Verfahren zur Bestimmung der der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug.

Es ist grundsätzlich bekannt, Ultraschallsensoren in die vordere und hintere Stoßstange eines Fahrzeugs zu integrieren und diese um das Fahrzeug herum verteilt anzuordnen, damit diese eine möglichst vollumfängliche Umgebungserfassung bewirken.

Die Anordnung und Ausrichtung der Ultraschallsensoren erfolgt bislang durch menschliche, auf Erfahrungen basierten Versuchen und anschließender Prüfung.

Nachteilig hierbei ist, dass diese Art der Positions- und Ausrichtungsbestimmung sehr zeitaufwändig ist und darüber hinaus häufig nur unzureichende Ergebnisse erzielt werden.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug anzugeben, das einen geringen Rechenaufwand aufweist und zudem eine hinreichend gute Sensorpositionierung und Sensorausrichtung bietet.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Computerprogrammprodukt ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 15. Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren an einem Fahrzeug. Die Ultraschallsensoren sind zumindest abschnittsweise umfangsseitig um das Fahrzeug herum verteilt angeordnet. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

Zunächst werden Geometrieinformationen bereitgestellt, die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreiben, an dem die Ultraschallsensoren verbaut werden. Das Fahrzeugteil kann insbesondere eine Stoßstange sein. Die Geometrieinformationen können beispielsweise CAD-Daten oder eine Punktwolke des Fahrzeugteils sein.

Zudem wird jeweils eine initiale Sensorposition und eine initiale Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren bereitgestellt. Diese bildet den Ausgangspunkt der Positions- und Ausrichtungsoptimierung.

Ferner werden Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren bereitgestellt. Die Strahlcharakteristik kann eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung von Antenneneigenschaften sein, beispielsweise eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung des Antennengewinns. Alternativ können die Informationen zur Strahlcharakteristik durch eine mathematische Funktion beschrieben sein, die das Abstrahlverhalten des Ultraschallsensors beschreibt.

Anschließend erfolgt ein schrittweises Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren unter Berücksichtigung der Geometrieinformationen des Fahrzeugteils. Nach dem Modifizieren der Sensorposition und Ausrichtung erfolgt jeweils ein Berechnen von die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren. Insbesondere wird ermittelt, wie sich die einzelnen Strahlcharakteristiken der Ultraschallsensoren relativ zueinander verhalten, beispielsweise derart, ob und in welchem Maße sich die Strahlcharakteristiken benachbarter Ultraschallsensoren überdecken. Insbesondere kann auch geprüft werden, ob alle Umgebungsbereiche des Fahrzeugs mittels zumindest zwei Ultraschallsensoren erfasst werden können, um dadurch ein Umgebungsobjekt lokalisieren zu können.

Nach der schrittweisen Modifikation der Sensorposition und Sensorausrichtung wird eine finale Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren basierend auf den Ausgangsinformationen und basierend auf Kriterien, die durch die Umfelderfassung mittels der Ultraschallsensoren nach deren Positionsbestimmung erreicht werden sollen, ermittelt. Die Kriterien geben dabei beispielsweise an, nach welchen Entscheidungsmaßstäben eine gefundene Sensorpositionierung bzw. Sensorausrichtung beurteilt wird. Die finale Position und Ausrichtung gibt damit beispielsweise diejenige Sensorposition und Sensorausrichtung an, die ein Optimum in Bezug auf die festgelegten Kriterien darstellt.

Zuletzt wird die finale Position und Ausrichtung für die jeweiligen Ultraschallsensoren ausgegeben.

