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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Charakterisierung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels eines Assistenzsystems des Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug relativ zu dem Objekt bewegt wird und mit einem Abstandssensor des Assistenzsystems Messsignale ausgesendet werden, und wobei Echos der von dem Objekt reflektierten Messsignale empfangen werden. Dabei wird mittels einer Steuereinrichtung des Assistenzsystems eine Klassifizierung einer Höhe des Objekts basierend auf einem anhand einer Anzahl der empfangenen Echos bestimmten Echodichteparameter ermittelt. Die Erfindung betrifft ferner ein Assistenzsystem mit einem Abstandssensor und einer Steuereinrichtung, welche zum Durchführen eines derartigen Verfahrens ausgelegt ist.
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Ein Abstandsensor in Kraftfahrzeugen einem Kraftfahrzeug dient üblicherweise der Umfelderkennung, wobei basierend auf einer Laufzeit zwischen einem ausgesendeten Messsignal und einem empfangenen Echo des von einem Objekt reflektierten Messsignals ein Abstand, oder anders ausgedrückt, die Entfernung zu dem Objekt bestimmt wird. Ein solcher Abstandsensor ist regelmäßig als ein Radarsensor oder ein Ultrasensoren ausgestaltet, wobei besonders Ultraschallsensoren weit verbreitet und heutzutage in nahezu allen Personenkraftfahrzeugen verbaut sind.
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Ultraschallsensoren umfassen üblicherweise eine Sendeeinrichtung, welche Ultraschallsignale als Messsignale aussendet, die sich in der Luft mit Schallgeschwindigkeit von etwa 340 Meter pro Sekunde fortpflanzen. Dazu wird gewöhnlich eine Membran des Ultraschallsensors mit einem entsprechenden Wandlerelement zu mechanischen Schwingungen angeregt. Das Ultraschallsignal wird an Objekten in der Umgebung als Echo reflektiert und von einer Empfängereinrichtung des Ultraschallsensors detektiert. Anhand der Laufzeitdifferenz zwischen dem Sendezeitpunkt und dem Empfangszeitpunkt kann unter Berücksichtigung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals der Abstand bzw. die Entfernung zum Objekt bestimmt werden. Hierbei kann auch die Amplitude des reflektierten Ultraschallsignals bzw. des Echos ermittelt werden.
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Üblicherweise werden Ultraschallsensoren für Kraftfahrzeuge zur Umfelderfassung in einem Bereich bis etwa 7 Meter eingesetzt. Besondere Bedeutung spielen Ultraschallsensoren insbesondere bei semi-automatischen oder automatischen Fahrmanövern, vor allem im Zusammenhang mit Parkanwendungen, etwa der Parkdistanzmessung, Parklückensuche oder beim Parken. Dabei wird das Kraftfahrzeug üblicherweise relativ zu den Objekten bewegt, wobei während des Bewegens zu vorbestimmten Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt wird. Bei jedem Messzyklus wird dabei mit einem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet. Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren und entsprechende Assistenzsysteme bekannt, welche dem Fahrer mithilfe von Ultraschallsensoren unterschiedliche Informationen über die Umgebung des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stellen und ihn beim Manövrieren des Kraftfahrzeugs und insbesondere beim Lokalisieren einer Parklücke und beim Einparken des Kraftfahrzeugs in die Parklücke unterstützen. Es existieren beispielsweise Assistenzsysteme, die mit einer Parklückenlokalisierung ausgestattet sind und dem Fahrer anzeigen, ob in der unmittelbaren Umgebung des Kraftfahrzeugs eine Parklücke vorhanden ist bzw. ob eine vorhandene Parklücke groß genug ist, um das Kraftfahrzeug darin parken zu können. Derartige Assistenzsystem benötigen zur sicheren Lokalisierung und Abmessung einer Parklücke Informationen über sich in der Umgebung des Kraftfahrzeugs befindliche Objekte, die beispielsweise durch parkende Fahrzeuge, Bordseine, Wände und Mauern gebildet sein können.
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Neben der Entfernung des Kraftfahrzeugs zu einem Objekt ist üblicherweise auch die Höhe des Objekts von Bedeutung. Die Höhe ist ein wichtiger Faktor, um entscheiden zu können, ob ein Objekt beziehungsweise Hindernis überfahren werden kann oder nicht. Insbesondere wenn das Kraftfahrzeug auf Grundlage der Messungen eines Abstandssensors zumindest semi-autonom manövriert wird, ist es wünschenswert, die Höhe des erfassten Objekts zu bestimmen.
