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DE102006008636A1 - Sensorik und zugehöriges Verfahren zur Objekterkennung für ein Fahrzeug - Google Patents

Sensorik und zugehöriges Verfahren zur Objekterkennung für ein Fahrzeug Download PDF

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DE102006008636A1
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Juergen Hoetzel
Oliver Wieland
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensorik für ein Fahrzeug (1) mit mindestens einer am Fahrzeug (1) angeordneten Sensoreinheit (20, 22, 24, 26), deren Sensordaten von einer Auswerte- und Steuereinheit (10) zur Objekterkennung auswertbar sind, und ein zugehöriges Verfahren zur Objekterkennung für ein Fahrzeug. Erfindungsgemäß umfasst die mindestens eine Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) mindestens einen Ultraschallsensor, welcher fortlaufend Schallimpulse (40) aussendet, deren von einem Objekt (30) reflektierten Echosignale (42, 44) empfängt und in elektrische Signale umwandelt, welche von der Auswerte- und Steuereinheit (10) zur Klassifizierung des erkannten Objekts (30) auswertbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (10) in Abhängigkeit von der Klassifizierung des erkennten Objekts (30) Klassifizierungssignale erzeugt und an entsprechende Schutzsysteme (12, 14) im Fahrzeug (1) weiterleitet.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Sensorik für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einem zugehörigen Verfahren zur Objekterkennung für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 8.
  • Durch die Ankündigung der Einführung eines EU-Gesetzes zur Reduzierung von Verletzungen eines Fußgängers bei einem Zusammenstoß zwischen einem Fußgänger und einem Fahrzeug, müssen neue Fahrzeuge so konstruiert werden, dass die Verletzungen des Fußgängers bei einer Kollision innerhalb der in diesem EU-Gesetz geforderten Grenzen bleiben.
  • Eine erste Strategie zur Reduzierung von Verletzungen von Fußgängern zielt darauf ab, durch Änderungen an der Stoßstange und am Design des Fahrzeuges eine Knautschzone für den Fußgänger zu schaffen, um somit durch eine passive Lösung die Verletzungsgefahr zu reduzieren.
  • Eine zweite Strategie versucht durch eine geeignete Sensorik den Aufprall eines Fußgängers zu erkennen und durch ein anschließendes aktives Ansteuern einer Fußgängerschutzvorrichtung, wie beispielsweise von Außenairbags an den A-Säulen und/oder durch Anheben der Motorhaube, die benötigte Knautschzone zu schaffen. Bei der aktiven Lösung können die verschiedensten Sensorprinzipien benutzt werden, wie z.B. Beschleunigungs-, Druck-, Klopfsensoren, piezoelektrische und/oder optische Sensoren usw. Die Sensoren können beispielsweise an einem Kühlerträger oder an einem Stoßfänger angeordnet werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, welche basierend auf Eingangssignalen, vorzugsweise Beschleunigungssignalen, eine Auslöseentscheidung für Fußgängerschutzmittel treffen, wobei die Vorrichtung einen Merkmalsextraktionsblock und eine Entscheidungslogik umfasst.
  • In der Offenlegungsschrift DE 101 45 698 A1 wird beispielsweise ein Sensorsystem für ein Fahrzeug beschrieben. Das beschriebene Sensorsystem umfasst eine Mehrzahl von Stoßfängersensoren, welche voneinander in einem festgelegten Abstand in Breitenrichtung des Fahrzeugs am vorderen Stoßfänger montiert sind, und ein Steuergerät zum Aktivieren eines Fußgängerschutzsystems in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Stoßfängersensoren. Das Steuergerät wandelt von den jeweiligen Stoßfängersensoren erfasste Beschleunigungswerte in Deformationsgeschwindigkeiten um, wobei die den einander benachbarten Sensoren zugeordneten Deformationsgeschwindigkeiten addiert werden. Übersteigt eine aufsummierte Deformationsgeschwindigkeit einen vorgegebenen Schwellenwert, dann wird das Fußgängerschutzsystem vom Steuergerät aktiviert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Sensorik für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass mindestens eine Sensoreinheit mindestens einen Ultraschallsensor umfasst, welcher fortlaufend Schallimpulse aussendet, deren von einem Objekt reflektierten Echosignale empfängt und in elektrische Signale umwandelt, welche von der Auswerte- und Steuereinheit zur Klassifizierung des erkannten Objekts ausgewertet werden, so dass das erkannte Objekt anhand der reflektierten Echosignale klassifiziert werden kann, wobei die Auswerte- und Steuereinheit in Abhängigkeit von der Klassifizierung des erkannten Objekts Klassifizierungssignale erzeugt und an entsprechende Schutzsysteme im Fahrzeug weiterleitet. Die Verwendung von Ultraschallsensoren weist gegenüber der Verwendung von Kontakt- und/oder Beschleunigungssensoren den Vorteil auf, dass durch die Objektklassifizierung die Vorwarnzeit erhöht und damit die Möglichkeiten des Fußgängerschutzes verbessert werden. Zwar ist die Reichweite und Genauigkeit