Der technische Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass simulativ eine in Bezug auf vorgegebene Kriterien optimierte Sensorpositionierung erreicht wird, deren Rechenaufwand begrenzt ist.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren zweidimensionale Informationen (auch als 2D-Antennentemplate bezeichnet), die die Strahlcharakteristik des jeweiligen Ultraschallsensors in einer Ebene beschreiben. Durch die Betrachtung der Strahlcharakteristik als 2D- Antennentemplate wird erreicht, dass der Rechenaufwand begrenzt werden kann, da nicht die Überlagerung von dreidimensionalen Strahlcharakteristiken im Raum berechnet werden muss, sondern lediglich die Überlagerung von zweidimensionalen Strahlcharakteristiken in einer Ebene.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Ebene, in der die Strahlcharakteristik des jeweiligen Ultraschallsensors betrachtet wird, eine horizontale oder eine schräge Ebene. Dadurch kann beispielsweise die durch die Ultraschallsensoren mögliche Umgebungserfassung in einer horizontalen Ebene um das Auto herum oder aber beispielsweise auch schräg nach unten analysiert werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren in mehreren unterschiedlichen Ebenen bereitgestellt und die die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen werden basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik aus mehreren unterschiedlichen Ebenen berechnet. Dadurch können Ergebnisse aus unterschiedlichen Höhen oder auch aus schräg verlaufenden Ebenen dazu verwendet werden, die Sensorpositionierung und Sensorausrichtung nach den jeweiligen Erfordernissen zu wählen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren ein Verschwenken um eine vertikale Achse. Es hat sich herausgestellt, dass dieser Freiheitsgrad bei der Sensorausrichtung einen wesentlichen Einfluss darauf hat, wie gut die Sensoranordnung die jeweiligen Erfordernisse erfüllt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt neben dem Verschwenken um eine vertikale Achse kein Verschwenken der Ultraschallsensoren um eine weitere Achse. Es hat sich gezeigt, dass allein durch die Berücksichtigung dieses Schwenk-Freiheitsgrades eine hinreichend gute Sensorpositionierung bzw. Sensorausrichtung erreicht werden kann, da die übrigen Schwenk-Freiheitsgrade lediglich einen geringeren Einfluss auf die aus der Sensorausrichtung resultierende Umfelderfassungsgüte haben. Durch die Einschränkung der Verschwenk-Freiheitsgrade auf die Verschwenkung um die vertikale Flochachse kann damit eine hinreichend gute Umfelderfassungsgüte bei geringer Rechenzeit erreicht werden. Das Verschwenken um eine Querachse kann durch Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren nachgebildet werden, die in einer schrägen Ebene, beispielsweise schräg nach unten, verlaufen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und der initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren ein Verschieben der Sensorposition parallel zu einer horizontal verlaufenden, ersten Achse. In anderen Worten wird die initiale Sensorposition damit zu einer neuen Sensorposition verändert, wobei die initiale Sensorposition und die neue Sensorposition in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Damit erfolgt eine Verlagerung der Sensorposition in Umfangsrichtung um das Fahrzeug herum, um damit den umfangsseitigen Erfassungsbereich durch den jeweiligen Sensor zu verändern.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Verschieben der Sensorposition parallel zu einer horizontal verlaufenden ersten Achse aufgrund der Geometrieinformationen mit einem Verschieben der Sensorposition entlang einer zweiten horizontalen verlaufenden Achse, die senkrecht zur ersten Achse verläuft, gekoppelt. Insbesondere wird durch eine mathematische Beschreibung der Oberflächengeometrie des Fahrzeugteils, an dem der jeweilige Ultraschallsensor verbaut ist, mit dem Verschieben entlang einer ersten Achse gleichzeitig eine Verschiebung entlang der zweiten Achse festgelegt, da die neue Sensorposition oberflächennah in dem Fahrzeugteil integriert werden muss. Damit ist durch die Änderung der Sensorposition entlang der ersten Achse inhärent die Sensorposition entlang der zweiten Achse festgelegt.