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Die Höhenbestimmung mit im Kraftfahrzeugbereich regelmäßig verwendeten eindimensionalen (1D) Abstandssensoren, also Abstandssensoren zur Entfernungsbestimmung, ist aufgrund physikalischer Einschränkungen grundsätzlich recht schwierig. Mithilfe eines solchen Abstandssensors kann die Höhe eines Objekts nicht direkt gemessen werden. Zur Höhenbestimmung wird daher beispielsweise zusätzlich eine Kamera verwendet und die Höhe basierend auf einem 2D-Bild geschätzt oder es wird eine auf mehreren Sensoren basierende Methode zur Abschätzung der Höhe auf Grundlage von Triangulation verwendet. Auf einer Kamera bzw. mehreren Sensoren basierende Verfahren nutzen dabei allerdings nicht die Vorteile eines 1 D-Abstandssensors hinsichtlich Kosten und Robustheit aus.
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Ein Verfahren und ein Assistenzsystem der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der
DE 10 2007 039 348 A1 bekannt. Dabei werden mit einem Ultraschallsensor des Kraftfahrzeugs Ultraschallsignale ausgesendet und die als Ultraschallpulse ausgebildeten Echos der von einem Objekt reflektierten Ultraschallsingale empfangen. Für einen empfangenen Ultraschallpuls wird ein Schwerpunkt als ein Zeitpunkt bestimmt, der zwischen einem ersten Zeitpunkt beim Überschreiten eines ersten Schwellwertes und einem nachfolgenden zweitem Zeitpunkt beim Unterschreiten eines zweiten Schwellwertes durch den Ultraschallpuls liegt, wobei basierend auf dem bestimmten Schwerpunkt ein Abstand zu dem Objekt bestimmt wird. Zudem wird eine Klassifizierung einer Höhe des Objekts basierend auf einer Pulsbreite der reflektierten, empfangenen Ultraschallpulse, dem Verhältnis der Anzahl der empfangenen Ultraschallpulse zu der Anzahl der ausgesendeten Ultraschallpulse und/oder einer Verteilung der durch Laufzeitmessungen bestimmten Abstände aus einer Mehrzahl von reflektierten Ultraschallpulsen ermittelt.
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Aus der
DE 10 2004 047 479 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Charakterisierung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem zur Klassifizierung der Höhe des Objekts bei einer Vorbeifahrt des Kraftfahrzeugs an dem seitlich von dem Kraftfahrzeug befindlichen Objekt mittels eines Ultraschallsensors Ultraschallsignale ausgesendet werden, wobei basierend auf einem Vergleich einer Amplitude eines empfangenen Echos mit einem vorgebbaren Schwellenwert die Klassifizierung der Höhe des Objekts bestimmt wird.
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In
DE 10 2014 111 124 A1 wird ein Verfahren zum Erkennen zumindest eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Dabei wird das Kraftfahrzeug relativ zu zumindest einem Objekt bewegt und es wird während des Bewegens des Kraftfahrzeugs relativ zu dem zumindest einen Objekt zu einer Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten jeweils ein Messzyklus durchgeführt. Bei jedem Messzyklus wird dabei mittels eines Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs ein Ultraschallsignal ausgesendet wird und ein Merkmal, das einen Positionswert, welcher eine Position des zumindest einen Objekts beschreibt, wird bestimmt. Der Positionswert wird dabei anhand eines ersten empfangenen Echos des Ultraschallsignals ermittelt. Das Merkmal beschreibt weiterhin ein Vorliegen eines zweiten Echos des Ultraschallsignals, welches innerhalb einer vorbestimmten zeitlichen Dauer nach dem ersten Echo empfangen wird. Die jeweiligen Merkmale werden anhand ihres Positionswerts einem Cluster zugeordnet, wobei die Merkmale des Clusters in Abhängigkeit von dem Vorliegen des zweiten Echos als dem zumindest einen Objekt zugehörig signalisiert werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Charakterisierung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes Assistenzsystem anzugeben, welches eine möglichst kostengünstige und dabei genaue sowie zuverlässige Klassifizierung der Höhe des Objekts ermöglicht.
