzsystem.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die akustische
Umfeldüberwachung einerseits einfacher und andererseits umfangreicher zu gestalten.
Offenbarung der Erfindung Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur akustischen Untersuchung von Umgebungsobjekten eines
Fortbewegungsmittels sowie durch eine Vorrichtung zur Ausführung des
Verfahrens gelöst. Die Umgebungsobjekte können beispielsweise
Verkehrsteilnehmer und/oder fahrsicherheitsrelevante und/oder bewegte und/oder statische Objekte in Sensorreichweite des Ego-Fortbewegungsmittels sein. In einem ersten Schritt wird durch ein Umgebungsobjekt abgestrahlter Schall mittels eines Sensors erfasst, welcher am Ego-Fortbewegungsmittel angeordnet ist. Der Schall kann durch das Umgebungsobjekt selbstständig erzeugt worden sein, wie dies beispielsweise im Falle von Motorgeräusch, Abrollgeräusch der Bereifung, Windgeräusch, Getriebegeräusch, Aggregat- Geräusch, etc., erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann der vom
Umgebungsobjekt abgestrahlte Schall jedoch auch reflektierter Schall sein, dessen Ursprung in der Umgebung des Umgebungsobjektes, insbesondere im
Ego-Fortbewegungsmittel liegt. Gegenüber vom Ego-Fahrzeug abgestrahlten kurzen Messsignalen, insbesondere Messpulsen, deren Echos vom Ego- Fortbewegungsmittel empfangen und ausgewertet werden, wird
erfindungsgemäß eine breitere Datenbasis geschaffen, welche der
nachfolgenden Auswertung zugrunde gelegt werden kann. Es erfolgt somit ein
Abhorchen des Umgebungsobjektes, wodurch zusätzliche Informationen erhalten werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Zeitsignal („Schallereignis über der Zeit") aufgenommen und ausgewertet. Mit anderen Worten wird der Zeitverlauf einer Intensitätsgröße des Sensorausgangssignals (Mikrofon, Schall- Elektro-Wandler) mit vordefinierten Referenzen verglichen. Als„Intensitätsgröße" sein im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine solche physikalische Größe verstanden, welche Rückschlüsse auf die landläufig auch als„Lautstärke" bezeichnete Eigenschaft des empfangenen Schallereignisses zulässt. Entgegen dem Stand der Technik sind nicht nur Schwellenwertbetrachtungen bezüglich des Sensorsignals vorgesehen sondern wird eine Untersuchung des Verlaufs der
Signalstärke über der Zeit vorgesehen, somit wird vielmehr wird die
Charakteristik der Lautstärke der akustischen Signatur des Umgebungsobjektes über der Zeit untersucht, welche sich (unter Anderem) aus der
Geräuschemission des Umgebungsobjektes, seiner
Position/Geschwindigkeit/Erstreckung und der Richtwirkung des verwendeten
Sensors ergibt. Neben der direkten Bewertung der Signalstärke selbst zählt dazu ebenso die Bewertungen des Zeitverlaufs der Ableitungen der Signalstärke, insbesondere der Ableitungen der Signalstärke nach der Zeit, d.h., bezüglich dessen zeitlicher Änderung, und/oder der Ableitung der Signalstärke nach dem Ort, wobei bei bekannter Momentangeschwindigkeit zeitliche und örtliche Ableitung ineinander umgerechnet werden können. Durch den Vergleich mit vordefinierten Referenzen, welche beispielsweise in einem Datenspeicher abgelegt sein können, kann auf eine Position und/oder eine Relativbewegung und/oder eine räumliche Erstreckung des Umgebungsobjektes geschlossen werden. Mit anderen Worten wird der Zeitverlauf der Intensitätsgröße des Sensorsignals klassifiziert und eine der ermittelten Klasse zugeordnete
Fahrsituation als vorliegend erkannt. Erfindungsgemäß kann auf die Aussendung von Messsignalen verzichtet werden und die Untersuchung von
Umgebungsobjekten wird auf eine breitere Signalbasis gestellt, wodurch zusätzliche Informationen über die vorliegende Verkehrssituation des
Fortbewegungsmittels gesammelt werden können.
Dem Fachmann sind verschiedene Formen der Darstellung der Zeitverläufe geläufig. Hervorgehoben werden hier daher nur zwei besonders gebräuchliche.
Bei der Äquidistante Abtastung werden die Signale sowie die daraus
insbesondere mittels zeitlicher Ableitung nach regelmäßigen (=äquidistanten) Zeitdifferenzen Ts erfasst und als Folge von (Abtast- )Werten verarbeitet. Dem Fachmann ist ebenso geläufig, dass ein Vergleich solcher Folgen bevorzugt mittels Korrelation durchgeführt werden kann und dass das dabei entstehende Vergleichsergebnis, d.h., die Folge von Korrelationswerten, beispielsweise mittels Schwellwert, der gewisse Toleranzen berücksichtigt, bewertet werden kann.