Es versteht sich, dass die Änderung der Sensorposition iterativ erfolgt, und zwar zunächst ausgehend von der initialen Sensorposition und anschließend entweder erneut von der initialen Sensorposition oder von einer neuen Sensorposition, die in einem vorherigen Iterationsschritt erhalten wurde.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition lediglich die Veränderung der Sensorposition entlang zwei horizontaler, senkrecht zueinander verlaufender Achsen und ein Verschwenken um eine vertikale Achse. Es hat sich gezeigt, dass durch die Reduktion auf diese Freiheitsgrade der Sensorpositionierung bzw. Sensorausrichtung eine hinreichend gute Sensoranordnung zur Umgebungserfassung aufgefunden werden kann und dabei wesentlich Rechenressourcen eingespart werden können.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreibenden Geometrieinformationen eine mathematische Beschreibung des Fahrzeugteils, insbesondere eine mathematische Funktion oder eine Punktwolke. Insbesondere umfassen die Geometrieinformationen ein zwei- oder dreidimensionales Polynom, das die Oberflächenkontur des Fahrzeugteils beschreibt, in das die Ultraschallsensoren integriert werden. Dadurch lassen sich bei Veränderung der Sensorposition in einer Raumrichtung die Koordinaten der neuen Sensorposition direkt bestimmen, was wiederum Rechenressourcen einspart.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das schrittweise Modifizieren der initialen Sensorposition und der initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren in vorgegebenen Grenzen. Beispielsweise kann die translatorische Verschiebung der Sensorposition und/oder die Verschwenkung der Ultraschallsensoren um eine Achse auf einen Winkelbereich begrenzt sein. Dadurch kann wiederum eine Einsparung von Rechenressourcen erreicht werden, da der Freiheitsgrad der Positions- und/oder Ausrichtungsveränderung eingeschränkt wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei einer symmetrischen Anordnung der Ultraschallsensoren lediglich die Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren einer ersten Fahrzeughälfte berechnet. Die Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren an der zweiten Fahrzeughälfte kann dann entsprechend der ersten Fahrzeughälfte spiegelsymmetrisch gewählt werden. Dadurch lässt sich der Rechenaufwand entscheiden reduzieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die Kriterien mehrere

Einzelkriterien, die gewichtet durch Gewichtungsfaktoren zur Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren herangezogen werden. In anderen Worten können mehrere unterschiedliche Kriterien gewichtet durch Gewichtungsfaktoren zu einem komplexen Kriterium zusammengefasst werden. Basierend auf diesem komplexen Kriterium kann dann die jeweils in einem Iterationsschritt aufgefundene Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren beurteilt werden, insbesondere derart, inwieweit das Zusammenwirken der derart positionierten und ausgerichteten Ultraschallsensoren eine gewünschte Umfelderfassung ermöglichen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die Kriterien mehrere Einzelkriterien, die sich jeweils auf eine bestimmte Fahrassistenzfunktion beziehen können und über Gewichtungsfaktoren wird ein gewichteter Einfluss der Kriterien auf die Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren festgelegt. So können beispielsweise für eine Parkassistenzfunktion die Bereiche vor bzw. hinter dem Auto, die im Rangierbereich des Fahrzeugs liegen und damit durch das Fahrzeug befahren werden können, höher gewichtet werden als Bereiche, die seitlich neben dem Fahrzeug liegen. Dadurch können Kriterien geschaffen werden, die an die jeweilige Fahrassistenzfunktion angepasst sind.

Neben diesen Fahrassistenzfunktion-spezifischen Kriterien kann auch zumindest ein funktionales Kriterium definiert sein, mittels dem mehrere unterschiedliche Fahrassistenzfunktionen relativ zueinander gewichtet zur Beurteilung der Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren herangezogen werden. Damit kann eine Sensorpositionierung und Sensorausrichtung gefunden werden, die für mehrere Fahrassistenzfunktionen, abhängig von deren gewählter Gewichtung, geeignet ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele auszuführen.

Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 beispielhaft eine schematische Draufsichtdarstellung eines

Fahrzeugs mit einem Umgebungserfassungssystem, das mehrere Sensoren aufweist;

Fig. 2 beispielhaft eine schematische Darstellung der Überlagerung von Strahlcharakteristika der einzelnen Ultraschallsensoren in einer horizontalen Ebene und deren Überlappungen;

Fig. 3 beispielhaft und schematisch die Oberflächenkontur einer Stoßstange in einer Ausschnittdarstellung;

Fig. 4a beispielhaft und schematisch die Strahlcharakteristik eines Ultraschallsensors in einer vertikal verlaufenden Ebene;

Fig. 4b beispielhaft und schematisch die Strahlcharakteristik eines

Ultraschallsensors in einer horizontal verlaufenden Ebene; und

Fig. 5 beispielhaft ein Blockdiagramm, das die Verfahrensschritte zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren verdeutlicht.

Figur 1 zeigt beispielhaft und grob schematisch ein Fahrzeug F, das eine Vielzahl von Ultraschallsensoren S aufweist. Die Ultraschallsensoren S sind beispielsweise in der vorderen und hinteren Stoßstange des Fahrzeugs F vorgesehen. Ihre Abstrahlcharakteristik ist derart gewählt, dass eine vollständige oder nahezu vollständige Umgebungserfassung um das gesamte Fahrzeug F herum mittels der Ultraschallsensoren S möglich ist. Insbesondere können basierend auf den Informationen, die durch die Ultraschallsensoren S bereitgestellt werden, autonome oder teilautonome Fahrfunktionen durch ein Fahrassistenzsystem des Fahrzeugs F bereitgestellt werden. Eine solche Fahrfunktion kann beispielsweise eine Parkassistenzfunktion sein.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Abdeckung des Fahrzeugumfelds durch die Erfassungsbereiche der jeweiligen Ultraschallsensoren S des Fahrzeugs F. Es ist durch die unterschiedliche Färbung ersichtlich, dass sich die Strahlcharakteristiken der einzelnen Ultraschallsensoren S partiell überlagern, wodurch eine gute Umgebungserfassung ermöglicht wird, die insbesondere auch eine Objektlokalisierung ermöglicht.

Nachfolgend wird ein computerimplementiertes Verfahren beschrieben, mittels dem eine Positionierung der Ultraschallsensoren S am Fahrzeug F derart erfolgen kann, dass durch diese Positionierung eine Umfelderfassung ermöglicht wird, die vorab definierten Kriterien entspricht.

Ausgangspunkt für die Verbesserung der Sensorpositionierung ist zunächst eine initiale Festlegung der Position und Ausrichtung der einzelnen Ultraschallsensoren S am Fahrzeug F. Die Position und Ausrichtung der einzelnen Ultraschallsensoren S kann beispielsweise basierend auf einem gemeinsamen kartesischen Koordinatensystem erfolgen, wie es beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist. Insbesondere kann mittels der Koordinaten x, y und z festgelegt werden, an welcher örtlichen Position ein Ultraschallsensor S initial, d.h. zum Start der Optimierungsroutine, platziert ist. Zudem kann über Winkelinformationen festgelegt werden, welche Ausrichtung der jeweilige Sensor hat, d.h. wie die rotative Stellung eines Sensors bezüglich einer vertikal verlaufenden Flochachse (d.h. Ausrichtung im Azimuth) und einer quer zu dieser vertikalen Achse verlaufenen horizontalen Achse (d.h. Ausrichtung in Elevation) ist. Diese initiale Sensorposition bzw. initiale Sensorausrichtung wird für jeden Sensor zunächst vorgegeben, um ausgehend davon eine verbesserte Sensorpositionierung für die Vielzahl von Ultraschallsensoren S zu bestimmen.

Die Ultraschallsensoren S müssen an einem Fahrzeugteil verbaut werden. Das Fahrzeugteil kann insbesondere die vordere bzw. hintere Stoßstange des Fahrzeugs F sein. Unter der Maßgabe, dass die Ultraschallsensoren S baulich in das Fahrzeugteil integriert werden, sind die Positionierungsfreiheitsgrade der Ultraschallsensoren S beschränkt, d.h. die Position eines Ultraschallsensors kann während der Positionsoptimierung nicht beliebig variiert, sondern er kann lediglich entlang der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils bewegt werden. Fig. 3 zeigt beispielhaft ausschnittsweise die Oberflächenkontur einer Stoßstange eines Fahrzeugs F. Der Einbau der Ultraschallsensoren S kann lediglich auf dem durch das Karomuster angedeuteten Oberflächenbereich erfolgen.

