Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer

Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem mittels eines

Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal empfangen wird und anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal ausgegeben wird, mittels einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors anhand des Rohsignals ein Sensorsignal bestimmt wird und das Sensorsignal über eine Datenleitung an ein Steuergerät übertragen wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrerassistenzsystem einer solchen

Ultraschallsensorvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein

Kraftfahrzeug mit einem derartigen Fahrerassistenzsystem.

Das Interesse richtet sich vorliegend auf Ultraschallsensorvorrichtungen für

Kraftfahrzeuge. Derartige Ultraschallsensorvorrichtungen können beispielsweise dazu verwendet werden, ein Objekt in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Eine solche Ultraschallsensorvorrichtung umfasst üblicherweise mehrere Ultraschallsensoren, mit denen jeweils ein Abstand zu dem Objekt bestimmt werden kann. Die Ultraschallsensoren umfassen üblicherweise eine Membran, die zum

Aussenden des Ultraschallsignals mit einem entsprechenden Wandlerelement zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Das von dem Ultraschallsensor

ausgesendete Ultraschallsignal wird dann von dem Objekt reflektiert und trifft wieder auf die Membran des Ultraschallsensors auf. Infolge des auftreffenden Ultraschallsignals wird die Membran zu mechanischen Schwingungen angeregt. Diese mechanischen

Schwingungen können mit dem Wandlerelement erfasst werden und in Form eines Rohsignals, beispielsweise einer elektrischen Spannung, bereitgestellt werden. Dieses Rohsignal kann dann mit einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors entsprechend bearbeitet werden und als Sensorsignals an ein Steuergerät der

Ultraschallsensorvorrichtung übertragen werden.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die Signalverarbeitung innerhalb des Ultraschallsensors beziehungsweise innerhalb der Auswerteeinrichtung durchgeführt wird. Beispielsweise kann das Rohsignal mit einer vorbestimmten Schwellwertkurve verglichen werden. Dabei können nur Anteile des Rohsignals berücksichtigt werden, welche die Schwellwertkurve überschreiten. Somit können beispielsweise die Signalanteile des Rohsignals, welche das reflektierte Ultraschallsignal beschreiben, von den

Rauschanteilen des Rohsignals unterschieden werden. In diesem Fall beschreibt das Sensorsignal, welches von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragen wird, lediglich Informationen, zu welchem Zeitpunkt das Rohsignal den Schwellwert überschreitet. Somit kann das übertragene Sensorsignal bezüglich der Datenmenge reduziert werden. Es ergibt sich aber der Nachteil, dass eine weitere Signalanalyse innerhalb des Steuergeräts nicht mehr möglich ist.

Hierzu beschreibt die DE 10 2004 006 015 A1 ein Verfahren zur Anpassung eines Schwellwerts einer Detektionseinrichtung. Hierbei wird ein Empfangssignal empfangen und aufbereitet. Dies kann insbesondere durch Verstärkung, Filterung und Demodulation zur Rückgewinnung einer Einhüllenden erfolgen. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass im Sinne eines Optimalempfängers die Signalaufbereitung eine I/Q-Demodulation umfasst.

Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2008 044 088 A1 ein Verfahren zur dynamischen Anpassung eine Schwellwerts einer Detektionseinrichtung, insbesondere eines Sensors zur Abstandsmessung mittels eines Echoverfahrens. Hierbei kann durch die Modulation einer Einhüllenden eines an einem Detektoreingang anliegenden Signals berechnet werden. Diese Amplituden-Demodulation kann beispielsweise mittels I-Q-Demodulation, Tiefpassfilterung, oder ähnlichem realisiert werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie die

Signalauswertung bei einer Ultraschallsensorvorrichtung der eingangs genannten Art auf zuverlässige Weise verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine

Ultraschallsensorvorrichtung, durch ein Fahrerassistenzsystem sowie durch ein

Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer

Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug wird bevorzugt mittels eines Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal empfangen und insbesondere anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal ausgegeben. Darüber hinaus wird mittels einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors bevorzugt anhand des Rohsignals ein Sensorsignal bestimmt. Zudem wird das Sensorsignal insbesondere über eine