Eine alternative bevorzugte Realisierung der Darstellung von Zeitverläufen mittels äquidistanten Abtastung kann auf der Weg-Äquidistanz beruhen, bei der die Signale und deren Ableitungen jeweils nach Zurücklegen einer gewissen
Wegstrecke erfasst werden, wobei bevorzugt jeweils auch der jeweilige
Erfassungs-Zeitpunkt bzw. äquivalente Größen, wie die jeweilige
Momentangeschwindigkeit mit gespeichert wird. Diese Weg-äquidistante Abtastung könnte beispielsweise so realisiert werden, dass aus den
Radumdrehungen aller Räder der Fahrweg eines Bezugspunktes des Fahrzeugs
- wie z.B. Mittelpunkt der Hinterachse) bestimmt wird und nach Zurücklegen einer gewissen Fahrwegdifferenz dieses Bezugspunkts die zu erfassenden Signale und ihre Ableitungen bestimmt werden.
Vorteilhaft könnte bei der Weg-äquidistanten Abtastung die Reduktion der erfassten Datenmenge, insbesondere bei niedrigeren Eigengeschwindigkeiten sein. Desweiteren könnte die Signalauswertung vereinfacht werden, weil Entscheidungskriterien leichter bzgl. der Weg- bzw.
Fahrwerksbewegungsgeometrie beschrieben werden können. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Eine Möglichkeit zur Charakterisierung eines aktuellen Zeitverlaufes besteht darin, aufeinanderfolgende Zeitpunkte in der Stärke (Intensität) des
Sensorsignals miteinander zu vergleichen. In der Mathematik wird eine solche Untersuchung mitunter auch als„Kurvendiskussion" bezeichnet. Hierbei können auch Ausschnitte des Zeitverlaufes verwendet werden, welche mit Ausschnitten der vordefinierten Referenzen verglichen werden. Beispielsweise kann in diesem Rahmen ein Kennwert für einen Abstand zwischen dem betrachteten Abschnitt des Zeitverlaufes und dem betrachteten Abschnitt einer vordefinierten Referenz ermittelt werden, und mit Kenngrößen für Abstände zu anderen Referenzen verglichen werden. Ähnlich den bei der automatisierten Spracherkennung verwendeten Algorithmen kann somit eine höchst wahrscheinliche
Verwandtschaft mit genau einer vordefinierten Referenz ermittelt werden, welche bei Unterschreiten einer vordefinierten Maximalabweichung als aktuell zutreffend angenommen wird. Anders ausgedrückt wird eine akustische Signatur einer
Verkehrssituation bezüglich eines Umgebungsobjektes mit entsprechenden vordefinierten Signaturen verglichen und eine der nächstliegenden Signatur zugeordnete Fahrsituation als verwandt mit der aktuellen Fahrsituation angenommen.
Der Verzicht auf die Aussendung von Messsignalen vermeidet die Maskierung gegebenenfalls ebenfalls interessanter Umgebungssignale durch deren Echos und verringert den Energieaufwand innerhalb des Bordnetzes.
Das erfindungsgemäße Auswerten der beim Ego-Fahrzeug eintreffenden Signale ist jedoch nicht an den Verzicht auf das Aussenden von Messsignalen gebunden. So ist insbesondere eine alternierende Auswertung denkbar, d.h., nach dem Aussenden mindestens eines Messsignals werden die eintreffenden Echos ausgewertet und am Ende des Echozyklus, d.h., in Zeitabschnitten, in denen das Eintreffen von Echos auf die Messsignalaussendung aufgrund der durch die laufzeitproportionale zunehmende Schalldämpfung unwahrscheinlich geworden ist, wird mindestens ein Abtastwert des Zeitverlaufs der ansonsten beim Ego-
Fahrzeug eintreffenden Schallsignale gewonnen.
Die Stärke des Sensorsignals über der Zeit kann beispielsweise ähnlich einer Hüllkurve ausgestaltet sein und untersucht werden. Entsprechend kann die Gestalt unterschiedlicher Hüllkurven als Referenz abgespeichert und jeweiligen
Verkehrssituationen zugeordnet sein. Die Erzeugung einer Hüllkurve ist schaltungstechnisch einfach und der Vergleich unterschiedlicher Hüllkurven(- abschnitten) ermöglicht eine kostengünstige und rasche Auswertung aufgrund einer erheblich reduzierten Datenbasis.
Das Vergleichen der Intensitätsgröße über der Zeit mit abgespeicherten
Referenzen kann iterativ erfolgen, wobei mit voranschreitender Zeit immer mehr Referenzen ausgeschlossen werden, bis schließlich nur noch eine Referenz (diejenige mit der höchsten Ähnlichkeit zum untersuchten Sensorsignal) verbleibt. Dabei wird zugrunde gelegt, dass sich aufgrund der Richtcharakteristik die von einem Schallwandler gewandelte Signalstärke abhängig von der Richtung, aus der auf ihn ein Schallsignal einstrahlt wird, ändert. Ebenso wird berücksichtigt, dass aufgrund der Raumdämpfung die bei einem Schallwandler fester Geometrie eintreffende Schallstärke mit zunehmendem Abstand zur Schallquelle abnimmt bzw. umgekehrt mit abnehmendem Abstand zunimmt.