der Ultraschallsensoren geringer als bei Bildverarbeitungs-, Laser oder Radarsensoren, dafür sind die Umsetzungskosten mit Ultraschallsensoren wesentlich niedriger, insbesondere wenn in vorteilhafter Weise bereits im Fahrzeug verbaute Ultraschallsensoren eines Parkassistenzsystems zur Objektklassifizierung verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Objekterkennung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8, sendet in vorteilhafter Weise fortlaufend Schallimpulse über mindestens einen Ultraschallsensor aus, empfängt mit dem Ultraschallsensor von einem Objekt reflektierte Echosignale und wertet die empfangenen reflektierten Echosignale zur Klassifizierung des erkannten Objekts aus, wobei in Abhängigkeit von der Klassifizierung des erkannten Objekts Klassifizierungssignale erzeugt und an entsprechende Schutzsysteme im Fahrzeug ausgegeben werden.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensorik für ein Fahrzeug und des im unabhängigen Patentanspruch 8 angegebenen Verfahrens zur Objekterkennung für ein Fahrzeug möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die Auswerte- und Steuereinheit Art und/oder Intensität und/oder Muster der reflektierten Echosignale zur Erzeugung von Merkmalen auswertet, welche zur Klassifizierung des Objekts geeignet sind und vorzugsweise eine Objekthärte und/oder eine Objektstruktur und/oder eine Objektoberfläche und/oder Objektabmessungen betreffen. Die mindestens eine Sensoreinheit empfängt beispielsweise direkte Reflektionssignale der eigenen ausgesendeten Schallimpulse und Kreuzreflektionssignale von Schallimpulsen, welche von mindestens einer anderen Sensoreinheit ausgesendet werden. Bei der Auswertung wird berücksichtigt, dass Art, Intensität und/oder Muster der direkt reflektierten Echosignale und der Kreuzreflektionssignale von den Eigenschaften des erkannten Objektes abhängen. So reflektiert beispielsweise ein hartes Objekt, wie z.B. eine Wand, ein Pfahl, ein anderes Fahrzeug usw. die ausgesendeten Schallimpulse sehr gut, so dass die direkt reflektierten Echosignale und die reflektierten Kreuzechosignale eine hohe Intensität aufweisen, während schallweiche Oberflächen wie Schaumstoffe oder Textilien nur ein schwaches Echo zurückwerfen. Bei der Erkennung entsprechender Merkmale in den direkt reflektierten Echosignalen und in den reflektierten Kreuzechosignalen kann das Objekt als Fußgänger klassifiziert werden.
  • In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensorik und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Objekterkennung wird ein erstes Klassifizierungssignal an ein Fußgängerschutzsystem übertragen, wenn das klassifizierte Objekt einen Fußgänger repräsentiert und/oder ein zweites Klassifizierungssignal wird an ein Insassenschutzsystem übertragen, wenn das klassifizierte Objekt ein für den Insassen gefährliches Objekt repräsentiert, beispielsweise eine Wand, einen Pfahl, ein anderes Fahrzeug usw. Somit entscheidet die erfindungsgemäße Umfeldsensorik in vorteilhafter Weise ausgehend von den empfangenen reflektierten Echosensorsignalen, ob in der vorliegenden Aufprallsituation eine Kollision mit einem Fußgänger vorliegt und eine Aktivierung der Fußgängerschutzvorrichtung erforderlich sein kann oder ob eine andere Aufprallsituationen vorliegt, in welcher eine Auslösung der Fußgängerschutzmittel unerwünscht ist, wie z.B. bei einer Kollision mit einem Leitpfosten oder mit einem anderen Fahrzeug, aber eine Aktivierung einer Insassenschutzvorrichtung erforderlich sein kann. Die erfindungsgemäße Umfeldsensorik leitet die Objektklassifikation an des Fußgängerschutzsystem und/oder das Insassenschutzsystem weiter, welche die ermittelte Objektklassifikation als Eingabegröße für die entsprechenden Auslöseverfahren verwenden, wodurch eine sichere und robuste Ansteuerung der Schutzmittel für Fußgänger und Insassen ermöglicht wird. Dadurch wird ein optimaler Schutz der Fußgänger und Insassen bei gleichzeitiger Minimierung der Kosten gewährleistet, die durch eine ungewollte Auslösung der Fußgängerschutzvorrichtung durch die alleinige Erkennung des Fußgängers durch die im Stand der Technik beschriebene Kontaktsensorik, beispielsweise bei Kollisionen mit anderen Objekten, entstehen können. Außerdem wird verhindert, dass der Fahrer durch eine Auslösung, z.B. durch eine Aufstellung der Motorhaube, irritiert und in seinem Lenkverhalten beeinträchtigt wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umfeldsensorik ist die mindestens eine Sensoreinheit im vorderen und/oder im hinteren Fahrzeugbereich angeordnet. Vorzugsweise ist die mindestens eine Sensoreinheit Teil eines Parkassistenzssystems, so dass die Signale der mindestens einen Sensoreinheit von der Auswerte- und Steuereinheit bei Bedarf für ein Abstandswarnsystem ausgewertet werden können, d.h. die Signale können während eines Einparkvorgangs zur Ermittlung eines Abstands zu einem Hindernis ausgewertet werden.
