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DE102019200422A1 - Method for estimating the position of an object with respect to a distance sensor of a motor vehicle - Google Patents

Method for estimating the position of an object with respect to a distance sensor of a motor vehicle Download PDF

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DE102019200422A1
DE102019200422A1 DE102019200422.9A DE102019200422A DE102019200422A1 DE 102019200422 A1 DE102019200422 A1 DE 102019200422A1 DE 102019200422 A DE102019200422 A DE 102019200422A DE 102019200422 A1 DE102019200422 A1 DE 102019200422A1
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DE
Germany
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time
distance
receiver
signal
distance sensor
Prior art date
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Pending
Application number
DE102019200422.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Christoph Brückner
Bernd Herthan
Manfred Stenzel
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.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (36) zum Schätzen der Position eines Objekts (8) bezüglich eines Abstandssensors (6) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Sender (10) und einen ersten Empfänger (14) sowie einen zweiten Empfänger (16) aufweist, die in einem ersten Abstand (56) auf einer ersten Geraden (54) angeordnet sind. Mittels des Senders (10) wird an einem Sendezeitpunkt (26) ein Signal (12) ausgesandt. Mittels des ersten Empfängers (14) wird ein erstes Empfangssignal (20) zu einem ersten Zeitpunkt (28) empfangen, und mittels des zweiten Empfängers (16) wird ein zweites Empfangssignal (22) zu einem zweiten Zeitpunkt (30) empfangen. Als Abstand (44) des Objekts (8) zu dem Abstandssensor (6) wird die Hälfte des Produkts (52) aus der Signalgeschwindigkeit (50) und der Zeitdifferenz (48) zwischen dem ersten Zeitpunkt (28) und dem Sendezeitpunkt (26) herangezogen. Als erster Raumwinkel (46) bezüglich der ersten Geraden (54) wird der Arcus-Kosinus aus dem Quotienten aus dem Produkt aus der Signalgeschwindigkeit (50) und der Zeitdifferenz (48) zwischen dem zweiten Zeitpunkt (30) und dem ersten Zeitpunkt (28) sowie dem ersten Abstand (56) herangezogen. Die Erfindung betrifft ferner einen Abstandssensor (6) eines Kraftfahrzeugs (2).

Figure DE102019200422A1_0000
The invention relates to a method (36) for estimating the position of an object (8) with respect to a distance sensor (6) of a motor vehicle (2), which has a transmitter (10) and a first receiver (14) and a second receiver (16) which are arranged at a first distance (56) on a first straight line (54). By means of the transmitter (10), a signal (12) is transmitted at a transmission time (26). A first receive signal (20) is received by means of the first receiver (14) at a first point in time (28), and a second receive signal (22) is received by means of the second receiver (16) at a second point in time (30). Half of the product (52) from the signal speed (50) and the time difference (48) between the first time (28) and the transmission time (26) is used as the distance (44) between the object (8) and the distance sensor (6) . The first solid angle (46) with respect to the first straight line (54) is the arc cosine from the quotient of the product of the signal speed (50) and the time difference (48) between the second point in time (30) and the first point in time (28) and the first distance (56). The invention further relates to a distance sensor (6) of a motor vehicle (2).
Figure DE102019200422A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen der Position eines Objekts bezüglich eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs. Der Abstandssensor weist einen Sender sowie zwei Empfänger auf. Ferner betrifft die Erfindung einen Abstandssensor eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for estimating the position of an object with respect to a distance sensor of a motor vehicle. The distance sensor has a transmitter and two receivers. The invention further relates to a distance sensor of a motor vehicle.

Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise Abstandssensoren auf, mittels derer eine Annäherung an ein Objekt erfasst wird. Mittels eines derartigen Abstandssensors wird beispielsweise bei einer Öffnung einer Seitentür sichergestellt, dass diese nicht gegen eine Bordsteinkante oder dergleichen verbracht wird. Auch beim Einparken des Kraftfahrzeugs oder Rangieren in vergleichsweise beengten Umgebungen wird ein derartiger Abstandssensor herangezogen, sodass der Abstand des Kraftfahrzeugs zu etwaigen Objekten, wie weiteren Kraftfahrzeugen, vergleichsweise sicher bestimmt werden kann.Motor vehicles usually have distance sensors, by means of which an approach to an object is detected. Such a distance sensor ensures, for example, when opening a side door that it is not brought against a curb or the like. Such a distance sensor is also used when parking the motor vehicle or maneuvering in comparatively narrow surroundings, so that the distance of the motor vehicle from any objects, such as other motor vehicles, can be determined relatively reliably.

Derartige Abstandssensoren verwenden beispielsweise Kameras, und das Objekt wird mittels Auswertung eines Kamerabildes erfasst. Hierbei ist meist eine vergleichsweise rechenintensive Überprüfung der Bilder erforderlich, weswegen Herstellungskosten erhöht sind. Auch ist bei vergleichsweise schlechten Sichtbedingungen eine Funktion des Abstandssensors eingeschränkt. Eine Alternative hierzu ist die Verwendung eines Senders und mehrerer Empfänger. Mittels des Senders werden elektromagnetische Wellen, beispielsweise Radarwellen, oder Ultraschallwellen ausgesandt, die an dem etwaigen Objekt gestreut und/oder reflektiert werden. Die zurückreflektierten Wellen werden mittels der geeigneten Empfänger erfasst. Anhand einer Laufzeit zwischen dem Aussenden und dem Empfangen der Wellen oder einer etwaigen Änderungen der Signalform aufgrund der Laufzeit, wird der Abstand des Objekts zu jedem der Empfänger bestimmt. Mittels Triangulation oder Trilateration wird anschließend die genaue Position des Objekts bezüglich sämtlicher Empfänger bestimmt.Such distance sensors use cameras, for example, and the object is captured by evaluating a camera image. This usually requires a computationally intensive review of the images, which is why manufacturing costs are increased. The function of the distance sensor is also restricted in comparatively poor visibility conditions. An alternative to this is to use one transmitter and several receivers. The transmitter emits electromagnetic waves, for example radar waves, or ultrasound waves that are scattered and / or reflected on the object, if any. The retroreflected waves are recorded using the appropriate receiver. The distance between the object and each of the receivers is determined on the basis of a transit time between the transmission and reception of the waves or any changes in the signal shape due to the transit time. The exact position of the object with respect to all recipients is then determined by means of triangulation or trilateration.

Zur exakten Bestimmung der Position des Objekts sind die genaue Position der einzelnen Empfänger bezüglich des Senders sowie zusätzlich die Position der einzelnen Empfänger zueinander zu berücksichtigen. Folglich muss deren Position zueinander vergleichsweise genau bestimmt werden, und für jeden einzelnen Kraftfahrzeugtyp oder bei einer Änderung der Position eines der Empfänger ist eine neue Kalibrierung des Abstandssensors erforderlich.For the exact determination of the position of the object, the exact position of the individual receivers with respect to the transmitter and also the position of the individual receivers relative to one another must be taken into account. Consequently, their position relative to one another must be determined comparatively precisely, and a new calibration of the distance sensor is required for each individual motor vehicle type or if the position of one of the receivers changes.

Auch ist bei der Triangulation bzw. Trilateration eine Anzahl an Rechenschritten erforderlich, die jeweils zumindest eines der vorhergehenden Rechenergebnisse benötigen. Somit ist ein zeitlicher Aufwand erhöht. Da die Position des Objekts jedoch vergleichsweise schnell bestimmt werden soll und/oder sich dessen Position während des Betriebs ändern kann, ist eine vergleichsweise leistungsstarke Hardware zur Bestimmung der Position des Objekts erforderlich, was Herstellungskosten erhöht. Ferner liegt nach Abschluss der Triangulation bzw. Trilateration die Position des Objekts bezüglich des Abstandssensors in Kugelkoordinaten vor. Zur Erhöhung eines Komforts für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs ist eine Überführung in eine kartesische Darstellung erforderlich, was weitere Rechenschritte erfordert.The triangulation or trilateration also requires a number of calculation steps, each of which requires at least one of the preceding calculation results. This increases the time required. However, since the position of the object is to be determined comparatively quickly and / or its position can change during operation, comparatively powerful hardware is required to determine the position of the object, which increases manufacturing costs. Furthermore, after the triangulation or trilateration is complete, the position of the object with respect to the distance sensor is in spherical coordinates. In order to increase comfort for a user of the motor vehicle, a conversion to a Cartesian representation is required, which requires further calculation steps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zum Schätzen der Position eines Objekts bezüglich eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs und einen besonders geeigneten Abstandssensor eines Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei insbesondere eine Komplexität und/oder eine Anzahl an Rechenschritten verringert ist, und/oder wobei zweckmäßigerweise Herstellungskosten reduziert sind.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable method for estimating the position of an object with respect to a distance sensor of a motor vehicle and a particularly suitable distance sensor of a motor vehicle, in particular reducing complexity and / or a number of calculation steps, and / or expediently Manufacturing costs are reduced.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Abstandssensors durch die Merkmale des Anspruchs 5 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.With regard to the method, this object is achieved according to the invention by the features of claim 1 and with respect to the distance sensor by the features of claim 5. Advantageous further developments and refinements are the subject of the respective subclaims.

Das Verfahren dient dem Schätzen der Position eines Objekts bezüglich eines Abstandssensors eines Kraftfahrzeugs. Das Verfahren wird vorzugsweise mittels des Abstandssensors durchgeführt und dieser ist somit zumindest teilweise gemäß des Verfahrens betrieben. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und zweckmäßigerweise unabhängig von einem bestimmten Fahrweg bewegbar. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus. Besonders bevorzugt jedoch ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw).The method is used to estimate the position of an object with respect to a distance sensor of a motor vehicle. The method is preferably carried out by means of the distance sensor and this is therefore operated at least partially according to the method. The motor vehicle is, in particular, land-bound and expediently movable independently of a certain route. The motor vehicle is, for example, a commercial vehicle, such as a truck (truck) or bus. However, the motor vehicle is particularly preferably a passenger car (passenger car).

Der Abstandssensor dient zweckmäßigerweise der Überwachung eines Überwachungsbereichs und dem Schließen auf ein Objekt im Überwachungsbereich, also insbesondere der Überwachung auf das Vorhandensein des Objekts in dem Überwachungsbereich. Das Objekt ist beispielsweise stationär oder beweglich. Der Überwachungsbereich ist beispielsweise bei Fertigung definiert, und weist beispielsweise in bestimmte Ausdehnung auf, insbesondere 1 m, 2 m oder 5 m. Alternativ hierzu ist der Überwachungsbereich anhand der physikalischen Gegebenheiten und/oder eine Leistungsfähigkeit des Abstandssensors vorgegeben.The distance sensor expediently serves to monitor a monitoring area and to infer an object in the monitoring area, that is to say in particular to monitor the presence of the object in the monitoring area. The object is stationary or movable, for example. The monitoring area is defined, for example, during production and has, for example, a certain extent, in particular 1 m, 2 m or 5 m. As an alternative to this, the monitoring area is predetermined on the basis of the physical conditions and / or a performance of the distance sensor.