Insbesondere bei herannahenden Fahrzeugen erhöht sich die Dynamik der empfangenen Lautstärke über der Zeit, wenn sich das Fahrzeug entlang einer Achse der Richtcharakteristik des Schallwandlers bewegt. Einflüsse von
Richtcharakteristik bzw. Raumdämpfung können sich positiv oder negativ überlagern. Aufgrund der Geometrie des Ego-Fortbewegungsmittels sowie aufgrund der im kollisionsfreien Fall nur beschränkt möglichen auftretenden Beschleunigungen ist die Vielfalt unterschiedlicher möglicher
Bewegungstrajektorien von anderen Verkehrsteilnehmern bezüglich des Ego- Fahrzeugs beschränkt. In Anbetracht einer endlichen Vielfalt unterschiedlicher Trajektorien zwischen dem Ego-Fortbewegungsmittel und dem
Umgebungsobjekt in Verbindung mit der Ausrichtung und der Richtcharakteristik des verwendeten Sensors bzw. der verwendeten Sensoren ergibt sich eine Beschränkung möglicher auftretender jeweiliger akustischer Signaturen für eine Position, eine Relativgeschwindigkeit und eine räumliche Erstreckung eines Umgebungsobjektes in Bezug auf einen am Ego-Fortbewegungsmittel angeordneten Sensor. Zudem haben die Absolutgeschwindigkeit des Ego- Fortbewegungsmittels bzw. des Umgebungsobjektes, der Straßenzustand und weitere Eigenschaften des Umgebungsobjektes einen Einfluss auf die Signatur. Die vorgenannten Eigenschaften finden sich an unterschiedlichen Stellen bzw. in unterschiedlichen Bereichen über der Zeit der Intensitätsgröße wieder und können entsprechend aus dem Zeitverlauf abgelesen werden. Sofern das Umgebungsobjekt selbstständig Schall erzeugt (z.B. ein anderes Verkehrsmittel) ist nicht einmal ein Betrieb des Ego-Fortbewegungsmittels (Fahrbetrieb) erforderlich. Sofern das Ego-Fortbewegungsmittel selbstständig Schall abstrahlt (Fahrbetrieb, Geschwindigkeit größer Null) können auch Intensitätsgrößen von „stummen" Umgebungsobjekten anhand reflektierter Eigengeräusche des Ego- Fortbewegungsmittels Aufschluss über das Umgebungsobjekt geben.
Beispielsweise kann das Vorhandensein einer Leitplanke bzw. von
Straßenbegrenzungspfosten anhand plötzlich zunehmender Reflektionen des vom Ego-Fahrzeug ausgesandten Schallereignisses erkannt werden. Beide werden sich bei Annäherung durch eine im Wesentlichen der Geschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs äquivalente Änderung der Schallstärke, die mittels Ableitung des Verlaufs der Schallstärke leicht untersucht werden kann, auszeichnen.
Während eine durchgehend verlaufende Leitplanke jedoch anschließend eine dem Vorbeifahrabstand entsprechende nahezu gleichbleibende Signalstärke reflektieren wird, die proportional der Reflexionsfläche der Leitplanke sein wird, wird die Signalstärke unmittelbar nach Passieren des
Straßenbegrenzungspfostens entsprechend der durch die Eigengeschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs bestimmten Relativgeschwindigkeit entsprechend rasch abnehmen. Aufgrund der üblicherweise geringeren Reflexivität des
Straßenbegrenzungspfostens wird dabei Schallstärke im Maximum nicht so hoch sein, wie die Schallstärke von einer gut reflektierenden Leitplanke bei Vorbeifahrt in gleichem Abstand. Anhand der räumlichen Ableitung der Intensitätsgröße kann auf den Abstand der Straßenbegrenzungspfosten zueinander geschlussfolgert werden. Änderungen in den Maxima der Zeitverläufe Signalstärken können ein Hinweis auf sich ändernde Vorbeifahrabstände sein, ebenso wie die Gradienten der Ableitungen der Signalstärkeverläufe. Äquivalentes gilt für sich ändernde
Signalstärken beim Passieren einer als kontinuierlich ausgedehnt
angenommenen Leitplanke. Nicht ortsfeste Schallquellen bzw. Reflektoren, wie z.B. in gleicher bzw. in entgegengesetzter Richtung fahrende Verkehrsteilnehmer, werden sich durch andere Zeitverläufe der Intensitätsgrößen und ihrer Ableitungen auszeichnen. Insbesondere bei niedrigen Eigengeschwindigkeiten des Ego-
Fortbewegungsmittels sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch weitere durch kollisionsfreies querendes Vorbeifahren bestimmte Trajektorien möglich. Darüber hinaus sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch höhere Detektionsreichweiten bzw. größere Zuverlässigkeiten möglich, insbesondere wenn die Signalintensität einer sich nähernden Schallquelle größer ist, als die vom Ego-Fahrzeug ausgesandten Signale und reflektierten Echos.