    •
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Umfeldsensorik.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung von Signalen der Umfeldsensorik gemäß 1.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Objekterkennung für ein Fahrzeug.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umfeldsensorik 25 für ein Fahrzeug 1 vier in einem vorderen Fahrzeugbereich angeordnete Sensoreinheiten 20, 22, 24, 26, welche jeweils mindestens einen Ultraschallsensor umfassen, welcher fortlaufend Schallimpulse 40 aussendet, deren von einem Objekt 30 reflektierten Echosignale 42, 44 empfängt und in elektrische Signale umwandelt, welche von einer Auswerte- und Steuereinheit 10 zur Klassifizierung des erkannten Objekts 30 ausgewertet werden. In Abhängigkeit von der Klassifizierung des erkannten Objekts 30 erzeugt die Auswerte- und Steuereinheit 10 Klassifizierungssignale und leitet diese an entsprechende Schutzsysteme 12, 14 im Fahrzeug 1 weiter.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist empfängt jede der Sensoreinheiten 20, 22, 24, 26 direkte Reflektionssignale 42 der eigenen ausgesendeten Schallimpulse 40 und Kreuzreflektionssignale 44 von Schallimpulsen 40, welche von mindestens einer anderen Sensoreinheit 20, 22, 24, 26 ausgesendet werden. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 wertet Art und/oder Intensität und/oder Muster der reflektierten Echosignale 42, 44 zur Erzeugung von Merkmalen aus, welche zur Klassifizierung des Objekts 30 geeignet sind. Störende Einflüsse durch Übersprechen 46 zwischen den Sensoreinheiten 20, 22, 24, 26 werden durch geeignete Maßnahmen und Mittel kompensiert. Die Merkmale betreffen beispielsweise die Härte und/oder die Abmessungen des erkannten Objekts 30. So reflektiert beispielsweise ein hartes Objekt 30, wie z.B. eine Wand, ein Pfahl, ein anderes Fahrzeug usw. die ausgesendeten Schallimpulse 40 sehr gut, so dass die direkt reflektierten Echosignale 42 und Kreuzechosignale 44 eine hohe Intensität aufweisen, während schallweiche Oberflächen wie Schaumstoffe oder Textilien nur ein schwaches Echo zurückwerfen, d.h. die direkt reflektierten Echosignale 42 und Kreuzechosignale 44 weisen eine schwache Intensität auf, so dass bei entsprechend erkannten Merkmalen aus Objektabmessungen, Intensitätsverteilung, Intensitätsverlauf usw. das Objekt 30 als Fußgänger klassifiziert werden kann. Wenn die Auswerte- und Steuereinheit 10 das Objekt 30 als Fußgänger klassifiziert, dann wird ein erstes Klassifizierungssignal an ein Fußgängerschutzsystem 12 übertragen. Wird das erkannte Objekt 30 von der Auswerte- und Steuereinheit 10 als ein für den Insassen gefährliches Objekt klassifiziert, dann wird ein zweites Klassifizierungssignal an ein Insassenschutzsystem 14 übertragen. Zusätzlich wertet die Auswerte- und Steuereinheit 10 bei Bedarf die Signale der Sensoreinheiten 20, 22, 24, 26 für ein Abstandswarnsystem 16 aus, so dass während eines Einparkvorgangs der Abstand zu einem Hindernis ermittelt werden kann.