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Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie des nebengeordneten Anspruchs 12 gelöst. Zweckmäßige Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Charakterisierung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs mittels eines Assistenzsystems des Kraftfahrzeugs wird das Kraftfahrzeug relativ zu dem Objekt bewegt und es werden mit einem Abstandssensor des Assistenzsystems Messsignale ausgesendet und Echos der von dem Objekt reflektierten Messsignale empfangen. Dabei wird mittels einer Steuereinrichtung des Assistenzsystems eine Klassifizierung einer Höhe des Objekts basierend auf einem anhand einer Anzahl der empfangenen Echos bestimmten Echodichteparameter ermittelt.
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Erfindungsgemäß wird ein Verlauf des Echodichteparameters ermittelt, wobei die Klassifizierung der Höhe des Objekts basierend auf dem Verlauf des Echodichteparameters ermittelt wird.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass die Verwendung von absoluten oder festen, insbesondere vorab beispielsweise für eine bestimmte Rahmenbedingung oder Situation festgelegten, Schwellen- oder Grenzwerten im Rahmen der Ermittlung der Klassifizierung regelmäßig ungenaue oder gar falsche Klassifizierungsergebnisse liefert, da beispielsweise eine aktuelle Temperatur und eine aktuelle Luftfeuchtigkeit in der Umgebung des Kraftfahrzeugs, die jeweils merkliche Auswirkungen auf die Luftschalldämpfung haben, sowie eine aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs starken Einfluss auf die Anzahl der reflektierten oder empfangbaren bzw. empfangenen Echos haben. Die Verwendung von während des Betriebs des Kraftfahrzeugs, beispielsweise an die aktuelle Temperatur, aktuelle Luftfeuchtigkeit und/oder aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, anpassbaren Schwellen- oder Grenzwerten verursacht dagegen einen sehr hohen Auswerte- bzw. Rechenaufwand. Ferner hängt generell die Anzahl der reflektierten oder empfangbaren bzw. empfangenen Echos auch von dem Material bzw. dem Reflexionsvermögen des Materials des Objekts ab, welches regelmäßig nicht bekannt und nicht ermittelbar und daher nicht zur Festlegung oder Anpassung von Schwellen- oder Grenzwerten heranziehbar ist. Weiter geht die Erfindung daher von der Überlegung aus, dass eine besonders kostengünstige und dabei zuverlässige Klassifizierung der Höhe eines Objekts ermöglicht wird, wenn im Rahmen der Ermittlung der Klassifizierung möglichst weitgehend auf die Verwendung von Schwellen- oder Grenzwerten, insbesondere auf die Verwendung von Schwellen- oder Grenzwerten zum Vergleich mit dem Echodichteparameter oder einer davon abgeleiteten Größe, verzichtet wird. Daher sieht die Erfindung vor, dass ein Verlauf des Echodichteparameters ermittelt wird, und dass die Klassifizierung der Höhe des Objekts basierend auf dem Verlauf des Echodichteparameters bestimmt wird.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat den Vorteil, dass dadurch ein Verfahren bereitgestellt wird, mittels dem eine kostengünstige und dabei genaue sowie zuverlässige Klassifizierung der Höhe des Objekts ermöglicht ist.
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Bei den zu charakterisierenden Objekten kann es sich um, insbesondere stationäre, Objekte handeln, die sich von einem Boden, beispielsweise einer Fahrbahnoberfläche oder einem sonstigen Gelände, aus erstrecken und sich im Wesentlichen orthogonal zum Boden erstrecken, wie insbesondere ein Bordstein, eine Wand oder ein Fahrzeug. Es kann sich aber auch um Objekte handeln, die sich nicht vom Boden aus erstrecken, wie beispielsweise eine Querlatte eines Zauns, oder die sich nicht orthogonal zum Boden erstrecken, wie beispielsweise eine Rampe.
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Vorteilhafterweise wird das Kraftfahrzeug auf das Objekt zubewegt oder von dem Objekt wegbewegt, das Kraftfahrzeug nähert sich also dem Objekt an bzw. entfernt sich von dem Objekt. Während der entsprechenden Bewegung des Kraftfahrzeugs erfolgt ein, fortlaufendes oder kontinuierliches Ermitteln des Echodichteparameters.
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Bei dem Verlauf des Echodichteparameters handelt es sich vorteilhafterweise um einen zeitlichen Verlauf und/oder einen entfernungsabhängigen, also einen von der Entfernung oder dem Abstand des Kraftfahrzeugs von dem Objekt abhängigen, Verlauf.