Insbesondere das vom Ego-Fortbewegungsmittel ausgesandte Schallereignis kann ein interessantes Messsignal darstellen, da der Betriebszustand des Ego- Fortbewegungsmittels anhand vielzahliger Nachrichten z.B. auf einem
Bussystem für die Auswertung der Intensitätsgröße der Echos verwendet werden können. Beispielsweise die Ego-Geschwindigkeit, die Motordrehzahl, die
Getriebestufe, die Konfiguration der Karosserie (Verdeck offen, Fenster geöffnet, Spoiler Stellung, etc.) kann die akustische Signatur des Ego- Fortbewegungsmittels beeinflussen und bei der Auswertung an
Umgebungsobjekten reflektierter Echos berücksichtigt werden.
Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, dass Schallquellen, die das Ego- Fahrzeug entlang ein und der gleichen Trajektorie passieren, einen
vergleichbaren Verlauf der zeitlichen Ableitung der Intensitätsgröße aufweisen, die Intensitätswerte an einer bestimmten Position der Trajektorie jedoch von der
Stärke der Schallquelle beeinflusst wird. Darüber hinaus wird der Zeitverlauf der Intensität bzw. ihre Ableitungen von der Richtcharakteristik der Intensitätsgröße beeinflusst. Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, dass Zeitverläufe der Intensität und/oder ihre Ableitungen zu Beginn einer Passage gleich sein können, obwohl sich die Reflektoren bzw. Schallquellen auf unterschiedlichen Trajektorien bewegen und dass die Unterschiede in den Trajektorien insbesondere bezüglich Relativposition bzw. bezüglich Relativgeschwindigkeit erst durch fortschreitende Analyse des Zeitverlaufs der Intensitätsgröße und/oder ihrer Ableitungen erkennbar werden. Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, dass sich die Zeitverläufe der Intensität und/oder ihrer Ableitungen von sich relativ zum Ego-Fahrzeug befindlichen bzw. bewegenden Schallquellen bzw. Reflektoren bei Sensoren, die sich bezüglich Verbau-Position am Ego-Fahrzeug und/oder bezüglich ihrer Richtcharakteristik unterscheiden, unterschiedlich sein werden. Somit kann durch die Verwendung mehrerer Sensoren anhand der unterschiedlichen Zeitverläufe der
Intensitätsgrößen und/oder ihrer Ableitungen rascher die Zahl möglicher in Frage kommender Trajektorien begrenzt werden und somit zuverlässiger eine Position bzw. der Verlauf der Position einer Schallquelle und/oder eines Reflektors bezüglich des Ego-Fahrzeugs bestimmt werden.
So kann beispielsweise ein vorwiegend rückwärts gerichteter Sensor nur vage eine Annäherung eines Verkehrsteilnehmers von Hinten entlang einer entsprechenden Trajektorie detektieren. Wird jedoch von einem weiteren Sensor, wie z.B. von einem vorwiegend in Richtung einer hinteren Ecke gerichteten
Sensor, ein Zeitverlauf der Intensitätsstärke erfasst, der, wenn auch nur vage, mit einer korrespondierenden Trajektorie übereinstimmt, so steigt die
Wahrscheinlichkeit, dass das Ensemble der eingehenden Signale einer
Annäherung von Hinten entspricht.
Äquivalentes gilt für eine Annäherung von vorn. Dabei ist ein wesentlicher Aspekt zu detektieren, wie lange sich der annähernde Verkehrsteilnehmer im Bereich der Fahrzeugseite, insbesondere im Bereich einer vom Fahrer schwer einsehbaren hinteren Ecke, d.h., dem toten Winkel, befinden wird. Aufgrund der Zeitverläufe der Intensitätssignale auf den vorderen Sensoren kann auf die
Vorbeifahrtrajektorie geschlussfolgert werden und unter der Annahme einer üblicher weise begrenzten relativen Beschleunigung kann daraufhin bereits abgeschätzt werden, mit welcher Trajektorie der Verkehrsteilnehmer den kritischen hinteren Bereich passieren wird.
Bei der Signalauswertung, insbesondere beim Erkennen einer Position und/oder einer Relativbewegung und/oder einer räumlichen Erstreckung des
Umgebungsobjektes kann eine wahrscheinlichkeitsbasierte Analyse des
Zeitverlaufes der Intensitätsgröße durchgeführt werden, um den Ort in
Verbindung mit der Geschwindigkeit des Umgebungsobjektes zu einem bestimmten Zeitpunkt möglichst genau zu bestimmen. Hierzu eignen sich beispielsweise das sog.„Kaiman-Filter", dessen Aufbau und Funktionsweise im Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist.