Der Überwachungsbereich befindet sich beispielsweise innerhalb des Kraftfahrzeugs, sodass ein Innenraum des Kraftfahrzeugs mittels des Abstandssensors überwacht wird. Hierbei wird beispielsweise ein Nutzer innerhalb des Kraftfahrzeugs mittels des Abstandssensors erfasst. Besonders bevorzugt jedoch befindet sich der Überwachungsbereich außerhalb des Kraftfahrzeugs, also in einem Umfeld des Kraftfahrzeugs. Insbesondere ist der Überwachungsbereich deckungsgleich mit einem Verstellbereich oder steht um diesen zweckmäßigerweise um einen bestimmten Abstand über, beispielsweise zwischen 10 cm und 20 cm. Der Verstellbereich wird hierbei mittels eines Verstellteils durchfahren oder ist mittels dessen durchfahrbar. Das Verstellteil ist beispielsweise eine Tür, wie eine Seitentür oder eine Heckklappe. Insbesondere ist das Verstellteil elektromotorisch angetrieben.The monitoring area is located, for example, inside the motor vehicle, so that an interior of the motor vehicle is monitored by means of the distance sensor. Here will For example, a user inside the motor vehicle is detected by means of the distance sensor. However, the monitoring area is particularly preferably located outside the motor vehicle, that is to say in an environment of the motor vehicle. In particular, the monitoring area is congruent with an adjustment area or is expediently around this by a certain distance, for example between 10 cm and 20 cm. The adjustment range is traversed by means of an adjustment part or can be traversed by means of the adjustment part. The adjustment part is, for example, a door, such as a side door or a tailgate. In particular, the adjustment part is driven by an electric motor.

Besonders bevorzugt ist der Überwachungsbereich um das Kraftfahrzeug gebildet, und ist beispielsweise in einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs bis zu 1 m von diesem entfernt. Mit anderen Worten wird der Bereich mit bis zu 1 m Abstand neben dem Kraftfahrzeug mittels des Abstandssensors überwacht. Besonders bevorzugt ist der Überwachungsbereich zumindest teilweise hinter dem Kraftfahrzeug angeordnet und weist beispielsweise eine Ausdehnung von bis zu 5 m oder zumindest bis zu 2 m oder geeigneterweise zumindest bis zu 1 m auf. Somit wird bei einem Rangieren des Kraftfahrzeugs ein etwaiges, sich in einem Heckbereich befindendes Objekt mittels des Abstandssensors erfasst. Geeigneterweise wird in Abhängigkeit hiervon ein Fahrer des Kraftfahrzeugs gewarnt. Alternativ oder in Kombination hierzu wird mittels des Abstandssensors ein Frontbereich des Kraftfahrzeugs überwacht, insbesondere bei einem Parkmanöver. Hierbei ist der maximale Abstand des zu erfassenden Objekts, also der maximale Abstand des Überwachungsbereichs zu dem Kraftfahrzeug insbesondere kleiner oder gleich 5 m, 3 m, 2 m oder 1 m. Zum Beispiel wird der Abstandssensor aktiviert und folglich betätigt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kleiner als eine bestimmte Geschwindigkeit ist, zum Beispiel 10 km/h.The monitoring area is particularly preferably formed around the motor vehicle and is, for example, in a side region of the motor vehicle up to 1 m away from it. In other words, the area with a distance of up to 1 m next to the motor vehicle is monitored by means of the distance sensor. The monitoring area is particularly preferably arranged at least partially behind the motor vehicle and has, for example, an extent of up to 5 m or at least up to 2 m or suitably at least up to 1 m. Thus, when maneuvering the motor vehicle, any object located in a rear area is detected by means of the distance sensor. Depending on this, a driver of the motor vehicle is suitably warned. Alternatively or in combination with this, a front area of the motor vehicle is monitored by means of the distance sensor, in particular during a parking maneuver. Here, the maximum distance of the object to be detected, that is the maximum distance of the monitoring area from the motor vehicle, is in particular less than or equal to 5 m, 3 m, 2 m or 1 m. For example, the distance sensor is activated and consequently actuated when the speed of the motor vehicle is less than a certain speed, for example 10 km / h.

In einer weiteren Alternative hierzu reichte der Überwachungsbereich beispielsweise bis zu 500 m, 400 m, 300 m, 200 m, 100 m, 80 m oder 50 m vor das Kraftfahrzeug. Geeigneterweise wird der Abstandssensor verwendet, um einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug zu folgen, beispielsweise bei einer automatischen Abstandsregelanlage. In einer weiteren Alternative hierzu wird mittels des Abstandssensors auf eine Kollision des Kraftfahrzeugs überwacht. Somit sind wird der Abstandssensor bei vergleichsweise hohen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs herangezogen, zumindest jedoch in die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs die größer als 30km/h ist. Beispielsweise wird hierbei der Überwachungsbereich abhängig von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs eingestellt.In a further alternative to this, the monitoring area reached, for example, up to 500 m, 400 m, 300 m, 200 m, 100 m, 80 m or 50 m in front of the motor vehicle. The distance sensor is suitably used to follow a motor vehicle in front, for example in an automatic distance control system. In a further alternative to this, the distance sensor monitors for a collision of the motor vehicle. The distance sensor is thus used at a comparatively high speed of the motor vehicle, but at least in the speed of the motor vehicle which is greater than 30 km / h. For example, the monitoring area is set depending on a speed of the motor vehicle.

Der Abstandssensor weist einen Sender sowie einen ersten Empfänger als auch einen zweiten Empfänger auf. Der Sender dient dem Aussenden eines Signals. Die beiden Empfänger sind zum Empfangen des mittels des Senders ausgesandten Signals, das an dem Objekt reflektiert und/oder gestreut wurde, geeignet und insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Zweckmäßigerweise sind die beiden Empfänger zueinander baugleich, sodass Gleichteile verwendet werden können. Die beiden Empfänger sind auf einer ersten Geraden angeordnet, die somit mittels der beiden Empfänger bestimmt ist. Insbesondere ist die Gerade parallel zu einer Außenkontur des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Stoßfängers, im Bereich des Abstandssensors. Vorzugsweise ist die erste Gerade horizontal oder vertikal angeordnet. Der Abstand der beiden Empfänger zueinander ist gleich einem ersten Abstand. Der erste Abstand ist zweckmäßigerweise konstant und vorzugsweise zwischen 1 mm und 10 cm, zwischen 5 mm und 5 cm und beispielsweise im Wesentlichen gleich 1 cm. Zum Beispiel ist der erste Abstand auf das jeweilige Kraftfahrzeug angepasst. Zweckmäßigerweise ist der erste Abstand für einen bestimmten Typ von Kraftfahrzeug gleich. Zusammenfassend sind die beiden Empfänger in dem ersten Abstand auf der ersten Geraden angeordnet. Insbesondere sind die Empfänger derart bezüglich des Senders angeordnet, dass ein direktes Empfangen des mittels des Senders ausgesandten Signals nicht möglich ist. Beispielsweise befindet sich zwischen diesen eine Abschirmung.The distance sensor has a transmitter and a first receiver as well as a second receiver. The transmitter is used to send out a signal. The two receivers are suitable for receiving the signal emitted by the transmitter, which was reflected and / or scattered on the object, and in particular are provided and set up. The two receivers are expediently identical to one another, so that identical parts can be used. The two receivers are arranged on a first straight line, which is thus determined by means of the two receivers. In particular, the straight line is parallel to an outer contour of the motor vehicle, in particular a bumper, in the area of the distance sensor. The first straight line is preferably arranged horizontally or vertically. The distance between the two receivers is equal to a first distance. The first distance is expediently constant and preferably between 1 mm and 10 cm, between 5 mm and 5 cm and for example essentially equal to 1 cm. For example, the first distance is adapted to the particular motor vehicle. The first distance is expediently the same for a specific type of motor vehicle. In summary, the two receivers are arranged at the first distance on the first straight line. In particular, the receivers are arranged with respect to the transmitter such that direct reception of the signal transmitted by the transmitter is not possible. For example, there is a shield between them.

Das Verfahren sieht vor, dass mittels des Senders an einem Sendezeitpunkt ein Signal ausgesandt wird. Der Sendezeitpunkt ist beispielsweise in Abhängigkeit von einem externen Parameter bestimmt, zum Beispiel anhand einer Betätigung eines Schalters durch einen Benutzer oder bei Aktivierung einer bestimmten Funktion des Kraftfahrzeugs, beispielsweise bei der Aktivierung eines Verstellantriebs und/oder eines Rückwärtsgang des Kraftfahrzeugs. Das Signal wird zweckmäßigerweise nur zu dem Sendezeitpunkt ausgesandt. Mit anderen Worten wird zu dem Sendezeitpunkt das Aussenden des Signals gestartet, wobei das Signal vorzugsweise eine definierte zeitliche Länge aufweist. Im Anschluss hieran wird das Aussenden insbesondere beendet.The method provides that a signal is sent out by means of the transmitter at a time of transmission. The time of transmission is determined, for example, as a function of an external parameter, for example on the basis of an actuation of a switch by a user or upon activation of a specific function of the motor vehicle, for example upon activation of an adjustment drive and / or a reverse gear of the motor vehicle. The signal is expediently only sent out at the time of transmission. In other words, the transmission of the signal is started at the time of transmission, the signal preferably having a defined length in time. Subsequent to this, the sending is particularly stopped.

In einem weiteren Arbeitsschritt wird mittels des ersten Empfängers ein erstes Empfangssignal zu einem ersten Zeitpunkt empfangen, und mittels des zweiten Empfängers wird ein zweites Empfangssignals zu einem zweiten Zeitpunkt empfangen. Die beiden Empfangssignale sind aufgrund der Reflexion und/oder Streuungen des Signals an dem Objekt entstanden und werden mittels der beiden Empfänger jeweils empfangen. Die beiden Zeitpunkte unterscheiden sich insbesondere, und somit auch die beiden Empfangssignale. Zum Beispiel ist eine Intensität der Empfangssignale aufgrund einer Abschwächung im Vergleich zu dem Signal verringert. Zusammenfassend wird mittels der Empfänger das an dem Objekt reflektierten/gestreuten Signal als das jeweiligen Empfangssignal empfangen und somit erfasst.In a further step, a first receive signal is received at a first point in time by means of the first receiver, and a second receive signal is received at a second point in time by means of the second receiver. The two received signals have arisen due to the reflection and / or scattering of the signal on the object and are each received by the two receivers. The two points in time differ in particular, and thus also the two received signals. For example, an intensity of the received signals is due to an attenuation reduced compared to the signal. In summary, the receiver reflects and / or detects the signal reflected / scattered on the object as the respective received signal.