  • Wie aus 3 ersichtlich ist, werden zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Objekterkennung für ein Fahrzeug 1 im Block 100 von den Sensoreinheiten 20, 22, 24, 26 fortlaufend Schallimpulse 40 ausgesendet. Gemäß Block 200 werden die ausgesendeten Schallimpulse 40 vom Objekt 30 in Abhängigkeit von den entsprechenden Objekteigenschaften, wie Härte und Abmessungen, als Echosignale 42, 44 reflektiert. Im Block 300 werden die reflektierten Echosignale 42, 44 von den Sensoreinheiten 20, 22, 24, 26 empfangen und im Block 400 von der Auswerte- und Steuereinheit zur Klassifizierung des erkannten Objekts 30 ausgewertet. Die reflektierten Echosignale 42, 44 werden nach Art und/oder Intensität und/oder Muster zur Erzeugung von Merkmalen ausgewertet, welche zur Klassifizierung des Objekts 30 geeignet sind und vorzugsweise Objekthärte und/oder Objektabmessungen betreffen. Im Block 500 wird das erkannte Objekt 30 gemäß den erzeugten Merkmalen klassifiziert und in Abhängigkeit von der Klassifizierung des Objekts werden Klassifizierungssignale erzeugt, welche im Block 600 an entsprechende Schutzsysteme 12, 14 im Fahrzeug 1 ausgegeben werden.
  • Wie oben bereits ausgeführt ist, wird ein erstes Klassifizierungssignal beispielsweise an das Fußgängerschutzsystem 12 übertragen, wenn das klassifizierte Objekt 30 einen Fußgänger repräsentiert. Ein zweites Klassifizierungssignal wird beispielsweise an das Insassenschutzsystem 14 übertragen, wenn das klassifizierte Objekt 30 ein für den Insassen gefährliches Objekt 30 repräsentiert.

Claims (10)

  1. Sensorik für ein Fahrzeug (1) mit mindestens einer am Fahrzeug (1) angeordneten Sensoreinheit (20, 22, 24, 26), deren Sensordaten von einer Auswerte- und Steuereinheit (10) zur Objekterkennung auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) mindestens einen Ultraschallsensor umfasst, welcher fortlaufend Schallimpulse (40) aussendet, deren von einem Objekt (30) reflektierten Echosignale (42, 44) empfängt und in elektrische Signale umwandelt, welche von der Auswerte- und Steuereinheit (10) zur Klassifizierung des erkannten Objekts (30) auswertbar sind, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (10) in Abhängigkeit von der Klassifizierung des erkannten Objekts (30) Klassifizierungssignale erzeugt und an entsprechende Schutzsysteme (12, 14) im Fahrzeug (1) weiterleitet.
  2. Sensorik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (10) Art und/oder Intensität und/oder Muster der reflektierten Echosignale (42, 44) zur Erzeugung von Merkmalen auswertet, welche zur Klassifizierung des Objekts (30) geeignet sind und vorzugsweise eine Objekthärte und/oder Objektstruktur und/oder Objektoberfläche und/oder Objektabmessungen betreffen.
  3. Sensorik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) direkte Reflektionssignale (42) der eigenen Schallimpulse (40) und Kreuzreflektionssignale (44) von Schallimpulsen empfängt und auswertet, welche von mindestens einer anderen Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) aussendbar sind.
  4. Sensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Klassifizierungssignal an ein Fußgängerschutzsystem (12) übertragbar ist, wenn das klassifizierte Objekt (30) einen Fußgänger repräsentiert.
  5. Sensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Klassifizierungssignal an ein Insassenschutzsystem (14) übertragbar ist, wenn das klassifizierte Objekt (30) ein für den Insassen gefährliches Objekt (30) repräsentiert.
  6. Sensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) im vorderen und/oder im hinteren Fahrzeugbereich angeordnet ist.
  7. Sensorik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der mindestens eine Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) von der Auswerte- und Steuereinheit (30) bei Bedarf für ein Abstandswarnsystem (16) auswertbar sind.
  8. Verfahren zur Objekterkennung für ein Fahrzeug (1), welches Sensordaten von mindestens einer am Fahrzeug (1) angeordneten Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sensoreinheit (20, 22, 24, 26) mindestens einen Ultraschallsensor umfasst, welcher fortlaufend Schallimpulse (40) aussendet, deren von einem Objekt (30) reflektierten Echosignale (42, 44) empfängt und in elektrische Signale umwandelt, welche zur Klassifizierung des erkannten Objekts (30) ausgewertet werden, wobei in Abhängigkeit von der Klassifizierung des erkannten Objekts (30) Klassifizierungssignale erzeugt und an entsprechende Schutzsysteme (12, 14) im Fahrzeug (1) ausgegeben werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Art und/oder Intensität und/oder Muster der reflektierten Echosignale (42, 44) zur Erzeugung von Merkmalen ausgewertet werden, welche zur Klassifizierung des Objekts (30) geeignet sind und vorzugsweise Objekthärte und/oder Objektstruktur und/oder Objektoberfläche und/oder Objektabmessungen betreffen.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Klassifizierungssignal an ein Fußgängerschutzsystem (12) übertragen wird, wenn das klassifizierte Objekt (30) einen Fußgänger repräsentiert und/oder ein zweites Klassifizierungssignal an ein Insassenschutzsystem (14) übertragen wird, wenn das klassifizierte Objekt (30) ein für den Insassen gefährliches Objekt (30) repräsentiert.
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