Wurden der Ort und die Geschwindigkeit eines Umgebungsobjektes hinreichend genau bestimmt, kann in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Ego-
Fortbewegungsmittels errechnet werden, zu welchem Zeitpunkt das
Umgebungsobjekt sich in welchem Bereich wie beispielsweise in einem toten Winkel des Ego-Fortbewegungsmittels befindet. Entsprechend kann mit hinreichend langem zeitlichem Vorlauf ein Hinweis an den Führer des Ego- Fortbewegungsmittels ergehen. Der Hinweis kann beispielsweise optisch (durch ein Anzeigeelement im Spiegel, im Kombiinstrument, in einem zentralen Informationsdisplay (CID), o.ä.), haptisch (z.B. durch Vibration des Lenkrades und/oder des Sitzes) und/oder akustisch (z.B. durch Ausgabe eines
Hinweistones oder eines entsprechenden Sprachsignals erfolgen und/oder mittels gebräuchlicher Übertragungsmittel, wie z.B. Datenbus, an Einrichtungen, die zumindest bei der Fahrzeugsteuerung assistieren, übertragen werden. Auf diese Weise wird der Anwender auch auf solche Umgebungsobjekte
hingewiesen, mit deren Präsenz er situationsbedingt nicht gerechnet hat. Somit erhöht sich die Fahrsicherheit in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. dem erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittel.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche mindestens einen Umgebungssensor (z.B. einen Schallsensor), eine Auswerteeinheit (z.B. in Form eines programmierbaren Prozessors, eines Mikrocontrollers, eines Nanocontrollers, o.ä.) und ein
Speichermittel (z.B. in Form eines nicht-flüchtigen Speichers (z.B. ein Flash- Speicher)) umfasst. Das Speichermittel ist eingerichtet, Referenzen
bereitzuhalten, welche durch die Auswerteeinheit ausgelesen und mit
Zeitverläufen einer Intensitätsgröße eines aktuellen Sensorsignals verglichen werden können. Auf diese Weise ist die Vorrichtung eingerichtet, die Merkmale, die Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verwirklichen, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen hiermit ausdrücklich auf die Beschreibung derselben verwiesen wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Fortbewegungsmittel vorgeschlagen, welches beispielsweise als PKW, als Transporter, als LKW, als Land- und/oder Luftfahrzeug ausgestaltet sein kann. Das Fortbewegungsmittel umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie als zweitgenannter Erfindungsaspekt oben beschrieben worden ist. Die
Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die Vorteile ergeben sich
entsprechend.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf eine Fahrsituation eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fortbewegungsmittels;
Figuren 2 und 3 Beispiele für unterschiedliche Zeitverläufe einer
Intensitätsgröße eines Sensorsignals; und
Figur 4 ein Flussdiagramm veranschaulichend Schritte eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt die Draufsicht auf einen PKW 10 als Ego-Fortbewegungsmittel, welches über ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verfügt. Diese umfasst einen ersten Schallsensor 1 , welcher in einer vorderen linken Seitenfläche des PKW eingelassen ist. Entsprechende Schallsensoren 2, 3, 4 sind in den übrigen drei Ecken vorgesehen und jeweils mit einem
elektronischen Steuergerät 5 als Auswerteeinheit informationstechnisch verbunden. Das elektronische Steuergerät 5 ist zudem mit einem nicht-flüchtigen Datenspeicher 6 informationstechnisch verbunden, in welchem Referenzen in Form von Zeitverläufen der Intensitätsgrößen vordefinierter Sensorsignale abgespeichert sind. Die Schallsensoren 1 , 2, 3, 4 weisen unterschiedliche Richtcharakteristiken 1 1 , 12, 13, 14 auf, welche sich aufgrund
fertigungsbedingter Unterschiede sowie aufgrund von Unterschieden in der Anbringung innerhalb der jeweiligen Peripherie, etc., ergeben. Überdies ist die jeweilige Ausrichtung der Schallsensoren 1 , 2, 3, 4 vier unterschiedlichen azimutalen Winkelbereichen zugeordnet. Rechts neben dem PKW 10 befindet sich ein PKW 30 als Umgebungsobjekt. Links hinter dem PKW 10 befindet sich ein zweiter PKW 20 als Umgebungsobjekt, welcher entsprechend einem Pfeil P zum Überholen des PKW 10 ansetzt. Bis der zweite PKW 20 den toten Winkel bzw. dieselbe Höhe wie der PKW 10 erreicht hat, befindet sich links neben dem
PKW 10 lediglich eine Leitplanke 40 als Umgebungsobjekt, deren akustische Signatur (von Windgeräuschen einmal abgesehen) lediglich aus Reflektionen von Umgebungsgeräuschen besteht. Da sich die räumliche Erstreckung der
Leitplanke 40 mit der Zeit nicht wesentlich ändert, kann erfindungsgemäß anhand einer ihr zugeordneten Referenz aus den von ihr reflektierten
Eigengeräuschen des PKW 10 geschlossen werden.