Zweckmäßigerweise wird nach Aussenden des Signals mittels der beiden Empfänger innerhalb eines jeweiligen Zeitfensters auf das Vorhandensein des jeweiligen Empfangssignals überwacht, sodass dieses empfangen werden kann. Insbesondere beginnt das jeweilige Zeitfenster mit Aussenden des Signals, sodass dieses nicht fälschlicherweise direkt erfasst werden kann. Vorzugsweise ist die Dauer des jeweiligen Zeitfensters begrenzt, und beispielsweise kleiner als 5 Sekunden, 2 Sekunden oder 1 Sekunde. Somit wird jeweils lediglich ein vergleichsweise geringer Zeitraum auf das Vorhandensein des Empfangssignals überwacht, sodass Hardwareanforderungen verringert sind.After the signal has been transmitted, the two receivers are expediently used to monitor the presence of the respective received signal within a respective time window, so that it can be received. In particular, the respective time window begins with the transmission of the signal, so that it cannot be incorrectly recorded directly. The duration of the respective time window is preferably limited, for example less than 5 seconds, 2 seconds or 1 second. Thus, only a comparatively short period of time is monitored for the presence of the received signal, so that hardware requirements are reduced.

Die Position des Objekts bezüglich des Abstandssensors ist anhand dessen Abstand sowie zumindest eines ersten Raumwinkels bestimmt. Mit anderen Worten werden insbesondere zunächst Kugelkoordinaten verwendet. Der erste Raumwinkel ist hierbei der Winkel, den eine weitere Gerade mit der ersten Geraden einschließt. Die weitere Gerade ist anhand des Objekts und zumindest eines der Empfänger definiert. Mit anderen Worten liegen der erste und/oder zweite Empfänger sowie das Objekt auf der weiteren Geraden. Der Abstand des Objekts zu dem Abstandssensor ist parallel zu der weiteren Geraden.The position of the object with respect to the distance sensor is determined on the basis of its distance and at least one first solid angle. In other words, spherical coordinates are used first of all. The first solid angle is the angle that another straight line includes with the first straight line. The further straight line is defined on the basis of the object and at least one of the receivers. In other words, the first and / or second receiver and the object lie on the further straight line. The distance of the object to the distance sensor is parallel to the further straight line.

Als Abstand des Objekts zu dem Abstandssensor wird die Hälfte des Produkts aus der Signalgeschwindigkeit, also der Geschwindigkeit des (gestreuten/reflektierten) Signals, und der Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Sendezeitpunkt herangezogen. Mit anderen Worten wird zunächst die Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Sendezeitpunkt, also die Laufzeit, die das Signal von dem Aussenden bis zu dem Empfangen mittels des ersten Empfängers benötigt, bestimmt. Zudem wird diese Zeitdifferenz mit der Signalgeschwindigkeit multipliziert, also der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Signals, also der Geschwindigkeit des Signals. Hierbei wird insbesondere eine etwaige Dispersion vernachlässigt, oder zumindest die Geschwindigkeit des schnellsten Teils des Signals wird als Signalgeschwindigkeit herangezogen. Somit wird geschätzt, dass sich das Objekt auf einem Kreisbogen bzw. einer Kugeloberfläche um den Abstandssensor, insbesondere um den ersten Empfänger, befindet, und nicht auf der Oberfläche einer Ellipse. Somit können vergleichsweise einfache Formeln herangezogen werden, was eine Anzahl an Rechenschritten verringert.Half of the product of the signal speed, that is the speed of the (scattered / reflected) signal, and the time difference between the first point in time and the time of transmission is used as the distance of the object to the distance sensor. In other words, the time difference between the first point in time and the transmission point in time, that is to say the transit time which the signal requires from being transmitted to being received by the first receiver, is first determined. In addition, this time difference is multiplied by the signal speed, that is to say the propagation speed of the signal, that is to say the speed of the signal. Any dispersion is neglected, or at least the speed of the fastest part of the signal is used as the signal speed. It is thus estimated that the object is located on an arc or a spherical surface around the distance sensor, in particular around the first receiver, and not on the surface of an ellipse. Comparatively simple formulas can thus be used, which reduces the number of calculation steps.

Zur Bestimmung des ersten Raumwinkels wird zunächst ein Quotient ermittelt, wobei der Quotient aus dem Produkt aus der Signalgeschwindigkeit und der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem ersten Zeitpunkt sowie dem erste Abstand verwendet wird. Zusammenfassend wird zunächst die Signalgeschwindigkeit mit der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem ersten Zeitpunkt multipliziert. Dieser Wert, also das Produkt, wird durch den ersten Abstand geteilt und somit der Quotient ermittelt. Der erste Raumwinkel ist der Arcus-Kosinus dieses Quotienten. Somit wird die Näherung herangezogen, dass das an dem Objekt reflektierte Signal im Wesentlichen eine ebene Front aufweist, weswegen vergleichsweise einfache Formeln verwendet werden können. Somit ist ein Hardwareaufwand reduziert, wobei dennoch innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeit die Schätzung der Position des Objekts ermöglicht ist.To determine the first solid angle, a quotient is first determined, the quotient of the product of the signal speed and the time difference between the second point in time and the first point in time and the first distance being used. In summary, the signal speed is first multiplied by the time difference between the second point in time and the first point in time. This value, i.e. the product, is divided by the first distance and thus the quotient is determined. The first solid angle is the arc cosine of this quotient. Thus, the approximation is used that the signal reflected on the object essentially has a flat front, which is why comparatively simple formulas can be used. This means that hardware expenditure is reduced, although the position of the object can be estimated within a comparatively short time.

Zusammenfassend erfolgt somit die Näherung unter der Annahme, dass das reflektierten/gestreuten Signal eine ebene Front aufweist, und dass sich das Objekt bezüglich des Abstandssensors auf einer Kreisbahn oder Kugeloberfläche befindet. Insbesondere aufgrund der Schätzung eine Abweichung der tatsächlichen Position des Objekts von der geschätzten geringer als 1 cm oder 0,5 cm. Aufgrund der verringerten Rechenschritte ist keine vergleichsweise kostenintensive Hardware erforderlich, die vergleichsweise viele Rechenoperationen in kurzer Zeitspanne durchführen kann. Somit sind aufgrund des Verfahrens Herstellungskosten reduziert.In summary, the approximation is based on the assumption that the reflected / scattered signal has a flat front and that the object is located on a circular path or spherical surface with respect to the distance sensor. In particular due to the estimate, a deviation of the actual position of the object from the estimated less than 1 cm or 0.5 cm. Due to the reduced computing steps, no comparatively expensive hardware is required, which can carry out comparatively many computing operations in a short period of time. Manufacturing costs are thus reduced due to the method.

Beispielsweise wird der Abstand des Objekts zu dem Abstandssensor und/oder der erste Raumwinkel direkt berechnet, insbesondere anhand der analytischen Funktionen. Alternativ hierzu wird ein Optimierungsverfahren herangezogen. Somit ist eine Einstellung auf unterschiedliche Kraftfahrzeuge oder Kraftfahrzeugtypen vereinfacht. Insbesondere erfolgt bei Durchführung einer Kalibrierung eine Hinterlegung der jeweiligen Parameter, zweckmäßigerweise des ersten Abstands und/oder der Signalgeschwindigkeit, sodass diese nicht speziell bestimmt werden müssen.For example, the distance of the object to the distance sensor and / or the first solid angle is calculated directly, in particular using the analytical functions. Alternatively, an optimization process is used. Adjustment to different motor vehicles or motor vehicle types is thus simplified. In particular, when performing a calibration, the respective parameters are stored, expediently the first distance and / or the signal speed, so that they do not have to be specifically determined.

Das Verfahren wird beispielsweise lediglich ein einziges Mal durchgeführt und insbesondere jedes Mal dann, wenn ein bestimmten Benutzeraktivität vorliegt. Alternativ hierzu wird das Verfahren zeitlich wiederholend durchgeführt, geeigneterweise in konstanten zeitlichen Abständen, wobei der zeitliche Abstand beispielsweise 1 Sekunde, 2 Sekunden oder 5 Sekunden ist. Das Verfahren wird vorzugsweise so lange wiederholt, solange eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, beispielsweise ein Rückwärtsgang des Kraftfahrzeugs eingelegt ist. Somit ist eine Sicherheit erhöht.The method is carried out, for example, only once and in particular each time there is a certain user activity. As an alternative to this, the method is carried out repetitively in time, suitably at constant time intervals, the time interval being, for example, 1 second, 2 seconds or 5 seconds. The method is preferably repeated as long as a certain condition is fulfilled, for example a reverse gear of the motor vehicle is engaged. Security is thus increased.

Beispielsweise wird als erste Empfänger stets der gleiche der beiden Empfänger herangezogen. Insbesondere wird als erste Empfänger derjenige der beiden Empfänger herangezogen, der den geringsten Abstand zu dem Sender aufweist. Sofern beispielsweise der Sender und einer der Empfänger als integrierte Baueinheit ausgebildet sind, ist insbesondere dieser Empfänger der erste Empfänger. Geeigneterweise wird als der erste Empfänger derjenige der beiden Empfänger herangezogen, bei dem der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt des Empfangs des Empfangssignals und dem Sendezeitpunkt am geringsten ist. Mit anderen Worten wird der erste Empfänger bei Empfangen der Empfangssignale jeweils neu bestimmt. Hierbei wird mittels der beiden Empfänger das jeweilige Empfangssignal zu einem jeweiligen Zeitpunkt empfangen und bei beiden Zeitpunkten zeitliche Abstand zu dem Sendezeitpunkt bestimmt. Das Empfangssignal, das den geringsten zeitlichen Abstand zu dem Sendezeitpunkt aufweist, also, wird als erstes Empfangssignals herangezogen. Derjenige der beiden Empfänger, mittels dessen das erste Empfangssignal empfangen wurde, wird als erster Empfänger herangezogen. Somit wird der Abstand des Objekts zu dem Abstandssensor eher zu gering geschätzt als die tatsächliche Position des Objekts ist. Folglich ist eine Sicherheit erhöht.For example, the first recipient is always the same of the two recipients used. In particular, the first receiver is the one of the two receivers that has the smallest distance from the transmitter. If, for example, the transmitter and one of the receivers are designed as an integrated unit, this receiver in particular is the first receiver. The first receiver is suitably the one of the two receivers in which the time interval between the time of reception of the received signal and the time of transmission is the smallest. In other words, the first receiver is redetermined each time the received signals are received. In this case, the respective received signal is received at a respective point in time by means of the two receivers and the time interval to the transmission point in time is determined at both points in time. The received signal, which has the smallest time interval from the time of transmission, that is, is used as the first received signal. The one of the two receivers by means of which the first received signal was received is used as the first receiver. Thus, the distance between the object and the distance sensor is estimated to be too small rather than the actual position of the object. As a result, security is increased.