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Der Abstandssensor kann an unterschiedlichen Positionen, beispielsweise vorne, hinten oder seitlich, am Fahrzeug angeordnet sein und ist vorteilhafterweise als ein 1 D-Abstandssensor ausgebildet. Es kann sowohl nur ein einziger Abstandssensor verwendet werden. Es können aber auch mehrere Abstandssensoren verwendet werden.
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Als Klassifizierung der Höhe des Objekts werden insbesondere die zwei Klassen „hoch“ und „niedrig“ verwendet. Dabei wird das Objekt als „hoch“ klassifiziert, sofern das Objekt ein vom Kraftfahrzeug nicht überfahrbares, insbesondere kollisionsrelevantes, Objekt ist, und es wird das Objekt als „niedrig“ klassifiziert, sofern das Objekt ein vom Kraftfahrzeug überfahrbares Objekt ist. Alternativ dazu wird das Objekt als „hoch“ klassifiziert, sofern sich das Objekt mindestens auf der Einbauhöhe des Abstandssensors befindet, sofern das Objekt also insbesondere eine Höhe aufweist, die mindestens der Einbauhöhe des Abstandssensors entspricht. Das Objekt wird als „niedrig“ klassifiziert, wenn sich das Objekt unterhalb der Einbauhöhe des Abstandssensors befindet, wenn das Objekt also insbesondere eine Höhe aufweist, die geringer als die Einbauhöhe des Abstandssensors ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt zur Ermittlung der Klassifizierung der Höhe des Objekts kein Vergleich des Verlaufs des Echodichteparameters mit einem, insbesondere vorbestimmten, Schwellenwert. Zur Ermittlung der Klassifizierung der Höhe des Objekts wird also der Verlauf des Echodichteparameters nicht mit einem, insbesondere vorbestimmten, Schwellen- oder Grenzwert verglichen, ein Vergleich mit einem Schwellen- oder Grenzwert findet hierbei somit nicht statt. Die entsprechende Ermittlung erfolgt also insbesondere unabhängig von einem Über- oder Unterschreiten eines Schwellen- oder Grenzwerts. Vorteilhafterweise wird zur Ermittlung der Klassifizierung der Höhe des Objekts auch ein ermittelter Echodichteparameter nicht mit einem, insbesondere vorbestimmten, Schwellen- oder Grenzwert verglichen, die Ermittlung erfolgt also insbesondere unabhängig von einem Über- oder Unterschreiten eines Schwellen- oder Grenzwerts.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Klassifizierung der Höhe des Objekts basierend auf einer Änderung, vorzugsweise einem Anstieg und/oder Abfall, des Verlaufs des Echodichteparameters ermittelt. Es wird also anhand der Änderung des Verlaufs, insbesondere mit einer Entfernung oder einem Abstand des Kraftfahrzeugs bzw. Abstandssensors zum Objekt, die Klassifizierung der Höhe des Objekts ermittelt. Vorzugsweise wird dabei basierend auf einem Anstieg und/oder einem Abfall des Verlaufs die Klassifizierung der Höhe des Objekts ermittelt, wobei also insbesondere bestimmt wird, ob ein Anstieg oder ob ein Abfall des Verlaufs des Echodichteparameters vorliegt, und wobei abhängig von dieser Bestimmung die Klassifizierung des Objekts ermittelt, insbesondere das Objekt als „hoch“ bzw. „niedrig“ klassifiziert, wird.
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Dabei befindet sich das Objekt in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform in einem Nahbereich des Kraftfahrzeugs befindet, vorzugsweise in einer Entfernung von bis zu drei, bevorzugt von bis zu zwei, Metern zum Abstandssensor des Kraftfahrzeugs, wobei bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs an das Objekt das Objekt als niedrig klassifiziert wird, falls ein Abfall im Verlauf des Echodichteparameters ermittelt wird, und wobei das Objekt als hoch klassifiziert wird, falls ein Anstieg im Verlauf des Echodichteparameters ermittelt wird. Die Klassifizierung als niedrig wird dabei insbesondere für ein Objekt ermittelt, das sich unterhalb der Einbauhöhe des Abstandssensors befindet, das also insbesondere eine Höhe aufweist, die geringer als die Einbauhöhe des Abstandssensors ist. Ein solches Objekt ist beispielsweise ein Bordstein. Die Klassifizierung als hoch wird insbesondere für ein Objekt ermittelt, das sich mindestens auf der Einbauhöhe des Abstandssensors befindet, das also insbesondere eine Höhe aufweist, die mindestens der Einbauhöhe des Abstandssensors entspricht. Ein solches Objekt ist beispielsweise eine Mauer, ein Zaun oder ein Fahrzeug.