Figur 2 zeigt zwei unterschiedliche Zeitverläufe einer Intensitätsgröße eines mittels eines an der hinteren rechten Ecke eines Ego-Fahrzeugs angeordneten Schallsensors aufgenommenen Sensorsignals für den Fall einer langsamen
Vorbeifahrt eines Fremdfahrzeuges. Die Zeitverläufe 5a, 5b repräsentieren dabei unterschiedlich laute Fremdfahrzeuge, die sich beispielsweise auf an sich gleichem Gradienten am Sensor vorbei bewegen, wobei die Lautstärke beispielsweise auch auf eine absolute Geschwindigkeit des betrachteten
Fremdfahrzeugs und des Ego-Fahrzeugs zurückzuführen sein kann. In einem
Zeitbereich I findet ein allmählicher Anstieg der Zeitverläufe 5a, 5b statt. In einem Zeitbereich II befindet sich das Fremdfahrzeug relativ lange in räumlicher Nähe bzw. neben dem Ego-Fahrzeug. Etwa im Bereich der Ordinate sind die vom Schallsensor empfangenen Signale des Fremdfahrzeugs maximal. In dieser Situation befindet sich das Endrohr des Fremdfahrzeugs in etwa im Bereich des
Schallsensors. Anschließend verringert sich die Lautstärke des vom
Fremdfahrzeug am Schallsensor ankommenden Signals. In einem Zeitbereich III entfernt sich das Fremdfahrzeug weiter vom Ego-Fahrzeug und die
Intensitätsgröße des Sensorsignals ebbt weiter ab. Erkennbar ist die
Charakteristik der Zeitverläufe 5a, 5b bis auf einen konstanten Faktor im
Wesentlichen identisch. Die Unterschiede in der Stärke des Umgebungsschalls rühren beispielsweise von unterschiedlichen Arten von Verkehrsteilnehmern her, die beispielsweise auf ansonsten gleichartigen Trajektorien das Ego-Fahrzeug passieren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann durch die Auswertung der Stärke des Umgebungsschalls auf die Objektart des Verkehrsteilnehmers geschlussfolgert werden. So werden beispielsweise die Abrollgeräusche breiter Reifen einer schweren Limousine stärke sein, als die Geräusche von Reifen eines sich auf ansonsten gleicher Trajektorie bewegenden mit üblicher Weise schmalen Reifen ausgestattetem Leichtfahrzeugs.
Figur 3 zeigt die in Verbindung mit Figur 2 gezeigten Verläufe für den Fall einer höheren Relativgeschwindigkeit zwischen dem Fremdfahrzeug und dem Ego-
Fortbewegungsmittel (schnelle Vorbeifahrt). Erkennbar ist die Charakteristik der dargestellten Intensitätsgrößen 5c, 5d über der Zeit verwandt mit der
Charakteristik der in Figur 2 dargestellten Intensitätsgrößen 5a, 5b. Aufgrund der höheren Relativgeschwindigkeit sind die Verläufe in Figur 3 jedoch in zeitlicher Richtung gestaucht. Mit anderen Worten ist die Zeitdauer für die
hervorgehobenen Relativpositionen I, II und III eine andere. Insbesondere der Zeitbereich II, in welchem die beiden Fahrzeuge eine erhebliche räumliche Nähe aufweisen, ist gegenüber dem korrespondierenden Zeitbereich II in Figur 2 dramatisch verkürzt. In Abhängigkeit der Charakteristik des Anstieges kann somit auf eine erhöhte Relativgeschwindigkeit geschlossen werden, im Ansprechen worauf zu einem früheren Zeitpunkt ein Hinweis an den Anwender ausgegeben werden muss, um diesen rechtzeitig auf die zukünftige Präsenz des
Fremdfahrzeuges im toten Winkel hinzuweisen. Die in Figur 2 und Figur 3 gezeigten Verläufe zeigen nur beispielhaft die
Potentiale bei der Auswertung der Zeitverläufe der Signalstärke und/oder deren Ableitungen. Unter Berücksichtigung der in der Verkehrspraxis auftretenden begrenzten Beschleunigungen und der somit begrenzten Varianten von
Trajektorien, möglicher bzw. üblicher Schallstärke und Richtcharakteristiken der Schallquellen, klimabedingt unterschiedlichen Signaldämpfungen bei der
Schallausbreitung sowie der üblicherweise in ihren Verbau-Positionen am Ego- Fahrzeug sowie in ihren Empfangseigenschaften, insbesondere in ihren
Richtcharakteristiken, bekannten Schallaufnehmer kann so eine breite
Datenbasis über Zeitverläufe der Intensität aufgenommener Schallsignale geschaffen werden, die beispielsweise als vordefinierte Referenzen in