Besonders bevorzugt weist der Abstandssensor einen dritten Empfänger auf, der zu dem ersten Empfänger in einem zweiten Abstand angeordnet ist. Der erste Empfänger und der dritte Empfänger sind auf einer gemeinsamen zweiten Geraden angeordnet. Beispielsweise ist die zweite Gerade parallel zur ersten Geraden. Besonders bevorzugt jedoch ist die zweite Gerade bezüglich der ersten Geraden geneigt, sodass mittels der beiden Geraden eine Ebene bestimmt ist. Vorzugsweise ist hierbei der Sender ebenfalls in der Ebene angeordnet.The distance sensor particularly preferably has a third receiver which is arranged at a second distance from the first receiver. The first receiver and the third receiver are arranged on a common second straight line. For example, the second straight line is parallel to the first straight line. However, the second straight line is particularly preferably inclined with respect to the first straight line, so that a plane is determined by means of the two straight lines. The transmitter is preferably also arranged in the plane.

Die Position des Objekts bezüglich des Abstandssensors wird mittels eines zweiten Raumwinkels eindeutig bestimmt. Hierbei ist der zweite Raumwinkel bezüglich der zweiten Geraden definiert. Mit anderen Worten ist die Position des Objekts bezüglich des Abstandssensors anhand der beiden Raumwinkel sowie des Abstands bestimmt, also anhand von Kugelkoordinaten.The position of the object with respect to the distance sensor is clearly determined using a second solid angle. The second solid angle is defined with respect to the second straight line. In other words, the position of the object with respect to the distance sensor is determined on the basis of the two solid angles and the distance, that is to say on the basis of spherical coordinates.

Der zweite Raumwinkel ist hierbei der Arcus-Kosinus aus den Quotienten aus dem Produkt aus der Signalgeschwindigkeit und der Zeitdifferenz zwischen dem dritten Zeitpunkt und dem ersten Zeitpunkt sowie dem zweiten Abstand. Mit anderen Worten wird zunächst das Produkt aus der Signalgeschwindigkeit und der Zeitdifferenz zwischen dem dritten Zeitpunkt sowie dem ersten Zeitpunkt bestimmt. Die Signalgeschwindigkeit ist hierbei zweckmäßigerweise die gleiche die auch bei dem Schätzen des ersten Raumwinkels herangezogen wird. Dieses Produkt wird durch den zweiten Abstand geteilt und als Quotient herangezogen. Im Anschluss wird der Arcus-Kosinus auf den Quotienten angewandt. Somit ist aufgrund des dritten Empfängers die Position des Objekts eindeutig geschätzt, was eine Sicherheit erhöht.The second solid angle is the arc cosine of the quotient of the product of the signal speed and the time difference between the third point in time and the first point in time and the second distance. In other words, the product of the signal speed and the time difference between the third point in time and the first point in time is first determined. The signal speed is expediently the same as that used when estimating the first solid angle. This product is divided by the second distance and used as the quotient. The arc cosine is then applied to the quotient. The position of the object is thus clearly estimated on the basis of the third receiver, which increases security.

Alternativ wird beispielsweise der zweite Raumwinkel anhand einer dritten Geraden bestimmt, wobei der zweite Empfänger und der dritte Empfänger auf der dritten Geraden liegen. Hierbei sind die jeweiligen Formeln entsprechend angepasst.Alternatively, for example, the second solid angle is determined on the basis of a third straight line, the second receiver and the third receiver lying on the third straight line. The respective formulas are adapted accordingly.

Vorzugsweise umfasst der Abstandssensor weitere Empfänger, die beispielsweise alle in einer gemeinsamen Ebene liegen. Auf diese Weise ist eine Berechnung weiter vereinfacht. Aufgrund der weiteren Empfänger sind eine Zuverlässigkeit und eine Sicherheit erhöht. Vorzugsweise ist der Abstand von jeweils benachbarten Empfängern konstant, oder diese weisen zumindest zu einem der jeweils benachbarten Empfänger den konstanten Abstand auf. Insbesondere ist der Abstand zwischen benachbarten Empfängern zwischen 1 mm und 5 cm. Auf diese Weise ist eine Sicherheit erhöht. Geeigneterweise wird der Raumwinkel des Objekts bezüglich jeweils einer Geraden bestimmt, die mittels des ersten Empfängers sowie dem jeweiligen Empfänger definiert ist. Hierbei wird als erste Empfänger zweckmäßigerweise derjenige herangezogen, bei dem der zeitliche Abstand zwischen dem Empfang des Empfangssignals und dem Sendezeitpunkt am geringsten ist. Somit ist es möglich, die Raumwinkel zeitlich parallel und unabhängig voneinander zu ermitteln, was eine Zeitdauer bis zum endgültigen Schätzen der Position des Objekts verringert und somit eine Sicherheit erhöht.The distance sensor preferably comprises further receivers, all of which lie, for example, in a common plane. In this way, a calculation is further simplified. Because of the additional receivers, reliability and security are increased. The distance from adjacent receivers is preferably constant, or these are at least at a constant distance from one of the adjacent receivers. In particular, the distance between adjacent receivers is between 1 mm and 5 cm. In this way, security is increased. The solid angle of the object is suitably determined with respect to a straight line, which is defined by means of the first receiver and the respective receiver. The first receiver is expediently the one in which the time interval between the reception of the received signal and the time of transmission is the smallest. It is thus possible to determine the solid angles in parallel and independently of one another in time, which reduces the time until the position of the object is finally estimated and thus increases security.

Das Signal ist zweckmäßigerweise eine Welle und beispielsweise mittels eines einzigen Peaks oder einer bestimmten, hiervon abweichenden Wellenform gebildet. Vorzugsweise erfolgt eine eindeutige Bestimmung der Wellenform. Somit ist es möglich, bei den Empfangssignalen zu überprüfen, ob diese anhand der Reflexion/Streuung des Signals zustande gekommen sind, oder einen anderweitigen Ursprung haben. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Vorzugsweise werden die Empfangssignale hierfür mittels eines geeigneten Filters gefiltert, sodass lediglich Empfangssignale mit der entsprechenden Wellenform weiterverarbeitet werden, sodass lediglich anhand dieser der jeweilige Zeitpunkt bestimmt wird.The signal is expediently a wave and is formed, for example, by means of a single peak or a specific wave form that deviates therefrom. The waveform is preferably uniquely determined. It is thus possible to check whether the received signals are based on the reflection / scattering of the signal or whether they have another origin. Security is thus increased. For this purpose, the received signals are preferably filtered by means of a suitable filter, so that only received signals with the corresponding waveform are processed further, so that the respective point in time is only determined on the basis of this.

Die Welle ist beispielsweise eine Schallwelle, die vorzugsweise im Ultraschallbereich liegt. Somit wird der Nutzer durch den Betrieb des Senders nicht gestört. In einer weiteren Alternative hierzu werden bei Betrieb mittels des Senders elektromagnetische Wellen ausgesandt. Diese sind beispielsweise Licht, das vorzugsweise nicht im sichtbaren Bereich liegt. Geeigneterweise ist der Sender ein Laser oder umfasst zumindest einen Laser. Alternativ werden mittels des Senders Radarwellen oder Mikrowellen ausgesandt. Sofern bei Betrieb mittels des Senders elektromagnetische Wellen ausgesandt werden, können diese auch mittels der Empfänger empfangen werden. Sofern mittels des Senders jedoch Schallwellen ausgesandt werden, sind die Empfänger hierauf entsprechend angepasst.The wave is, for example, a sound wave, which is preferably in the ultrasound range. Thus, the user is not disturbed by the operation of the transmitter. In a further alternative to this, electromagnetic waves are emitted during operation by means of the transmitter. These are, for example, light that is preferably not in the visible range. The transmitter is suitably a laser or comprises at least one laser. Alternatively radar waves or microwaves are emitted by means of the transmitter. If electromagnetic waves are emitted during operation by means of the transmitter, these can also be received by means of the receiver. However, if sound waves are emitted by the transmitter, the receivers are adapted accordingly.

Vorzugsweise ist die Wellenlänge der verwendeten Wellen um ein Vielfaches kleiner als der Abstand des Abstandssensors zu dem Objekt und oder der Empfänger zueinander. Vorzugsweise ist die Wellenlänge kleiner als 1/100, 1/1.000, 1/10.000 oder 1/100.000 des jeweiligen Abstands. Auf diese Weise sind etwaige aufgrund der Schätzung vorhandene Ungenauigkeiten vergleichsweise gering, sodass die geschätzte Position des Objekts im Wesentlichen der tatsächlichen entspricht. Zusammenfassend ist der Abstand des Objekts zu dem Abstandssensor viel größer als die Wellenlänge des Signals, Somit sind aufgrund der Schätzung lediglich vergleichsweise geringe Ungenauigkeiten vorhanden, sodass auch weiterhin eine Sicherheit gegeben ist.The wavelength of the waves used is preferably many times smaller than the distance between the distance sensor and the object and / or the receiver. The wavelength is preferably less than 1/100, 1 / 1,000, 1 / 10,000 or 1 / 100,000 of the respective distance. In this way, any inaccuracies that are present due to the estimate are comparatively small, so that the estimated position of the object essentially corresponds to the actual one. In summary, the distance between the object and the distance sensor is much larger than the wavelength of the signal. Thus, based on the estimate, there are only comparatively minor inaccuracies, so that there is still certainty.

Der Abstandssensor ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und weist einen Sender sowie einen ersten Empfänger als auch einen zweiten Empfänger auf. Die beiden Empfänger sind in einem ersten Abstand zueinander auf einer ersten Geraden angeordnet. Mit anderen Worten ist die erste Gerade anhand der beiden Empfänger definiert. Insbesondere ist der Abstandssensor geeignet, vorzugsweise vorgesehen und eingerichtet, einen Überwachungsbereich auf die Anwesenheit eines Objekts zu überwachen. Mittels des Empfängers ist es möglich ein Signal auszusenden. Das Signal ist hierbei beispielsweise eine Schallwelle, wie eine Ultraschallwelle, oder eine elektromagnetische Welle. Insbesondere basiert der Abstandssensor auf Ultraschallwellen-, LIDAR- oder Radartechnik. Alternativ hierzu ist der Sender beispielsweise auf das Aussenden von Licht konfiguriert und abgestimmt. Die Empfänger sind geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, das mittels des Senders ausgesandte und an einem Objekt reflektierte/gestreute Signal zu empfangen. Geeigneterweise ist mittels des Senders kein direktes Senden des Signals zu dem jeweiligen Empfänger möglich. Insbesondere ist eine Abschirmung zwischen diesen vorhanden. Die Empfänger sind zweckmäßigerweise zueinander baugleich und vorzugsweise im Montagezustand zueinander beabstandet montiert.The distance sensor is part of a motor vehicle and has a transmitter and a first receiver as well as a second receiver. The two receivers are arranged at a first distance from one another on a first straight line. In other words, the first straight line is defined on the basis of the two receivers. In particular, the distance sensor is suitable, preferably provided and set up, for monitoring a monitoring area for the presence of an object. It is possible to send out a signal using the receiver. The signal here is, for example, a sound wave, such as an ultrasound wave, or an electromagnetic wave. In particular, the distance sensor is based on ultrasonic wave, LIDAR or radar technology. Alternatively, the transmitter is configured and tuned to emit light, for example. The receivers are suitable, in particular provided and set up, for receiving the signal emitted by the transmitter and reflected / scattered on an object. Suitably, the transmitter cannot send the signal directly to the respective receiver. In particular, there is a shield between them. The receivers are expediently identical to one another and are preferably mounted at a distance from one another in the installed state.