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Dies basiert insbesondere darauf, dass ein Objekt, das eine Höhe aufweist, die mindestens der Einbauhöhe des Abstandssensors im Kraftfahrzeug entspricht, ein höheres Reflexionsvermögen für die Messsignale aufweist als ein Objekt, dessen Höhe geringer ist als die Einbauhöhe des Abstandssensors. So werden die Messsignale von einem Objekt, das eine Höhe aufweist, die mindestens der Einbauhöhe des Abstandssensors im Kraftfahrzeug entspricht, von mehreren Punkten der Oberfläche des Objekts, die orthogonal und nicht orthogonal zum Abstandssensor liegen, reflektiert. Dagegen werden die Messignale von einem Objekt, dessen Höhe geringer ist als die Einbauhöhe des Abstandssensors, nur von den Punkten der Oberfläche des Objekts reflektiert, die nicht orthogonal zum Abstandssensor liegen, was zu einer geringeren Anzahl von reflektierten
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Messsignalen bzw. Echos führt. Darüber hinaus ist das Strahlungsmuster eines Abstandssensors, insbesondere eines Ultraschallsensors, grundsätzlich eine Funktion des Höhenwinkels, es hängt also die Leistung eines Messsignals, das von einem Abstandssensor an ein Objekt im Erfassungsbereich ausgesendet wird, vom Höhenwinkel des Objekts in Bezug auf den Abstandssensor ab. Bei einem Objekt, das eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Einbauhöhe des Abstandsensors im Kraftfahrzeug, ändern sich, insbesondere unterhalb einer gewissen Entfernung zwischen Objekt und Kraftfahrzeug, genauer gesagt, zwischen Objekt und Abstandsensor, folglich der Höhenwinkel und damit die Leistung, oder anders gesagt, die Amplitude des reflektierten Messsignals in Abhängigkeit der Entfernung zwischen Kraftfahrzeug bzw. Abstandssensor und Objekt. Wenn dabei die Entfernung geringer wird, sich das Kraftfahrzeug also weiter dem Objekt annähert, so verkleinert sich der Höhenwinkel, was dazu führen kann, dass die Amplitude des reflektierten Messsignals derart stark abnimmt, dass ein an dem Objekt reflektiertes Messsignal nicht erkannt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Klassifizierung der Höhe des Objekts basierend auf einer Steigung des Verlaufs des Echodichteparameters ermittelt wird. Es wird hierbei also zur Klassifizierung der Höhe des Objekts die Steigung oder (mehrere) Steigungen des Verlaufs des Echodichteparameters ausgewertet und basierend darauf wird die Höhe des Objekts klassifiziert. Die Steigung des Verlaufs des Echodichteparameters stellt dabei insbesondere die zeitliche (erste) Ableitung des Verlaufs des Echodichteparameters dar. Anhand der ermittelten Steigung kann die Höhe des Objekts insbesondere noch genauer oder feiner bzw. differenzierter bestimmt werden, wobei als Klassifizierung der Höhe des Objekts neben oder anstatt der zwei Klassen „hoch“ und „niedrig“, mehr als zwei und/oder differenziertere Klassen verwendet werden können, beispielsweise eine Klassifizierung (u.a.) als „hoch, nicht überfahrbar“, „niedrig, nicht überfahrbar“, „niedrig, überfahrbar“ und „niedrig, Fahrzeugtüre kann beschädigungsfrei geöffnet werden“.
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Vorteilhafterweise befindet sich dabei das Objekt in einem Nahbereich des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise in einer Entfernung von bis zu drei, bevorzugt von bis zu zwei, Metern zum Abstandssensor des Kraftfahrzeugs, wobei bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs an das Objekt das Objekt als niedrig klassifiziert wird, falls eine negative Steigung des Verlaufs des Echodichteparameters ermittelt wird, und wobei das Objekt als hoch klassifiziert wird, falls eine positive Steigung des Verlaufs des Echodichteparameters ermittelt wird. Bevorzugt wird dabei zusätzlich anhand eines bestimmten (betragsmäßigen) Werts der jeweils ermittelten Steigung eine feinere bzw. differenziertere Klassifizierung der Höhe des Objekts durchgeführt, wobei hier insbesondere mehr als zwei Klassen und eine differenzierte Klassifizierung als lediglich „hoch“ und „niedrig“ verwendet werden.