Datenspeichern abgelegt werden können und anhand derer durch Verfahren der Kurvendiskussion, insbesondere auch durch Auswertung der zeitlichen bzw. örtlichen Ableitung der Verläufe der Schallstärke die Trajektorien von
Verkehrsteilnehmern entlang des Ego-Fahrzeugs genauer geschätzt werden können, um diese Informationen in geeigneter Form an die Fahrzeugführerin, zu der auch eine Rechenmaschine zählen kann, zu übermitteln. Figur 4 zeigt Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur akustischen Untersuchung von Umgebungsobjekten eines Fortbewegungsmittels. In einem Schritt 100 wird durch ein Umgebungsobjekt abgestrahlter Schall mittels eines Sensors erfasst. In Schritt 200 wird das Sensorsignal über der Zeit ausgewertet. In Schritt 300 wird hierzu ein Vergleich eines Zeitverlaufes einer Intensitätsgröße des Sensorsignals mit einer vordefinierten Referenz angestellt. Insbesondere werden eine Vielzahl vordefinierter Referenzen jeweils mit einem Abschnitt des Zeitverlaufes verglichen und schließlich ein Zeitverlauf mit einer größtmöglichen Ähnlichkeit ermittelt. In Schritt 400 wird aufgrund der ermittelten bestmöglichen
Übereinstimmung eine der gefundenen vordefinierten Referenz zugeordnete Position und/oder Relativbewegung und/oder Relativgeschwindigkeit und/oder räumliche Erstreckung als für ein aktuelles Umgebungsobjekt gegenständlich erkannt. Anhand bekannter Abmessungen des Ego-Fortbewegungsmittels und/oder anhand der gefundenen vordefinierten Referenz zugeordneter Daten wird ein Zeitpunkt zur Ausgabe eines Hinweises auf das Umgebungsobjekt an den Anwender des Ego-Fortbewegungsmittels errechnet. Bei Erreichen des errechneten Zeitpunktes wird in Schritt 500 ein optischer, haptischer und akustischer Hinweis an den Anwender ausgegeben. Insbesondere für den Fall, dass sich die Intensitätsgröße über der Zeit in einem Zeitbereich II (vgl. Figuren
2, 3) über eine vordefinierte Zeitdauer nicht ändert, kann erfindungsgemäß auf ein Fremdfahrzeug im toten Winkel des Ego-Fahrzeugs geschlossen werden, im Ansprechen worauf der erfindungsgemäße Hinweis ergeht. Eine Veränderung der Signalstärke kann unterschiedliche Ursachen haben. Bei
Sensoren mit Richtcharakteristik ändert sich die Signalstärke selbst dann, wenn sich das Umgebungsobjekt äquidistant um den betrachteten Sensor bewegt. In gleicher Weise kann sich die Signalstärke eines Sensors verändern, wenn sich bei gleichbleibender relativer Bewegungsrichtung ein Fremdfahrzeug auf das Ego-Fahrzeug zu bewegt.
Für die vordefinierten Referenzen können Signalverläufe verwendet werden, welche anhand von Berechnungen bestimmt werden. Hierzu sind insbesondere die Kenntnis der Richtcharakteristik und die Position eines betrachteten Sensors innerhalb der Außenhaut des Fortbewegungsmittels erforderlich. Eine einfache
Möglichkeit zur Ermittlung der vordefinierten Referenzen kann darin bestehen, Fahrversuche durchzuführen, in welchen voneinander unterschiedliche Fahrsituationen nachgebildet werden und gegebenenfalls skaliert
unterschiedlichen Geschwindigkeiten zugeordnet werden. Auch eine Normierung kann zur vereinfachten Durchführung des beschriebenen Vergleiches
vorgenommen werden.
Gemäß einer Ausgestaltung kann das aus dem Zeitverlauf der Intensitätsgröße gewonnene akustische Signal mittels eines nachgelagerten Filters vor und/oder nach der Übertragung an eine zentrale Auswerteeinheit nachverarbeitet werden, bevor die Signale mehrerer Sensoren beispielsweise miteinander kombiniert werden.
Verschiedene Architekturen der Vorrichtung zur Realisierung dieses Verfahrens kommen dazu in Frage. Zur akustischen Umfeldüberwachung werden derzeit vorwiegend Sensoren verwendet, die aufgrund ihrer Resonanzeigenschaften bereits eine ausgeprägte schmalbandige Filtercharakteristik aufweisen. Daher eignen sie sich besonders gut für die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens weil nur ein kleiner Ausschnitt des Frequenzspektrums als
Repräsentant für die eintreffende Schallstärke auszuwerten ist.