Datenleitung an ein Steuergerät übertragen. Des Weiteren ist es bevorzugt vorgesehen, dass mittels der Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Sensorsignals das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt wird, so dass insbesondere ein vorbestimmtes Frequenzband des Rohsignals, welches bevorzugt das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband umgesetzt wird. Zudem wird das gemischte Rohsignal zur Bestimmung des Sensorsignals bevorzugt anschließend abgetastet.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Hierbei wird mittels eines Ultraschallsensors ein Ultraschallsignal empfangen und anhand des empfangenen Ultraschallsignals ein Rohsignal ausgegeben. Des Weiteren wird mittels einer Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors anhand des Rohsignals ein Sensorsignal bestimmt. Darüber hinaus wird das Sensorsignal über eine Datenleitung an ein Steuergerät übertragen. Ferner wird mittels der Auswerteeinrichtung zum Bestimmen des Sensorsignals das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt, so dass ein vorbestimmtes Frequenzband des Rohsignals, welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband umgesetzt wird und das gemischte Rohsignal wird anschließend abgetastet.

Mithilfe des Verfahrens soll eine Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug betrieben werden. Die Ultraschallsensorvorrichtung kann den Ultraschallsensor und ein Steuergerät umfassen. Dabei ist der Ultraschallsensor mit dem Steuergerät zur

Datenübertragung über die Datenleitung beziehungsweise einen Datenbus verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung mehrere

Ultraschallsensoren umfasst, welche jeweils zur Datenübertragung mit dem Steuergerät verbunden sind. Mithilfe der Ultraschallsensorvorrichtung können insbesondere Objekte beziehungsweise Hindernisse in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Hierzu kann mit dem Ultraschallsensor ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Zu diesem Zweck wird eine Membran des Ultraschallsensors mit einem entsprechenden Wandlerelement, beispielsweise einem piezoelektrischen Element, zu mechanischen Schwingungen angeregt. Hierzu kann das Wandlerelement beispielsweise mit einem Spannungssignal beziehungsweise einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung beaufschlagt werden. Das ausgesendete Ultraschallsignal wird an dem Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs reflektiert und trifft wieder auf die Membran des Ultraschallsensors auf. Dadurch wird die Membran des Ultraschallsensors zu mechanischen Schwingungen angeregt. Diese mechanischen Schwingungen der Membran können mit dem Wandlerelement erfasst werden und in Form des Rohsignals, welches insbesondere als zeitlich veränderliche elektrische Spannung bereitgestellt wird, ausgegeben werden. Dieses Rohsignal kann dann mithilfe der Auswerteeinrichtung bearbeitet werden. Die Auswerteeinrichtung kann eine entsprechende Schaltung umfassen, welche zur Signalverarbeitung des Rohsignals genutzt wird. Das Sensorsignal, welches mittels der Auswerteeinrichtung anhand des Rohsignals bestimmt wird, kann dann an das Steuergerät übertragen werden. Das Sensorsignal kann mit dem

Steuergerät entsprechend ausgewertet werden. Somit kann innerhalb des Steuergeräts beispielsweise überprüft werden, ob sich ein Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs befindet. Ferner kann eine relative Lage des Objekts zu dem

Kraftfahrzeug bestimmt werden.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Bestimmen des Sensorsignals mittels der Auswerteeinrichtung das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt wird. Zudem wird zum Bestimmen des

Sensorsignals das gemischte Rohsignal abgetastet. Hierzu kann die Auswerteeinrichtung einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, mittels welchem das gemischte Rohsignal abgetastet beziehungsweise digitalisiert werden kann. Dabei ist das zumindest eine Mischsignal derart bestimmt, dass ein vorbestimmtes Frequenzband des Rohsignals, welches das empfangene Ultraschallsignal beschreibt, auf ein niedrigeres Frequenzband umgesetzt wird. Mit anderen Worten kann die Auswerteeinrichtung einen Mischer umfassen, mittels welchem das Rohsignal gemischt werden kann. Dabei kann das Rohsignal mit zumindest einem Mischsignal gemischt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das vorbestimmte Frequenzband des Rohsignals herabgemischt wird. Das vorbestimmte Frequenzband des Rohsignals beschreibt das empfangene

Ultraschallsignal.