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Der Echodichteparameter kann insbesondere der Anzahl der empfangenen Echos entsprechen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der Echodichteparameter aber als ein Verhältnis der Anzahl der empfangenen Echos zu einem vorbestimmten zeitlichen Messfenster bestimmt, wobei vorzugsweise die Anzahl der empfangenen Echos auf eine zeitliche Dauer des Messfensters normiert wird. Es wird vorzugsweise also die Anzahl der Echos auf einen vorbestimmten Zeitraum normiert, wobei der vorbestimmte Zeitraum insbesondere der zeitlichen Dauer entspricht, in der das entsprechende Objekt von dem Abstandssensor erfasst wird, d.h., in der Messsignale von dem Abstandssensor an das Objekt ausgesendet werden. Wenn beispielsweise das zeitliche Messfenster bzgl. eines ersten Objekts größer ist als das zeitliche Messfenster bzgl. eines zweiten Objekts, wobei die vom Abstandssensor erfasste oder erfassbare Fläche, insbesondere Oberfläche, des ersten Objekts genauso groß ist wie die vom Abstandssensor erfasste oder erfassbare Fläche, insbesondere Oberfläche, des zweiten Objekts, und wobei von dem ersten Objekt dieselbe Anzahl an Echos empfangen wird wie von dem zweiten Objekt, so ist der Echodichteparameter des ersten Objekts kleiner als der Echodichteparameter des zweiten Objekts.
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Alternativ oder zusätzlich wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Echodichteparameter als ein Verhältnis der Anzahl der empfangenen Echos zu einer vorbestimmten Fläche innerhalb der Umgebung bestimmt, wobei vorzugsweise die Anzahl der empfangenen Echos auf die vorbestimmte Fläche innerhalb der Umgebung normiert wird. Es wird vorzugsweise also die Anzahl der Echos auf einen vorbestimmten Umgebungsbereich bzw. eine vorbestimmte Flächeneinheit normiert. Bei der vorbestimmten Fläche handelt es sich bevorzugt um die mittels des Abstandsensors erfasste oder erfassbare Fläche, insbesondere Oberfläche, des Objekts. So ist beispielsweise der Echodichteparameter eines derart flächenmäßig großen ersten Objekts, von dem dieselbe Anzahl an Echos empfangen werden wie von einem demgegenüber flächenmäßig kleineren zweiten Objekt, kleiner als der Echodichteparameter des zweiten Objekts.
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Vorteilhafterweise wird der Echodichteparameter als ein Verhältnis der Anzahl der empfangenen Echos zu einem vorbestimmten zeitlichen Messfenster und einer vorbestimmten Fläche innerhalb der Umgebung bestimmt, wobei vorzugsweise die Anzahl der empfangenen Echos auf eine zeitliche Dauer des Messfensters sowie auf die vorbestimmte Fläche innerhalb der Umgebung normiert wird.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Bestimmung des Echodichteparameter als ein Verhältnis der Anzahl der empfangenen Echos zu einem vorbestimmten zeitlichen Messfenster und/oder einer Bestimmung des Echodichteparameter als ein Verhältnis der Anzahl der empfangenen Echos zu einer vorbestimmten Fläche innerhalb der Umgebung wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Echodichteparameter als ein Verhältnis der Anzahl der empfangenen Echos zu der Anzahl der ausgesendeten Messsignale bestimmt, wobei vorzugsweise die Anzahl der empfangenen Echos auf die Anzahl der ausgesendeten Messignale normiert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden anhand der empfangenen Echos jeweilige Entfernungswerte ermittelt, wobei die Anzahl der empfangenen Echos in Abhängigkeit von zumindest einem Entfernungswert gewichtet wird, und wobei der Echodichteparameter anhand der gewichteten Anzahl der Echos bestimmt wird. Vorteilhafterweise wird dabei die Anzahl der empfangenen Echos in Abhängigkeit von mehr als einem Entfernungswert, insbesondere in Abhängigkeit von allen Entfernungswerten der entsprechenden Echos, gewichtet. Durch die Berücksichtigung der Entfernung und eine derartige Gewichtung wird der Umstand berücksichtigt, dass das Erkennungsverhalten von Objekten in Abhängigkeit der Entfernung variiert. Dadurch kann die Zuverlässigkeit der Klassifizierung der Höhe gesteigert werden.