Der Abstandssensor ist gemäß einem Verfahren zum Schätzen der Position eines Objekts bezüglich des Abstandssensors betrieben. Zumindest wird dieses Verfahren bei Betrieb mittels des Abstandssensors durchgeführt. Insbesondere weist der Abstandssensor eine Steuereinheit auf, die geeignet, zweckmäßigerweise vorgesehen und eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Hierfür ist die Steuereinheit bevorzugt signaltechnisch mit dem Sender und/oder den Empfängern gekoppelt. Die Steuereinheit umfasst beispielsweise einen Mikrochip, der zum Beispiel programmierbar ist. Alternativ hierzu ist die Steuereinheit zumindest teilweise mittels eines anwenderspezifischen Schaltkreises (ASIC) gebildet.The distance sensor is operated according to a method for estimating the position of an object with respect to the distance sensor. At least this method is carried out during operation by means of the distance sensor. In particular, the distance sensor has a control unit which is suitable, expediently provided and set up to carry out the method. For this purpose, the control unit is preferably coupled to the transmitter and / or the receivers in terms of signal technology. The control unit includes, for example, a microchip that is programmable, for example. As an alternative to this, the control unit is at least partially formed by means of a user-specific circuit (ASIC).

Das Verfahren sieht vor, dass mittels des Senders zu einem Sendezeitpunkt ein Signal ausgesandt wird. Mittels des ersten Empfängers wird ein erstes Empfangssignal zu einem ersten Zeitpunkt empfangen, und mittels des zweiten Empfängers wird ein zweites Empfangssignal zu einem zweiten Zeitpunkt empfangen. Die beiden Empfangssignals sind hierbei jeweils aufgrund eines Reflektiere/Streuens des Signals an dem Objekt entstanden. Als Abstand des Objekts zu dem Abstandssensor wird die Hälfte des Produkts aus der Signalgeschwindigkeit und der Zeitdifferenz zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Sendezeitpunkt herangezogen. Als erster Raumwinkel des Objekts bezüglich der ersten Geraden wird der Arcus-Kosinus aus dem Quotienten aus dem Produkt aus der Signalgeschwindigkeit und der Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem ersten Zeitpunkt sowie dem ersten Abstand herangezogen. Somit sind vergleichsweise wenige Rechenschritte zum Schätzen der Position des Objekts erforderlich, weswegen eine vergleichsweise kostengünstige Hardware herangezogen werden kann.The method provides that a signal is transmitted by means of the transmitter at a time of transmission. A first reception signal is received at a first time by means of the first receiver, and a second reception signal is received at a second time by means of the second receiver. The two received signals each originated from reflecting / scattering the signal on the object. Half of the product of the signal speed and the time difference between the first point in time and the time of transmission is used as the distance between the object and the distance sensor. The first solid angle of the object with respect to the first straight line is the arc cosine from the quotient of the product of the signal speed and the time difference between the second point in time and the first point in time and the first distance. This means that comparatively few calculation steps are required to estimate the position of the object, which is why comparatively inexpensive hardware can be used.

Beispielsweise sind der Sender und/oder der erste Empfänger und/oder der zweite Empfänger auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet. Somit sind diese zueinander stabilisiert, was eine Robustheit erhöht. Zudem ist es möglich, diese als gemeinsame Baueinheit an dem Kraftfahrzeug zu montieren, was die Herstellung vereinfacht. Vorzugsweise ist die etwaige Steuereinheit ebenfalls an der Leiterplatte angebunden oder zumindest teilweise mittels dieser realisiert.For example, the transmitter and / or the first receiver and / or the second receiver are arranged on a common printed circuit board. Thus, they are stabilized to each other, which increases robustness. In addition, it is possible to mount this as a common structural unit on the motor vehicle, which simplifies production. The control unit, if any, is preferably also connected to the printed circuit board or at least partially realized by means of the latter.

Vorzugsweise umfasst der Abstandssensor einen dritten Empfänger, der beispielsweise an der etwaigen Leiterplatte angebunden ist. Der dritte Empfänger und der erste Empfänger sind auf einer zweiten Geraden angeordnet, wobei der Abstand des dritten Empfängers zu dem ersten Empfänger gleich einem zweiten Abstand ist. Der zweite Abstand ist beispielsweise zwischen 1 mm und 5 cm. Mittels der drei Empfänger ist es möglich, zwei unterschiedliche Raumwinkel zu bestimmen und somit die Position des Objekts bezüglich des Abstandssensors genau zu schätzen. Somit ist eine Sicherheit erhöht. Vorzugsweise weist der Abstandssensor weitere Empfänger auf, die geeigneterweise alle in einer einzigen Ebene angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind sämtliche Empfänger an der etwaigen Leiterplatte angebunden, was eine Montage vereinfacht. Beispielsweise ist der Sender ebenfalls in der gleichen Ebene angeordnet. Somit ist ein Schätzen der Position des Objekts weiter vereinfacht.The distance sensor preferably comprises a third receiver, which is connected, for example, to the circuit board, if any. The third receiver and the first receiver are arranged on a second straight line, the distance between the third receiver and the first receiver being equal to a second distance. The second distance is, for example, between 1 mm and 5 cm. Using the three receivers, it is possible to determine two different solid angles and thus accurately estimate the position of the object with respect to the distance sensor. Security is thus increased. The distance sensor preferably has further receivers, which are all suitably arranged in a single plane. All receivers are expediently connected to the circuit board, which simplifies assembly. For example, the transmitter is also on the same level arranged. Thus, estimating the position of the object is further simplified.

Beispielsweise sind die beiden Geraden zueinander parallel. Besonders bevorzugt jedoch sind die beiden Geraden zueinander geneigt. Vorzugsweise ist hierbei zwischen den beiden Geraden ein rechter Winkel gebildet. Mit anderen Worten beträgt der Winkel 90°, wobei insbesondere eine Abweichung von 10° 5°, 2° oder 0° vorhanden ist. Aufgrund des rechten Winkels ist ein vergleichsweise eindeutiges Schätzen der Position des Objekts bezüglich des Abstandssensors ermöglicht, wobei die Ausdehnung des Abstandssensors, also dessen bauliche Größe, vergleichsweise gering sein kann. Zudem ist eine Herstellung vereinfacht. Ferner ist eine vergleichsweise einfache Umrechnung der Kugelkoordinaten in kartesische Koordinaten ermöglicht. So ist insbesondere eine Transformation der einzelnen Winkel vergleichsweise einfach oder nicht erforderlich. Insbesondere befindet sich hierbei der Sender auf einer Geraden, die mittels des zweiten und dritten Empfängers definiert ist. Alternativ hierzu ist der Sender von den Empfängern beabstandet und beispielsweise beliebig bezüglich dieser positioniert. In einer weiteren Alternative ist mittels des Senders sowie der drei Empfänger einer Rechteckstruktur beschrieben. Somit ist ein vergleichsweise kompakter Abstandssensor bereitgestellt, wobei dennoch eine vergleichsweise effektive Abschirmung dieser zueinander möglich ist. Mit anderen Worten ist es vermieden, dass mittels der Empfänger direkt das Signal erfasst wird.For example, the two straight lines are parallel to each other. However, the two straight lines are particularly preferably inclined to one another. A right angle is preferably formed here between the two straight lines. In other words, the angle is 90 °, in particular a deviation of 10 °, 5 °, 2 ° or 0 ° is present. Due to the right angle, a comparatively unambiguous estimation of the position of the object with respect to the distance sensor is made possible, wherein the extension of the distance sensor, that is to say its structural size, can be comparatively small. Manufacturing is also simplified. Furthermore, a comparatively simple conversion of the spherical coordinates into Cartesian coordinates is made possible. In particular, a transformation of the individual angles is comparatively simple or not necessary. In particular, the transmitter is located on a straight line defined by the second and third receivers. As an alternative to this, the transmitter is spaced from the receivers and, for example, positioned arbitrarily with respect to them. In a further alternative, a rectangular structure is described by means of the transmitter and the three receivers. A comparatively compact distance sensor is thus provided, although a comparatively effective shielding of one another is still possible. In other words, it is avoided that the signal is detected directly by means of the receiver.

Beispielsweise unterscheiden sich die beiden Abstände zueinander. Bevorzugt jedoch ist der erste Abstand gleich dem zweiten Abstand, wobei vorzugsweise zwischen der ersten Geraden und der zweiten Gerade der rechte Winkel gebildet ist. Alternativ hierzu ist beispielsweise zwischen diesen ein Winkel von 60° gebildet, und mittels der drei Empfänger ist somit ein gleichschenkeliges Dreieck gebildet. Vorzugsweise befindet sich hierbei der Sender in dem Mittelpunkt des Dreiecks. Somit ergibt sich ein symmetrischer Aufbau des Abstandssensors, sodass die Schätzung vergleichsweise genau ist.For example, the two distances differ from each other. However, the first distance is preferably equal to the second distance, the right angle preferably being formed between the first straight line and the second straight line. Alternatively, an angle of 60 ° is formed between them, for example, and an isosceles triangle is thus formed by means of the three receivers. The transmitter is preferably located in the center of the triangle. This results in a symmetrical construction of the distance sensor, so that the estimate is comparatively accurate.

Beispielsweise sind sämtliche Empfänger zu dem Sender beabstandet. Besonders bevorzugt jedoch ist zumindest einer der Empfängern und der Sender als integrierte Baueinheit ausgebildet. Somit ist eine Montage vereinfacht. Die integrierte Baueinheit wird bevorzugt zeitlich abwechselnd als Sender oder Empfänger betrieben. Insbesondere werden hierbei Radarwellen ausgesandt. Somit kann die gleiche Hardware herangezogen werden, insbesondere ein gleiche Schwingkreis und/oder eine Antenne. Somit sind Herstellungskosten weiter reduziert. Vorzugsweise ist der Empfänger, der mit dem Sender die integrierte Baueinheit bildet, der erste Empfänger, was eine Genauigkeit der Schätzung des Abstands des Objekts zu dem Abstandssensor erhöht.For example, all receivers are spaced from the transmitter. However, it is particularly preferred that at least one of the receivers and the transmitter is designed as an integrated structural unit. Assembly is thus simplified. The integrated unit is preferably operated alternately in time as a transmitter or receiver. In particular, radar waves are emitted here. The same hardware can thus be used, in particular an identical resonant circuit and / or an antenna. Manufacturing costs are thus further reduced. The receiver, which forms the integrated structural unit with the transmitter, is preferably the first receiver, which increases the accuracy of the estimate of the distance of the object from the distance sensor.

Die im Zusammenhang mit dem Verfahren genannten Vorteile und Weiterbildungen sind sinngemäß auch auf den Abstandssensor zu übertragen und umgekehrt.The advantages and further developments mentioned in connection with the method can also be analogously transferred to the distance sensor and vice versa.