Um die Positionierungsmöglichkeiten der Ultraschallsensoren S zu definieren, wird eine mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils bereitgestellt. Die mathematische Beschreibung kann beispielsweise ein Polynom sein, das die zweidimensionale Kontur des Fahrzeugteils in einer bestimmten Flöhe (z=const. gemäß dem Koordinatensystem der Fig. 1) wiedergibt. Alternativ kann die mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils auch ein Polynom sein, das die dreidimensionale Form der Oberfläche des Fahrzeugteils beschreibt. Weiterhin alternativ kann die mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur durch eine Punktwolke erfolgen, die die dreidimensionale Form der Oberfläche des Fahrzeugteils anhand von diskreten Oberflächenpunkten beschreibt, oder aus einer Punktewolke kann eine mathematische Beschreibung in Form eines Polynoms generiert werden. Des Weiteren werden Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren S bereitgestellt. Ultraschallsensoren S weisen eine keulenartige, gerichtete Strahlcharakteristik auf, wie dies schematisch in Fig. 4a in einer Seitenansicht gezeigt ist. Diese Strahlcharakteristik kann durch eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung von Antenneneigenschaften beschrieben sein, beispielsweise durch eine zwei- oder dreidimensionale Darstellung des Antennengewinns. Alternativ kann die Strahlcharakteristik mathematisch durch ein mehrdimensionales, beispielsweise zwei- oder dreidimensionales Polynom beschrieben werden. Zur Verringerung der Rechenkomplexität wird die Strahlcharakteristik vorzugsweise in einer Ebene betrachtet, beispielsweise der horizontalen Ebene, die durch das Zentrum des Ultraschallsensors S verläuft. Ein solcher Schnitt durch die dreidimensionale Strahlcharakteristik und die sich damit ergebende zweidimensionale Strahlcharakteristik ist beispielhaft in Fig. 4b gezeigt.

Sie zeigt beispielsweise die zweidimensionale Strahlcharakteristik in einer horizontalen Ebene.

Zusätzlich können weitere horizontale Schnitte der Strahlcharakteristik des Ultraschallsensors S oder auch Schnitte in einer schrägen Ebene (z.B. schräg nach unten oder schräg nach oben) verwendet werden, um basierend darauf die Sensorpositionierung optimieren zu können. Basierend auf diesen zweidimensionalen Strahlcharakteristikinformationen und der jeweiligen Anordnung der Ultraschallsensoren S am Fahrzeug F können die zweidimensionalen Strahlcharakteristikinformationen aller Ultraschallsensoren S gemeinsam analysiert und die Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren S derart geändert werden, dass die vorgegebenen Kriterien erfüllt werden.

Wie zuvor beschrieben, bestehen mehrere Freiheitsgrade bei der Sensorpositionierung. Dies sind insbesondere die Positionierung in x, y und z-Richtung mit der Einschränkung, dass die Positionierung auf der Oberfläche des Fahrzeugteils zu erfolgen hat und daher die Position des Ultraschallsensors S gemäß der mathematischen Beschreibung der Oberfläche des Fahrzeugteils zu wählen ist.

Es hat sich gezeigt, dass die Veränderung einiger der genannten Parameter größere Auswirkungen auf die Umfelderfassung des Fahrzeugs hat als andere. So hat beispielsweise eine Änderung der Sensorausrichtung durch Verschwenken des Ultraschallsensors S um eine vertikale Flochachse um einen bestimmten Winkel eine stärkere Auswirkung auf die Umgebungserfassung als die Änderung der Sensorausrichtung durch Verschwenken des Ultraschallsensors S um eine horizontale Achse, die senkrecht zur vertikalen Hochachse verläuft. Ebenso hat die Positionierungshöhe (d.h. die Höhe in z-Richtung gemäß dem Koordinatensystem in Fig. 1) nur untergeordnete Relevanz.