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Der Abstandssensor ist vorteilhafterweise als ein Radarsensor ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstandsensor aber als ein Ultraschallsensor ausgebildet, wobei die Messsignale als Ultraschallsignale ausgebildet sind. Dabei kann der Ultraschallsensor, insbesondere ein 1 D-Ultraschallsensor, beispielsweise in oder hinter einem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Alternativ dazu kann der Ultraschallsensor, insbesondere ein 1 D-Ultraschallsensor, in oder hinter einem Karosseriebauteil, beispielsweise einer Tür des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Verfahren bei einem assistierten und/oder semi-automatischen und/oder automatischen Einparkverfahren angewendet.
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Ferner umfasst die vorliegende Erfindung ein Assistenzsystem mit einem Abstandssensor und einer Steuereinrichtung. Dabei ist die Steuereinrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten entsprechend auch für das erfindungsgemäße Assistenzsystem.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 ein Strahlungsdiagramm, das ein Strahlungsmuster eines Ultraschallsensors in Abhängigkeit vom Höhenwinkel darstellt,
- 2a einen Verlauf des Echodichteparameters für ein niedriges Objekt bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs,
- 2b einen Verlauf des Echodichteparameters für ein hohes Objekt bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs, und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Charakterisierung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs.
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In 1 ist ein Strahlungsdiagramm gezeigt, das ein Strahlungsmuster 1 eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit vom Höhenwinkel darstellt. Daraus ist ersichtlich, dass das Strahlungsmuster 1 des Ultraschallsensors eine Funktion des Höhenwinkels ist, dass also die Leistung eines Ultraschallsignals, das von einem Ultraschallsensor an ein Objekt im Erfassungsbereich ausgesendet wird, vom Höhenwinkel abhängt.
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Wenn sich ein Objekt in einem Höhenwinkel von 90°, d.h. mindestens auf einer Einbauhöhe des Ultraschallsensors in einem Kraftfahrzeug, befindet, dann ändert sich der Höhenwinkel nicht, wenn sich das Kraftfahrzeug, genauer gesagt, der Ultraschallsensor dem Objekt nähert. Die Leistung, oder anders gesagt, die Amplitude des reflektierten Ultraschallsignals bzw. Echos hängt im Wesentlichen von der Entfernung zwischen Ultraschallsensor und Objekt ab. Daher wird die Amplitude des reflektierten Ultraschallsignals sukzessive größer, wenn sich das Kraftfahrzeug bzw. der Ultraschallsensor einem hohen Objekt nähert.
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Bei einem Objekt, das eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Einbauhöhe des Ultraschallsensors im Kraftfahrzeug, ändern sich folglich der Höhenwinkel und damit die Leistung bzw. Amplitude des reflektierten Ultraschallsignal in Abhängigkeit der Entfernung zwischen Kraftfahrzeug bzw. Ultraschallsensor und Objekt. Bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs bzw. Ultraschallsensors an das Objekt wird der Höhenwinkel nämlich sukzessive kleiner, bis er annähernd 0° erreicht, sobald sich der Ultraschallsensor unmittelbar am Objekt befindet. Wenn also die Entfernung geringer wird, sich das Kraftfahrzeug also dem immer weiter Objekt annähert, so verkleinert sich der Höhenwinkel, was dazu führen kann, dass die Amplitude des reflektierten Ultraschallsignal derart stark abnimmt, dass ein an dem Objekt reflektiertes Ultraschallsignals nicht erkannt wird.
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2a zeigt eine Vielzahl von Kurven 2, welche jeweils einen Verlauf eines Echodichteparameters für ein niedriges Objekt, beispielsgemäß für einen Bordstein, bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs an das Objekt darstellen. 2b zeigt entsprechend eine Vielzahl von Kurven 3, welche jeweils einen Verlauf eines Echodichteparameters für ein hohes Objekt, beispielsgemäß für eine Wand, die eine deutlich größere Höhe als der Bordstein aufweist, bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs an das Objekt darstellen. Dabei ist jeweils auf der Abszisse die Entfernung des Objekts zum Kraftfahrzeug aufgetragen und auf der Ordinate ist jeweils der Wert des Echodichteparameters aufgetragen.