Bevorzugt kann dieses Messverfahren mit messsignalaussendenden Verfahren in einer Vorrichtung kombiniert werden, damit sowohl bei Vorhandensein von starken Schallsignalen diese erfindungsgemäß ausgewertet werden und insbesondere in Ermangelung von Umgebungsschall mittels ausgesandter Messsignale eine Umfelddetektion ebenfalls möglich ist. Dem Fachmann sind verschiedene Kombinationsverfahren geläufig. Daher werden hier ohne
Anspruch auf Vollständigkeit nur einige Beispiele genannt. Während ein zeitgleiches Realisieren der messsignalbehafteten Umfelddetektion mit dem erfindungsgemäßen Auswertens der Zeitverläufe der Signalstäre unter
Verwendung des gleichen Frequenzbereichs recht aufwändig ist, lässt sich eine Kombination im Frequenz- bzw. im Zeitmultiplex recht leicht realisieren. Beim Frequenzmultiplex nutzt das erfindungsgemäße Verfahren andere
Spektralbereiche als die messsignalbehaftete Umfelddetektion. Ein
Frequenzmultiplex wird üblicherweise mittels entsprechender Filter realisiert.
Eine besonders effiziente mögliche Realisierung der Vorrichtung zur Kombination von messsignalbehafteter Umfelddetektion mit dem erfindungsgemäßen
Auswerten des Zeitverlaufs der Umgebungsstärke ist der Zeitmultiplex. Echozyklen der messsignalbehafte Umfelddetektion dauern je nach Reichweite ca. 20 ms bis ca. 60 ms, was bei einer maximalen Relativgeschwindigkeit von beispielsweise 10 m/s einer Ortsänderung von maximal ca. 20 cm bis ca. 60 cm entspricht. Nutzt man im Zeitmultiplex die Pause zwischen aufeinanderfolgenden Echozyklen der Messsignalaussendungen zur Gewinnung eines Werts für die
Stärke des Umgebungsschals so erreicht man eine hinreichend gute
entsprechende Ortsauflösung für die Bestimmung der Trajektorien von üblicher Weise kleiner 60 cm. Dieses Zeitmultiplexverfahren lässt sich daher bereits bei heute üblichen Messverfahren aufwandsarm mit einbinden.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur akustischen Untersuchung von Umgebungsobjekten (20, 30, 40) eines Fortbewegungsmittels (10) umfassend die Schritte:
Erfassen (100) durch ein Umgebungsobjekt (20, 30, 40) abgestrahlten Schalls mittels eines Sensors (1 ,
2,
3,
4), Auswerten (200) des Sensorsignals über der Zeit, und
Erkennen (400) einer Position und/oder einer Relativbewegung (P) und/oder einer räumlichen Erstreckung des Umgebungsobjekts (20, 30, 40) aufgrund eines Vergleiches (300) eines Zeitverlaufes
(5) einer Intensitätsgröße des Sensorsignals mit einer vordefinierten Referenz (6).
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Vergleichen (300) anhand einer Vielzahl vordefinierter Referenzen mit dem Zeitverlauf (5a, 5b, 5c, 5d) der Intensitätsgröße des Signals erfolgt, und/oder wobei das Auswerten (200) des Sensorsignals anhand einer Ableitung des Sensorsignals nach der Zeit und/oder nach dem Ort erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Gestalt einer Hüllkurve der Intensitätsgröße des Sensorsignals mit der Referenz in Beziehung gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das
Vergleichen (400) iterativ und mit einer abnehmenden Anzahl von
Referenzen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der vom Umgebungsobjekt (20, 30, 40) abgestrahlte Schall vom Umgebungsobjekt (20, 30, 40) erzeugter Schall und/oder vom Umgebungsobjekt (20, 30, 40) reflektierter Schall ist.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auch die Referenz einen Zeitverlauf einer Intensitätsgröße repräsentiert, und/oder
jeder Referenz eine Situation des Fortbewegungsmittels (10) bezüglich eines oder mehrerer Umgebungsobjekte (20, 30, 40) zugeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei
die Referenz die Richtcharakteristik der Sensoren (1 , 2, 3, 4), insbesondere für einen jeden Sensor (1 , 2, 3, 4), bevorzugt in Verbindung mit seinem jeweiligen Einbauort, separat berücksichtigt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Erkennen (400) eine wahrscheinlichkeitsbasierte Analyse des Zeitverlaufes (5) der Intensitätsgröße umfasst, wobei insbesondere ein Kalman-Filter verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche weiter umfassend Ausgeben (500) eines Hinweises auf ein Umgebungsobjekt (20, 30, 40) an einen Anwender des Fortbewegungsmittels (10), wobei der Hinweis optisch, haptisch, akustisch an den Anwender erfolgt.
Vorrichtung umfassend
mindestens einen Sensor (1 , 2, 3, 4), insbesondere einen
Schallsensor,
eine Auswerteeinheit (5),
Speichermittel (6),
wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
Fortbewegungsmittel, insbesondere ein PKW (10), ein Transporter, ein LKW, ein Land- und/oder Luftfahrzeug umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 10.
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