Sofern ein Bauteil als erstes, zweites, drittes,... Bauteil bezeichnet wird, ist insbesondere lediglich darunter ein bestimmtes Bauteil zu verstehen. Insbesondere bedeutet dies nicht, dass eine bestimmte Anzahl an derartigen Bauteilen vorhanden ist.If a component is designated as the first, second, third, ... component, this is to be understood in particular only as a specific component. In particular, this does not mean that a certain number of such components are present.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

  • 1 schematisch ein Objekt und ein davon beabstandetes Kraftfahrzeug mit einem Abstandssensor, der einen Sender und mehrere Empfänger aufweist,
  • 2 einen zeitlichen Verlauf eines mittels des Senders ausgesandten Signals sowie mehrerer Empfangssignale,
  • 3 ein Verfahren zum Schätzen der Position des Objekts bezüglich des Abstandssensors des Kraftfahrzeugs,
  • 4 schematisch vereinfacht die Entstehung zweiter Empfangssignale,
  • 5 vergrößert einen Ausschnitt der 4, und
  • 6 - 9 jeweils in einer Draufsicht schematisch vereinfacht weitere Ausgestaltungsformen des Abstandssensors
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. In it show:
  • 1 schematically an object and a motor vehicle spaced therefrom with a distance sensor which has a transmitter and a plurality of receivers,
  • 2nd a time profile of a signal emitted by the transmitter and of a plurality of received signals,
  • 3rd a method for estimating the position of the object with respect to the distance sensor of the motor vehicle,
  • 4th schematically simplifies the creation of two received signals,
  • 5 enlarges a section of the 4th , and
  • 6 - 9 each in a top view schematically simplified further embodiments of the distance sensor

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in einer Seitenansicht gezeigt. Das Kraftfahrzeug 2 weist insgesamt vier Räder 4 auf, mittels derer das Kraftfahrzeug 2 auf einer Straße aufsteht. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst ferner einen Abstandssensor 6, mittels dessen eine Position eines von dem Kraftfahrzeug 2 beabstandeten Objekts 8 bezüglich des Abstandssensors 6 somit bezüglich des Kraftfahrzeugs 2 ermittelt wird. Der Abstandssensor 6 wird bei einem Rangieren des Kraftfahrzeugs 2, beispielsweise bei einem Parken, aktiviert, und mittels des Abstandssensors 6 wird überwacht, ob sich das Objekt 8 in der Nähe des Kraftfahrzeugs 2 befindet. Auch wird die Position des Objekts 8 hierbei ermittelt. Die Position des Objekts 8 wird über ein nicht näher dargestelltes Bussystem von dem Abstandssensor 6 zu einem Display übertragen, das in einem Sichtbereich des Fahrers des Kraftfahrzeugs 2 angeordnet ist. Somit ist es für einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 möglich, die Fortbewegungsrichtung des Kraftfahrzeugs 2 anzupassen, sodass eine Kollision mit dem Objekt 8 vermieden wird. Der Abstand des Objekts 8 ist dabei somit meist größer als 10 cm, da der Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 dieses entsprechend steuert und/oder abbremst.In 1 is schematically simplified a motor vehicle 2nd shown in a side view. The car 2nd has a total of four wheels 4th by means of which the motor vehicle 2nd gets up on a street. The car 2nd further includes a distance sensor 6 , by means of which a position of one of the motor vehicle 2nd spaced object 8th regarding the distance sensor 6 thus regarding the motor vehicle 2nd is determined. The distance sensor 6 when maneuvering the motor vehicle 2nd , for example when parking, activated, and by means of the distance sensor 6 is monitored whether the object 8th near the motor vehicle 2nd located. Also the position of the object 8th determined here. The position of the object 8th is from the distance sensor via a bus system, not shown 6 transmitted to a display in a field of vision of the driver of the motor vehicle 2nd is arranged. It is therefore for a driver of the motor vehicle 2nd possible the direction of travel of the motor vehicle 2nd adjust so that a collision with the object 8th is avoided. The distance of the object 8th is usually larger than 10 cm because the driver of the motor vehicle 2nd this controls and / or brakes accordingly.

Der Abstandssensor 6 weist einen Sender 10 auf, mittels dessen ein Signal 12 ausgesandt werden kann. Hierbei ist das Signal 12 eine Ultraschallwelle und somit eine Schallwelle, die im für den Menschen nicht hörbaren Bereich liegt. Zudem weist der Abstandssensor 6 einen ersten Empfänger 14, einen zweiten Empfänger 16 und einen dritten Empfänger 18 auf. Mittels des ersten Empfängers 14 wird, sofern das Signal 12 an dem Objekt 8 geeignet reflektiert und/oder gestreut wird, ein erstes Empfangssignals 20 empfangen, das somit des reflektierte/gestreute Signal 12 darstellt. Ebenso wird bei geeignetem Einfall mittels des zweiten Empfängers 16 ein zweites Empfangssignal 22 und mittels des dritten Empfängers 18 ein drittes Empfangssignals 24 empfangen. Hierbei sind auch das zweite und dritte Empfangssignal 20, 24 jeweils aufgrund einer Reflexion/Streuung des Signals 12 an dem Objekt 8 entstanden.The distance sensor 6 assigns a transmitter 10th on, by means of which a signal 12th can be sent. Here is the signal 12th an ultrasonic wave and thus a sound wave that lies in the area that is inaudible to humans. The distance sensor also points 6 a first recipient 14 , a second recipient 16 and a third recipient 18th on. By means of the first recipient 14 provided the signal 12th on the object 8th suitably reflected and / or scattered, a first received signal 20 received, thus the reflected / scattered signal 12th represents. Likewise, with a suitable idea, the second receiver 16 a second received signal 22 and by means of the third receiver 18th a third receive signal 24th receive. Here are the second and third reception signal 20 , 24th each due to a reflection / scattering of the signal 12th on the object 8th emerged.

Das Signal 12 ist ein Puls, das zu einem Sendezeitpunkt 26 ausgesandt wird. Somit ist das Signal 12 vergleichsweise kurz andauernd. Aufgrund des Abstands des Objekts 8 zu dem Kraftfahrzeug 2 und somit zu dem Abstandssensor 6 wird das erste Empfangssignal 20 zu einem erste Zeitpunkt 28, das zweite Empfangssignal 22 zu einem zweiten Zeitpunkt 30 und das dritte Empfangssignal 24 zu einem dritten Zeitpunkt 32 empfangen. Dieser zeitliche Verlauf in 2 dargestellt. Aufgrund der Abschwächung des Signals 12 durch die das Kraftfahrzeug 2 umgebenden Luft, ist die Intensität I der Empfangssignal 20, 22, 24 verringert. Auch sind aufgrund der in 1 gezeigten Anordnung der Empfänger 14, 16, 18 die Zeitpunkte 28, 30, 32 zeitlich nach diesem und sukzessive von dem Sendezeitpunkt 26 wegversetzt. Aufgrund einer nicht näher dargestellten Abschirmung des Abstandssensors 6 ist es hierbei nicht möglich, mittels der Empfänger 14, 16, 18 das Signal 12 direkt zu erfassen.The signal 12th is a pulse that occurs at a time of transmission 26 is sent out. So that's the signal 12th comparatively briefly. Because of the distance of the object 8th to the motor vehicle 2nd and thus to the distance sensor 6 becomes the first receive signal 20 at a first time 28 , the second received signal 22 at a second time 30th and the third receive signal 24th at a third point in time 32 receive. This time course in 2nd shown. Due to the weakening of the signal 12th through which the motor vehicle 2nd surrounding air, the intensity I is the received signal 20 , 22 , 24th decreased. Also due to the in 1 shown arrangement of the receiver 14 , 16 , 18th the times 28 , 30th , 32 temporally after this and successively from the transmission time 26 moved away. Due to a shielding of the distance sensor, not shown 6 it is not possible to use the receiver 14 , 16 , 18th the signal 12th to capture directly.

Der Abstandssensor 6 weist ferner eine Steuereinheit 34 auf, die signaltechnisch mit sämtlichen Empfängern 14, 16, 18 sowie dem Sender 10 gekoppelt ist. Dabei ist es möglich, mittels der Steuereinheit 34 die einzelnen Empfänger 14, 16, 18 auszulesen und somit die einzelnen Empfangssignals 20, 20, 24 zu erfassen und weiter zu bearbeiten. Der erste Empfänger 14 sowie der Sender 10 sind als eine gemeinsame integrierte Baueinheit ausgestaltet. Hierbei wird die gleiche Hardware verwendet, nämlich ein Membran, das mit einem Elektromagneten gekoppelt ist. Bei Bestromung des Elektromagneten wirkt somit die Baueinheit als der Sender 10. Sofern eine an dem Elektromagneten aufgrund einer Schwingung der Membran induzierte Spannung abgegriffen wird, wirkt die integrierte Baueinheit als der erste Empfänger 14.The distance sensor 6 also has a control unit 34 on, the signaling with all receivers 14 , 16 , 18th as well as the transmitter 10th is coupled. It is possible by means of the control unit 34 the individual recipients 14 , 16 , 18th read out and thus the individual received signal 20 , 20 , 24th to record and further process. The first recipient 14 as well as the transmitter 10th are designed as a common integrated unit. The same hardware is used here, namely a membrane that is coupled to an electromagnet. When the electromagnet is energized, the assembly thus acts as the transmitter 10th . If a voltage induced on the electromagnet due to a vibration of the membrane is tapped, the integrated unit acts as the first receiver 14 .

Mittels der Steuereinheit 34 wird ein in 3 dargestelltes Verfahren 36 zum Schätzen der Position des Objekts 8 durchgeführt. In einem ersten Arbeitsschritt 38 wird mittels des Senders 10 zu dem Sendezeitpunkt 26 das Signal 12 ausgesandt, das im Weiteren von dem Objekt 8 zu dem Kraftfahrzeug 2 reflektiert und/oder zurückgestreut wird. In einem sich an den ersten Arbeitsschritt 38 anschließenden zweiten Arbeitsschritt 40 wird mittels der Empfänger 14, 16, 18 das jeweilige Empfangssignal 20, 22, 24 zu dem jeweiligen Zeitpunkt 28, 30, 32 empfangen. Somit wird mittels des ersten Empfängers 14 das erste Empfangssignal 20 zu dem ersten Zeitpunkt 28 empfangen, und mittels des zweiten Empfängers 16 wird das zweite Empfangssignals 22 zu dem zweiten Zeitpunkt 30 empfangen. Ferner wird mittels des dritten Empfängers 18 das dritte Empfangssignals 24 zu dem dritten Zeitpunkt 32 empfangen.Using the control unit 34 becomes an in 3rd procedure shown 36 to estimate the position of the object 8th carried out. In a first step 38 is by means of the transmitter 10th at the time of transmission 26 the signal 12th sent out further from the object 8th to the motor vehicle 2nd is reflected and / or scattered back. In one go to the first step 38 subsequent second step 40 is by means of the receiver 14 , 16 , 18th the respective received signal 20 , 22 , 24th at the respective time 28 , 30th , 32 receive. Thus, by means of the first receiver 14 the first receive signal 20 at the first time 28 received, and by means of the second receiver 16 becomes the second received signal 22 at the second point in time 30th receive. Furthermore, by means of the third receiver 18th the third receive signal 24th at the third point in time 32 receive.