Aufgrund dieser Erkenntnis erfolgt die schrittweise Änderung der Positionierung der jeweiligen Sensoren vorzugsweise lediglich in einer horizontalen Ebene, d.h. in x- und y-Richtung gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Koordinatensystem und die schrittweise Änderung der Ausrichtung der jeweiligen Sensoren lediglich durch Verschwenken um eine vertikale Hochachse, d.h. eine Winkeländerung um die z-Achse gemäß dem Koordinatensystem in Fig. 1. Die Änderung der Positionierung der jeweiligen Sensoren in x- und y-Richtung erfolgt basierend auf den Geometrieinformationen des Fahrzeugteils, und zwar derart, dass bei einer Änderung der Anordnung in einer Richtung (beispielsweise derx- Richtung) die Änderung in der anderen Richtung (beispielsweise der y- Richtung) durch die mathematische Beschreibung der Oberflächenkontur des Fahrzeugteils festgelegt wird.

Zudem können vorteilhafterweise auch Bereiche vorgegeben werden, innerhalb derer eine Veränderung der Parameter erfolgen kann. So kann beispielsweise festgelegt werden, dass die winkelmäßige Ausrichtung des Sensors lediglich in einem Bereich ±20° oder die Positionsveränderung lediglich im Bereich ±10cm erfolgen kann.

Wie zuvor ausgeführt erfolgt das schrittweise Modifizieren der Position und Ausrichtung der einzelnen Ultraschallsensoren S mit dem Ziel, eine Umfelderfassung zu ermöglichen, die vorab definierte Kriterien erfüllt.

Insbesondere können zunächst zu testende Basiskriterien festgelegt werden, gemäß denen die Optimierung der Sensorpositionierung erfolgt. Dies können beispielsweise das Trilaterationsprinzip sein, d.h. das Kriterium gibt an, welche Bereiche im Umfeld des Fahrzeugs mit welcher Anzahl von Sensoren detektiert werden können. Anhand anzahl spezifischer Gewichtungen kann dadurch eine detailreichere Bewertung erfolgen. Ein weiteres Kriterium kann beispielsweise sein, dass der Abdeckungsbereich, der durch mindestens zwei Sensoren detektiert wird, maximiert wird. Ferner kann als weiteres Kriterium die positionsbezogene, summierte Schalldruckamplitude und/oder das Schalldrucklevel herangezogen werden.

Basierend auf diesen Basiskriterien können komplexere Kriterien gestaltet werden. So kann beispielsweise eine Optimierung der Sensorpositionierung durch eine gewichtete Berücksichtigung der Basiskriterien erfolgen. Dabei kann über Gewichtungsfaktoren angegeben werden, in welchem Maße die jeweiligen Basiskriterien bei der Optimierung der Sensorpositionierung berücksichtigt werden.

Des Weiteren können bei komplexen Kriterien Umgebungsbereiche mit einer höheren Priorität festgelegt werden, beispielsweise Bereiche vor und hinter dem Fahrzeug, die in dem Rangierbereich des Fahrzeugs liegen, können bei der Positionsoptimierung stärker gewichtet werden als Bereiche seitlich neben dem Fahrzeug. Zuletzt können auch funktionale Kriterien festgelegt werden, beispielsweise solche, die mehrere komplexe Kriterien miteinander vereinen, um für einen Satz von Fahrassistenzfunktionen eine optimierte Umgebungserfassung durch die Ultraschallsensoren S zu erreichen.

Um die Rechenkomplexität für die Sensoroptimierung weiter zu verringern, können Symmetrien ausgenutzt werden. Beispielsweise können bei einer symmetrischen Sensorpositionierung die Berechnungen auf eine Fahrzeughälfte beschränkt werden und durch Ausnutzung der Symmetrie damit auf die Gültigkeit der Berechnungen auch für die andere Fahrzeughälfte rückgeschlossen werden.