Im Betrieb der Ultraschallsensorvorrichtung wird - wie zuvor erläutert - das

Ultraschallsignal ausgesendet und das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen. Dabei ist die Sendefrequenz des ausgesendeten Ultraschallsignals bekannt. Die Sendefrequenz kann beispielsweise etwa 50 kHz betragen. Durch die Reflexion des ausgesendeten Ultraschallsignals an dem Objekt kann sich eine

geringfügige Verschiebung beziehungsweise Veränderung der Frequenz ergeben. Diese Veränderung der Frequenz ist bekannt beziehungsweise kann bestimmt werden. Somit kann das Frequenzband des Rohsignals bestimmt werden, welches das empfangene beziehungsweise das von dem Objekt reflektierte Ultraschallsignal beschreibt. Dieses Frequenzband wird nun auf eine niedrigere Frequenz herabgemischt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass für die Abtastung des gemischten Rohsignals eine geringere Abtastrate verwendet werden kann, als bei einer vergleichbaren Abtastung des reinen Rohsignals. Auf diese Weise kann die Datenmenge des Sensorsignals reduziert werden. Dies ermöglicht eine Übertragung des Sensorsignals von der Auswerteeinrichtung des Ultraschallsensors zu dem Steuergerät über die Datenleitung. Bei einer Abtastung des reinen Rohsignals kann die Datenmenge des Sensorsignals beispielsweise so groß sein, dass dieses aufgrund der begrenzten Datenrate der Verbindungsleitung nicht mehr über diese übertragen werden kann. Darüber hinaus liegen in dem Steuergerät genaue Informationen über den Signalverlauf des empfangenen Ultraschallsignals

beziehungsweise des Rohsignals vor. Somit wird im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen im Steuergerät nur Informationen vorliegen, ob das Rohsignal eine

Schwellwertkurve überschreitet, eine zusätzliche Signalverarbeitung durch das

Steuergerät ermöglicht. Insgesamt kann damit die Ultraschallsensorvorrichtung zuverlässiger betrieben werden.

In einer Ausführungsform entspricht eine Frequenz des zumindest einen Mischsignals, mit welchem das Rohsignal gemischt wird, einer Resonanzfrequenz einer Membran des Ultraschallsensors. Wie bereits erläutert, umfasst der Ultraschallsensor eine Membran, die mit dem Wandlerelement zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Diese Membran kann beispielsweise topfförmig ausgebildet sein und aus Aluminium gefertigt sein. Mithilfe des Wandlerelements kann dann ein Membranboden der Membran zu Schwingungen angeregt werden. Diese Membran weist eine Resonanzfrequenz auf, welche sich anhand ihrer geometrischen Ausgestaltung und/oder des Materials ergibt. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass die Sendefrequenz, mittels welcher die Membran angeregt wird, der Resonanzfrequenz der Membran entspricht. Somit entspricht auch der Hauptanteil des von dem Objekt reflektierten beziehungsweise des

empfangenen Ultraschallsignals der Resonanzfrequenz der Membran. Wenn nun das Rohsignal mit dem zumindest einen Mischsignal gemischt wird, dessen Frequenz der Resonanzfrequenzen spricht, kann das Frequenzband in das Basisband herabgemischt werden. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Frequenz des zumindest einen Mischsignals von der Resonanzfrequenz verschieden ist. Das zumindest eine Mischsignal soll aber so gewählt werden, dass das vorbestimmte Frequenzband deutlich niedriger als das vorbestimmte Frequenzband ist. Beispielsweise kann das umgesetzte Frequenzband in einem Frequenzbereich kleiner als 10 kHz, bevorzugt in einem Frequenzbereich kleiner als 5 kHz, liegen. Somit kann die Abtastrate deutlich reduziert werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird anhand einer Mischung des Rohsignals mit einem ersten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal einen Phasenunterschied von 0°aufweist, ein erster Anteil des Sensorsignals bestimmt und anhand einer Mischung des Rohsignals mit einem zweiten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal einen Phasenunterschied von 90° aufweist, wird ein zweiter Anteil des Sensorsig nals bestimmt. In diesem Fall setzt sich also das Sensorsignal aus dem ersten Anteil und dem zweiten Anteil zusammen. Der erste Anteil, welcher auch als I-Anteil bezeichnet werden kann, beschreibt insbesondere den Realteil des Rohsignals. Der zweite Anteil, welcher auch als Q-Anteil bezeichnet werden kann, beschreibt insbesondere den Imaginärteil des Rohsignals. Nachdem der erste Anteil und der zweite Anteil des gemischten Rohsignals bestimmt wurden, können diese entsprechend abgetastet werden. Somit liegen dem Steuergerät in Form des Sensorsignals Informationen über den Realteil und über den Imaginärteil des Rohsignals vor. Der Realteil beschreibt insbesondere die Amplituden des empfangenen