In einem sich anschließenden dritte Arbeitsschritt 42 wird der Abstand 44 des Objekts 8 zu dem Abstandssensor 6 geschätzt, der in 4 dargestellt ist. Auch wird ein erster Raumwinkel 46 geschätzt, unter dem sich das Objekt 8 bezüglich des Abstandssensors 6 findet, wie in 4 und in 5 ausschnittsweise dargestellt. Der erste Raumwinkel 46 ist hierbei bezüglich der erste Geraden 54 definiert.In a subsequent third step 42 becomes the distance 44 of the object 8th to the distance sensor 6 estimated the in 4th is shown. Also a first solid angle 46 estimated under which the object 8th regarding the distance sensor 6 takes place as in 4th and in 5 shown in sections. The first solid angle 46 here is with respect to the first straight line 54 Are defined.

Als Abstand 44 des Objekts 8 zu dem Abstandssensor 6 wird zunächst die Zeitdifferenz 48 zwischen dem erste Zeitpunkt 28 und dem Sendezeitpunkt 26 ermittelt, die in 2 dargestellt ist. Die Zeitdifferenz 48 wird mit der Signalgeschwindigkeit 50 des Signals 12 multipliziert und als ein Produkt 52 herangezogen. Die Signalgeschwindigkeit 50 ist die Schallgeschwindigkeit in Luft und im Wesentlichen 1.200 km/h. Das Produkt 52 wird halbiert und als der Abstand 44 herangezogen.As a distance 44 of the object 8th to the distance sensor 6 is the time difference first 48 between the first time 28 and the sending time 26 determined the in 2nd is shown. The time difference 48 becomes with the signal speed 50 of the signal 12th multiplied and as a product 52 used. The signal speed 50 is the speed of sound in air and essentially 1200 km / h. The product 52 is halved and as the distance 44 used.

Zur Bestimmung des ersten Raumwinkels 46 wird zunächst eine erste Gerade 54 bestimmt, auf der der erste Empfänger 14 und der zweite Empfänger 16 liegen. Mit Anderen Worten ist die erste Gerade 54 mittels des ersten und zweiten Empfängers 14, 16 bestimmt, und diese liegen auf der ersten Gerade 54. Hierbei ist zwischen diesen ein erster Abstand 56 gebildet, der in diesem Beispiel 1 cm beträgt. Der erste Abstand 56 ist bei Fertigung in der Steuereinheit 34 hinterlegt.To determine the first solid angle 46 first becomes a first straight line 54 determined on which the first recipient 14 and the second receiver 16 lie. In other words, the first straight line 54 by means of the first and second receiver 14 , 16 determined, and these are on the first straight line 54 . There is a first distance between them 56 formed, which is 1 cm in this example. The first distance 56 is in production in the control unit 34 deposited.

Ferner wird das Produkt aus der Signalgeschwindigkeit 50 und der Zeitdifferenz 48 zwischen dem zweiten Zeitpunkt 30 und dem ersten Zeitpunkt 28 gebildet und durch den ersten Abstand 56 geteilt. Mit anderen Worten wird das Produkt durch den ersten Abstand 56 erteilt. Der erste Raumwinkel 46, unter dem sich das Objekt 8 bezüglich der ersten Geraden 54 befindet, ist der Arcus-Kosinus aus dem Quotienten, der aus diesem Produkt und dem ersten Abstand 56 gebildet ist.Furthermore, the product of the signal speed 50 and the time difference 48 between the second point in time 30th and the first time 28 formed and by the first distance 56 divided. In other words, the product by the first distance 56 granted. The first solid angle 46 under which the object 8th regarding the first straight line 54 is the arc cosine of the quotient, which is the product of this first distance 56 is formed.

Somit wird geschätzt, dass sich die Position das Objekt 8 bei Heranziehung lediglich des ersten Raumwinkel 46 und des Abstands 44 auf einem Kreisbogen befindet. Eine etwaige Abweichung der geschätzten Position von der tatsächlichen ist im Wesentlichen aufgrund des ersten Abstands 56 begrenzt, sodass die geschätzte Position von der tatsächlichen lediglich vergleichsweise gering abweicht und beispielsweise geringer als 1 cm ist.Thus, it is estimated that the position is the object 8th using only the first solid angle 46 and the distance 44 located on an arc. Any deviation of the estimated position from the actual one is essentially due to the first distance 56 limited, so that the estimated position deviates from the actual only comparatively slightly and is less than 1 cm, for example.

Zur genauen Abschätzung der Position 8 wird weiterhin ein zweiter Raumwinkel 58 herangezogen, der bezüglich einer zweite Geraden 60 definiert ist. Die zweite Gerade 60 ist mittels des ersten Empfängers 14 sowie des dritten Empfängers 18 definiert, die auf der zweiten Geraden 60 zueinander in einem zweiten Abstand 62 liegen. Der zweite Raumwinkel 58 bezüglich der zweiten Geraden 60 ist hierbei der Arcus-Kosinus aus dem Produkt aus der Signalgeschwindigkeit 50 und der Zeitdifferenz 64 zwischen dem dritten Zeitpunkt 32 und den dem ersten Zeitpunkt 28 sowie dem zweiten Abstand 62. Mit anderen Worten wird die Zeitdifferenz 64 durch den zweiten Abstand 62 geteilt und der Arcus Kosinus davon genommen. For the exact estimation of the position 8th will continue to be a second solid angle 58 used with respect to a second straight line 60 is defined. The second straight 60 is by means of the first receiver 14 and the third recipient 18th defined that on the second straight line 60 to each other at a second distance 62 lie. The second solid angle 58 regarding the second straight line 60 is the arc cosine of the product of the signal speed 50 and the time difference 64 between the third point in time 32 and the first time 28 as well as the second distance 62 . In other words, the time difference 64 through the second distance 62 divided and the arc cosine taken away.

Folglich ist nach Abschluss des Verfahrens 36 die Position des Objekts 8 vollständig geschätzt, und es liegen keine Freiheitsgrade mehr vor. Hierbei ist eine etwaige Unsicherheit bezüglich der tatsächlichen Position im Wesentlichen aufgrund des ersten Abstands 56 sowie des zweiten Abstands 62 bestimmt.Consequently, after the procedure is complete 36 the position of the object 8th fully estimated and there are no more degrees of freedom. Any uncertainty regarding the actual position is essentially due to the first distance 56 and the second distance 62 certainly.

In 6 ist in einer Draufsicht eine weitere Ausgestaltungsform des Abstandssensors 6 ausschnittsweise gezeigt, der wiederum den Sender 10 sowie die drei Empfänger 14, 16, 18 aufweist, die an einer gemeinsamen Leiterplatte 66 befestigt sind und somit in einer Ebene liegen. Dabei ist der Sender 10 und der erste Empfänger 14 keine bauliche Einheit mehr sondern räumlich voneinander getrennt. Als erster Empfänger 14 wird hierbei derjenige herangezogen, bei dem der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt des Empfangs des Empfangssignals und dem Sendezeitpunkt 26 am geringsten ist. Mit anderen Worten ist der erste Empfänger 14 derjenige der Empfänger 14, 16, 18, bei dem als erstes das Empfangssignal erfasst wird. Somit wird bei Durchführung des Verfahrens 36der erste Empfänger 14 aus den Empfängern stets neu ermittelt. Der zweite Empfänger 16 ist derjenige, der das zweite Empfangssignals 22 empfängt, das also den zweitgeringsten zeitlichen Abstand zu dem Sendezeitpunkt 26 aufweist.In 6 is a plan view of another embodiment of the distance sensor 6 shown in sections, which in turn the transmitter 10th as well as the three recipients 14 , 16 , 18th has on a common circuit board 66 are attached and thus lie in one plane. Here is the transmitter 10th and the first recipient 14 no longer a structural unit, but spatially separated from one another. As the first recipient 14 the one in which the time interval between the time of reception of the received signal and the time of transmission is used 26 is the least. In other words, the first recipient 14 the one the recipient 14 , 16 , 18th , in which the received signal is detected first. Thus, when method 36 is performed, it becomes the first recipient 14 always recalculated from the recipients. The second recipient 16 is the one that receives the second received signal 22 receives, that is the second smallest time interval to the transmission time 26 having.

Die erste Gerade 54, auf der der erste Empfänger 14 sowie der zweite Empfänger 16 liegen, und die zweite Gerade 60, auf der der erste Empfänger 14 und der dritte Empfänger 18 liegen, schneiden sich unter einem Winkel von 60°, und der erste Abstand 56 sowie der zweite Abstand 62 sind gleich. Somit bilden die drei Empfänger 14, 16, 18 die Spitzen eines gleichschenkeligen Dreiecks, und der Sender 10 befindet sich im Mittelpunkt des Dreiecks. Somit ergibt sich ein symmetrischer Aufbau, und die die Güte der Schätzung ist verbessert.The first straight line 54 on which the first recipient 14 as well as the second recipient 16 lie, and the second straight line 60 on which the first recipient 14 and the third recipient 18th lie, intersect at an angle of 60 °, and the first distance 56 as well as the second distance 62 are the same. Thus the three receivers form 14 , 16 , 18th the tips of an isosceles triangle, and the transmitter 10th is at the center of the triangle. This results in a symmetrical structure and the quality of the estimation is improved.

In 7 ist einer Draufsicht eine alternative Ausgestaltungsform des Abstandssensors gemäß 6 gezeigt. Die Empfänger 14, 16, 18 bilden ein gleichschenkeliges rechtwinkliges Dreieck, wobei der erste Empfänger 14 insbesondere den Scheitelpunkt des rechten Winkels bildet. Somit schneiden sich die erste und die zweite Gerade 54, 60 stets unter einem rechten Winkel, und auch hier ist der erste Abstand 54 gleichen dem zweite Abstand 62. Der Sender 10 befindet sich in der Mitte zwischen dem zweiten und dritten Empfänger 16, 18. Somit sind die beiden Raumwinkel 46, 58 zueinander rechtwinklig, was eine Umrechnung der Kugelkoordinaten in die kartesischen Koordinaten vereinfacht. Auch ist eine Transformation der Winkel nicht erforderlich.In 7 12 is a top view of an alternative embodiment of the distance sensor according to FIG 6 shown. The recipients 14 , 16 , 18th form an isosceles right triangle, being the first receiver 14 in particular forms the apex of the right angle. Thus the first and the second straight line intersect 54 , 60 always at a right angle, and here too is the first distance 54 equal the second distance 62 . The transmitter 10th is in the middle between the second and third receiver 16 , 18th . So the two solid angles 46 , 58 perpendicular to each other, which simplifies the conversion of the spherical coordinates into the Cartesian coordinates. A transformation of the angles is also not necessary.