Des Weiteren kann bei den Berechnungen eine Beschränkung der Sensorreichweite erfolgen, so dass der bei den Berechnungen berücksichtigte Umgebungsbereich in Ausbreitungsrichtung der Schallwellen der Ultraschallsensoren S begrenzt wird. Eine Beschränkung auf die nähere Fahrzeugumgebung ist in vielen Anwendungsfällen ausreichend, beispielsweise in speziellen Situationen bei einem Parkassistenzsystem .

Wenn eine Position und Ausrichtung der jeweiligen Sensoren gefunden wurde, erfolgt vorzugsweise Verifikation der berechneten Ergebnisse. Dabei wird geprüft, ob die durch das Verfahren gefundene Position und Ausrichtung der jeweiligen Sensoren vorgegebene Anforderungen erfüllt. Die Verifikation kann beispielsweise mittels einer Strahlenverfolgungs- Umgebung (engl. Raytracing environment) vollzogen werden.

Nach dem Verifikationsschritt kann eine Validierung der aufgefundenen Position und Ausrichtung der Ultraschallsensoren vollzogen werden.

Dabei wird beispielsweise eine durch das Verfahren bestimmte Sensorpositionierung und Sensorausrichtung verschiedenen Testszenarios unterzogen, um zu überprüfen, ob die Ergebnisse der Umgebungserfassung durch die Sensoranordnung vorgegebenen Kriterien entsprechen. Die Testscenarios können dabei beispielsweise folgendes umfassen:

- Unterschiedliche Verkehrsszenarios;

- Einscher-/ Ausschervorgänge;

- Überholvorgänge;

- Kreuzen von Fußgängern.

Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das die Verfahrensschritte zur Bestimmung der Position und Ausrichtung von Ultraschallsensoren verdeutlicht.

Zunächst werden Geometrieinformationen bereitgestellt, die die Oberflächengeometrie zumindest eines Fahrzeugteils beschreiben, an dem die Ultraschallsensoren verbaut werden (S10).

Anschließend wird jeweils eine initiale Sensorposition und eine initiale Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren bereitgestellt (S11). Diese Informationen bilden die Startposition bzw. Startausrichtung für die nachfolgende Positionsoptimierung.

Zudem werden Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren bereitgestellt (S12).

Anschließend erfolgt ein schrittweises Modifizieren der initialen Sensorposition und initialen Ausrichtung der Ultraschallsensoren unter Berücksichtigung der Geometrieinformationen des Fahrzeugteils und ein Berechnen von die Umfelderfassung des Fahrzeugs charakterisierenden Ausgangsinformationen basierend auf den Informationen zur Strahlcharakteristik der Ultraschallsensoren (S13). Diese Berechnungen erfolgen vorzugsweise in einer Simulationsumgebung, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensorpositionierungen bzw. Sensorausrichtungen berücksichtigt, Ausgangsinformationen, die die Umfelderfassung durch die Ultraschallsensoren bei der jeweiligen Sensorposition bzw. -ausrichtung charakterisieren, berechnet und die Ergebnisse dieser Berechnungen miteinander bzw. mit den ursprünglich gewählten Sensorpositionierungen bzw. Sensorausrichtungen vergleicht. Hierbei können je nach Komplexität beispielsweise bis zu 500000 unterschiedliche Sensorpositionen pro Optimierungsproblem miteinander verglichen werden.

Daraufhin wird eine finale Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren basierend auf den Ausgangsinformationen und basierend auf Kriterien, die durch die Umfelderfassung mittels der Ultraschallsensoren nach deren Positionsbestimmung erreicht werden sollen, ermittelt (S14). In anderen Worten wird diejenige Position und Ausrichtung für die einzelnen Ultraschallsensoren bestimmt, die die vorgegebenen Kriterien am besten erfüllt.

Zuletzt wird die finale Position und Ausrichtung für die jeweiligen Ultraschallsensoren ausgegeben (S15). Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.

Bezugszeichenliste F Fahrzeug

S Ultraschallsensor