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Wie in den 2a und 2b zunächst gut zu erkennen ist, weist bei einer Entfernung des Kraftfahrzeugs bzw. des Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs von dem jeweiligen Objekt von etwa annähernd 2,4 Metern der Echodichteparameter für den Bordstein und für die Wand einen ähnlichen Wert in einem Bereich von etwa 0,8 bis 0,9 auf. Wie der 2a weiter entnommen werden kann, fällt der Echodichteparameter ab einer Entfernung des Kraftfahrzeugs bzw. des Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs von dem Bordstein von etwa bzw. knapp über 2 Metern bei einer (weiteren) Annäherung des Kraftfahrzeugs an den Bordstein zunächst deutlich oder steil ab bis zu einer Entfernung von etwa 0,5 Metern. Bei einer darüberhinausgehenden weiteren Annäherung an den Bordstein fällt der Echodichteparameter weiter ab und nähert sich dabei (idealerweise) dem Wert 0 an. Im Gegensatz dazu steigt der Echodichteparameter ab einer Entfernung des Kraftfahrzeugs bzw. des Ultraschallsensors des Kraftfahrzeugs von der Wand von etwa bzw. knapp über 2 Metern bei einer (weiteren) Annäherung des Kraftfahrzeugs an die Wand zunächst deutlich oder steil an bis zu einer Entfernung von etwa 0,5 Metern. Bei einer darüberhinausgehenden weiteren Annäherung an den Bordstein steigt der Echodichteparameter weiter an und nähert sich dabei (idealerweise) dem Wert 1 an.
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Anhand des Abstiegs des Verlaufs des Echodichteparameters bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs an den Bordstein gemäß 2a, insbesondere innerhalb des Entfernungsbereichs von etwa bzw. knapp über 2 Meter bis 0,5 Meter, wird das Objekt bzw. der Bordstein als niedrig klassifiziert. Dagegen wird anhand des Anstiegs des Verlaufs des Echodichteparameters bei einer Annäherung des Kraftfahrzeugs an die Wand gemäß 2b, insbesondere innerhalb des Entfernungsbereichs von etwa bzw. knapp über 2 Meter bis 0,5 Meter, wird das Objekt bzw. die Wand als hoch klassifiziert.
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Basierend auf den Verlauf des Echodichteparameters kann somit die Höhe eines Objekts kostengünstig und dabei genau und zuverlässig klassifiziert werden, insbesondere ohne die Verwendung von Schwellen- oder Grenzwerten zum Vergleich mit dem Echodichteparameter, dem Verlauf des Echodichteparameters oder einer davon abgeleiteten Größe.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zur Charakterisierung eines Objekts in einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug umfasst dabei ein Assistenzsystem mit einer Steuereinrichtung und einem 1 D-Ultraschallsensor, welcher ein Strahlungsmuster gemäß 1 aufweist. Das Kraftfahrzeug nähert sich in einem Nahbereich des Objekts, beispielsgemäß in bzw. ab einer Entfernung von etwa 2,5 Metern, dem Objekt an.
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In einem Schritt 101 und werden mittels des Ultraschallsensors fortwährend Ultraschallsignale ausgesendet und Echos der von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignale empfangen.
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In einem Schritt 102, der auch, zumindest teilweise, parallel zu Schritt 101 durchgeführt werde kann, werden laufend über die Zeit, insbesondere unter Verwendung eines gleitenden Zeitfensters (engl. sliding window), die Anzahl der von dem Objekt empfangenen Echos und ein Echodichteparameter basierend auf der Anzahl der empfangenen Echos ermittelt, wobei beispielsgemäß der Echodichteparameter als ein Verhältnis der Anzahl der empfangenen Echos zu der Anzahl der ausgesendeten Ultraschallsignale bestimmt wird.
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In einem Schritt 103 wird eine Klassifizierung der Höhe des Objekts ermittelt. Hierzu wird der entfernungsabhängige Verlauf des Echodichteparameters ausgewertet und es wird abhängig von einem Anstieg oder Abfall des Verlaufs des Echodichteparameters das Objekt als ein hohes, von dem Kraftfahrzeug nicht überfahrbares bzw. als ein niedriges, von dem Kraftfahrzeug überfahrbares Objekt klassifiziert.
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Auf diese Weise kann die Höhe des Objekts kostengünstig und zuverlässig klassifiziert werden, ohne dass dabei Schwellen- oder Grenzwerte zum Vergleich mit dem Echodichteparameter, dem Verlauf des Echodichteparameters oder einer davon abgeleiteten Größe verwendet werden müssen.