In 8 ist eine weitere Ausgestaltungsform des Abstandssensors dargestellt, wobei die Anordnung der Empfänger 14, 16, 18 nicht verändert ist. Mit anderen Worten schneiden sich die erste und zweite Gerade 54, 60 unter einem Winkel von 90°, und der erste und der zweite Abstand 62, 66 sind gleich. Lediglich der Sender 10 ist anderweitig positioniert und weist zu dem zweiten Sender 16 den zweiten Abstand 62 und zu dem dritten Empfänger 18 den ersten Abstand 56 auf. Somit ist mittels der Empfänger 14, 16, 18 und des Senders 10 eine quadratische Anordnung realisiert. Daher ist eine Platzausnutzung auf der Leiterplatte 66 verbessert, und eine Abschirmung zwischen dem Sender 10 und den einzelnen Empfänger 14, 16, 18 ist verbessert.In 8th A further embodiment of the distance sensor is shown, the arrangement of the receivers 14 , 16 , 18th is not changed. In other words, the first and second straight lines intersect 54 , 60 at an angle of 90 °, and the first and the second distance 62 , 66 are the same. Only the transmitter 10th is positioned elsewhere and points to the second transmitter 16 the second distance 62 and to the third recipient 18th the first distance 56 on. So by means of the receiver 14 , 16 , 18th and the transmitter 10th realized a square arrangement. Therefore, space is used on the circuit board 66 improved, and a shield between the transmitter 10th and the individual recipient 14 , 16 , 18th is improved.

In 9 ist eine weitere Ausgestaltungsform des Abstandssensors 6 gezeigt, wobei wiederum die Anordnung der Empfänger 14, 16, 18 nicht verändert ist. Hierbei ist der Sender 10 jedoch vergleichsweise weit von den Empfängern 14, 16, 18 angeordnet, sodass eine Abschirmung verbessert ist. Die Anordnung des Senders 10 ist im Wesentlichen beliebig und erfolgt entsprechend anderweitiger Vorgaben.In 9 is a further embodiment of the distance sensor 6 shown, again the arrangement of the receivers 14 , 16 , 18th is not changed. Here is the sender 10th however comparatively far from the recipients 14 , 16 , 18th arranged so that shielding is improved. The arrangement of the transmitter 10th is essentially arbitrary and takes place according to other specifications.

Zusammenfassend wird mittels des Abstandssensors 6 eine Näherung, also eine Schätzung, der Position des Objekts 8 durchgeführt, wobei der Abstandssensor 6 vergleichsweise kompakt aufgebaut ist und keine rechen- und speicheraufwändige Steuereinheit 34 aufweist. Da der Abstand des Objekts 8 zu dem Abstandssensor 6 viel größer als der Abstand der einzelnen Komponenten des Abstandssensor 6 zueinander ist, wird bei der Schätzung angenommen, dass die Empfangssignale 20, 22, 24 zueinander parallel sind, und somit eine ebene Wellenform bilden. Auch wird eine Elliptizität vernachlässigt.In summary, using the distance sensor 6 an approximation, i.e. an estimate, of the position of the object 8th performed, the distance sensor 6 is comparatively compact and does not require a control unit that requires a lot of computing and memory 34 having. Because the distance of the object 8th to the distance sensor 6 much larger than the distance between the individual components of the distance sensor 6 to each other, it is assumed in the estimation that the received signals 20 , 22 , 24th are parallel to each other, thus forming a flat waveform. Ellipticity is also neglected.

In weiteren Ausgestaltungsformen sind sämtliche Empfänger 14, 16, 18 zusätzlich als Sender ausgestaltet und somit Transmitter. Beispielsweise wird bei Fertigung oder in bestimmten zeitlichen Abständen der Abstandssensor 6 kalibriert, sodass eine Bestimmung des Abstands 44 verbessert ist. Insbesondere erfolgt die Schätzung der Position des Objekts 8 mittels der analytischen Gleichungen. Alternativ hierzu bilden diese insbesondere einen Ausgangspunkt, und es wird eine iterative Berechnung durchgeführt.All recipients are in further embodiments 14 , 16 , 18th additionally designed as a transmitter and thus transmitter. For example, the distance sensor is used during production or at certain time intervals 6 calibrated so that a determination of the distance 44 is improved. In particular, the position of the object is estimated 8th using the analytical equations. As an alternative to this, they form a starting point in particular and an iterative calculation is carried out.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the individual exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteReference list

22nd
KraftfahrzeugMotor vehicle
44th
Radwheel
66
AbstandssensorDistance sensor
88th
Objektobject
1010th
SenderChannel
1212th
Signalsignal
1414
erster Empfängerfirst recipient
1616
zweiter Empfängersecond recipient
1818th
dritter Empfängerthird recipient
2020
erstes Empfangssignalfirst reception signal
2222
zweites Empfangssignalsecond received signal
2424th
drittes Empfangssignalthird reception signal
2626
SendezeitpunktTime of transmission
2828
erster Zeitpunktfirst time
3030th
zweiter Zeitpunktsecond time
3232
dritter Zeitpunktthird time
3434
SteuereinheitControl unit
3636
VerfahrenProcedure
3838
erster Arbeitsschrittfirst step
4040
zweiter Arbeitsschrittsecond step
4242
dritter Arbeitsschrittthird step
4444
Abstanddistance
4646
erster Raumwinkelfirst solid angle
4848
ZeitdifferenzTime difference
5050
SignalgeschwindigkeitSignal speed
5252
Produktproduct
5454
erste Geradefirst straight line
5656
erster Abstandfirst distance
5858
zweiter Raumwinkelsecond solid angle
6060
zweite Geradesecond straight line
6262
zweiter Abstandsecond distance
6464
ZeitdifferenzTime difference
6666
LeiterplatteCircuit board

Claims (9)

Verfahren (36) zum Schätzen der Position eines Objekts (8) bezüglich eines Abstandssensors (6) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Sender (10) und einen ersten Empfänger (14) sowie einen zweiten Empfänger (16) aufweist, die in einem ersten Abstand (56) auf einer ersten Geraden (54) angeordnet sind, bei welchem - mittels des Senders (10) an einem Sendezeitpunkt (26) ein Signal (12) ausgesandt wird, - mittels des ersten Empfängers (14) ein erstes Empfangssignal (20) zu einem ersten Zeitpunkt (28) empfangen wird, - mittels des zweiten Empfängers (16) ein zweites Empfangssignal (22) zu einem zweiten Zeitpunkt (30) empfangen wird, - als Abstand (44) des Objekts (8) zu dem Abstandssensor (6) die Hälfte des Produkts (52) aus der Signalgeschwindigkeit (50) und der Zeitdifferenz (48) zwischen dem ersten Zeitpunkt (28) und dem Sendezeitpunkt (26) herangezogen wird, und - als erster Raumwinkel (46) bezüglich der ersten Geraden (54) der Arcus-Kosinus aus dem Quotienten aus dem Produkt aus der Signalgeschwindigkeit (50) und der Zeitdifferenz (48) zwischen dem zweiten Zeitpunkt (30) und dem ersten Zeitpunkt (28) sowie dem ersten Abstand (56) herangezogen wird.Method (36) for estimating the position of an object (8) with respect to a distance sensor (6) of a motor vehicle (2), which has a transmitter (10) and a first receiver (14) and a second receiver (16), which are integrated in a first distance (56) are arranged on a first straight line (54), at which - A signal (12) is transmitted at a transmission time (26) by means of the transmitter (10), a first reception signal (20) is received at a first point in time (28) by means of the first receiver (14), - a second received signal (22) is received at a second time (30) by means of the second receiver (16), - As the distance (44) of the object (8) to the distance sensor (6) half of the product (52) from the signal speed (50) and the time difference (48) between the first time (28) and the transmission time (26) will, and - As the first solid angle (46) with respect to the first straight line (54), the arc cosine from the quotient of the product of the signal speed (50) and the time difference (48) between the second point in time (30) and the first point in time (28) and the first distance (56) is used. Verfahren (36) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Empfänger (14) derjenige herangezogen wird, bei dem der zeitliche Abstand zwischen dem Zeitpunkt des Empfangs des Empfangssignals und dem Sendezeitpunkt (26) am geringsten ist.Method (36) according to Claim 1 , characterized in that the first receiver (14) is the one in which the time interval between the time of reception of the received signal and the time of transmission (26) is the smallest. Verfahren (36) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines dritten Empfängers (18), der zu dem ersten Empfänger (14) in einem zweiten Abstand (62) auf einer zweiten Geraden (60) angeordnet ist, ein drittes Empfangssignal (24) zu einem dritten Zeitpunkt (32) empfangen wird, und dass als zweiter Raumwinkel (58) bezüglich der zweiten Geraden (60) der Arcus-Kosinus aus dem Quotienten aus dem Produkt aus der Signalgeschwindigkeit (50) und der Zeitdifferenz (64) zwischen dem dritten Zeitpunkt (32) und dem ersten Zeitpunkt (28) sowie dem zweiten Abstand (62) herangezogen wird. Method (36) according to Claim 1 or 2nd , characterized in that by means of a third receiver (18), which is arranged at a second distance (62) on a second straight line (60) from the first receiver (14), a third reception signal (24) at a third point in time (32 ) is received, and that the second solid angle (58) with respect to the second straight line (60) is the arc cosine from the quotient of the product of the signal speed (50) and the time difference (64) between the third point in time (32) and the first time (28) and the second distance (62) is used. Verfahren (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Signal (12) eine Ultraschallwelle herangezogen wird.Method (36) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that an ultrasonic wave is used as the signal (12). Abstandssensor (6) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Sender (10) und einen ersten Empfänger (14) sowie einen zweiten Empfänger (16) aufweist, die in einem ersten Abstand (56) auf einer ersten Geraden (54) angeordnet sind, und der gemäß einem Verfahren (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 betrieben ist.Distance sensor (6) of a motor vehicle (2), which has a transmitter (10) and a first receiver (14) and a second receiver (16), which are arranged at a first distance (56) on a first straight line (54), and which according to a method (36) according to one of the Claims 1 to 4th is operated. Abstandssensor (6) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen dritten Empfänger (18), der in einem zweiten Abstand (62) zu dem ersten Empfänger (14) auf einer zweiten Geraden (60) angeordnet ist.Distance sensor (6) after Claim 5 , characterized by a third receiver (18) which is arranged at a second distance (62) from the first receiver (14) on a second straight line (60). Abstandssensor (6) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Geraden (54) und der zweiten Geraden (60) ein rechter Winkel gebildet ist.Distance sensor (6) after Claim 6 , characterized in that a right angle is formed between the first straight line (54) and the second straight line (60). Abstandssensor (6) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand (56) gleich dem zweiten Abstand (62) ist.Distance sensor (6) after Claim 6 or 7 , characterized in that the first distance (56) is equal to the second distance (62). Abstandssensor (6) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (10) und zumindest einer der Empfänger (10) als integrierte Baueinheit ausgebildet sind.Distance sensor (6) according to one of the Claims 5 to 8th , characterized in that the transmitter (10) and at least one of the receivers (10) are designed as an integrated structural unit.
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