Ultraschallsignals. Auf Grundlage des Imaginärteils und/oder des Realteils kann eine Phaseninformation des empfangenen Ultraschallsignals bestimmt werden. Auf Grundlage nur des Imaginärteils kann beispielsweise nur eine betragsmäßige Doppler- Verschiebung zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Ultraschallsignal bestimmt werden. Auf Grundlage des Imaginärteils und des Realteils kann der genaue Wert der Doppier- Verschiebung (insbesondere exakter + oder - Wert) zwischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Ultraschallsignal bestimmt werden. Auf diese Weise kann eine Relativbewegung zwischen den Ultraschallsensor und dem Objekt bestimmt werden, insbesondere nur betragsmäßig oder der genaue Wert, wie oben beschrieben. Ferner kann auf Grundlage des ersten Anteils und des zweiten Anteils ein Frequenzspektrum des gemischten Rohsignals bestimmt werden. Somit liegen dem Steuergerät präzise Informationen zu dem empfangenen Ultraschallsignal vor.

In einer Ausgestaltung wird als das Sensorsignal das abgetastete gemischte Rohsignal an das Steuergerät übertragen. Wie bereits erläutert, kann das Rohsignal zunächst herabgemischt werden und anschließend abgetastet werden. Somit liegt eine Mehrzahl von Abtastwerten vor, welche das gemischte Rohsignal beschreiben. Diese Abtastwerte bilden zusammen das Sendesignal. Des Weiteren ist es bevorzugt vorgesehen, dass in dem Steuergerät Informationen hinterlegt sind, welche das zumindest eine Mischsignal beschreiben. Dabei wird es beispielsweise ermöglicht, dass das ursprüngliche Rohsignal auf Grundlage des Sensorsignals rekonstruiert wird. Dies ermöglicht eine präzise Auswertung des Sensorsignals innerhalb des Steuergeräts. Somit können beispielsweise reflektierte Ultraschallsignale von Objekten präzise bestimmt werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt reflektierten Ultraschallsignals kann dann der Abstand zu dem Objekt bestimmt werden. Des Weiteren wird es möglich, dass innerhalb des Steuergeräts ein Rauschanteil des ursprünglichen Rohsignals bestimmt wird. Zudem können

beispielsweise Schwellenwerte beziehungsweise Schwellwertkurve bestimmt werden, mit denen das Sensorsignal verglichen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden jeweilige Unterschiede von Abtastwerten des abgetasteten gemischten Rohsignals zu Abtastwerten eines zu einem

vorhergehenden Zeitpunkt bestimmten abgetasteten gemischten Rohsignals bestimmt und als das Sensorsignal werden die Unterschiede übertragen. Beispielsweise kann das Sensorsignal in einem aktuellen Messzyklus bestimmt werden. Dieses Sensorsignal setzt sich aus der Mehrzahl von Abtastwerten zusammen. Es kann vorgesehen sein, dass diese Abtastwerte mit Abtastwerten, die in einem vorhergehenden Messzyklus

bestimmten wurden, verglichen werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass nur die jeweiligen Unterschiede als das Sensorsignal übertragen werden. Mit anderen Worten können also als das Sensorsignal die Delta-Werte übertragen werden. Damit kann bei der Quantisierung eine geringe Auflösung verwendet werden. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass die jeweiligen Abtastwerte eine geringere Datenmenge aufweisen. Dies ermöglicht eine zuverlässige Übertragung des Sensorsignals. Darüber hinaus kann eine Datenleitung beziehungsweise einen Datenbus verwendet wird, der eine geringere Daten rate aufweist.

In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass eine Hüllkurve

beziehungsweise eine Einhüllende des gemischten Rohsignals bestimmt wird. Diese Hüllkurve kann dann abgetastet werden und als das Sensorsignal an das Steuergerät übertragen werden. Auch auf diese Weise kann die Datenmenge des Sensorsignals reduziert werden. Aus der Hüllkurve kann dann das Steuergerät den zeitlichen Verlauf der Amplituden des Rohsignals bestimmen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels des Steuergeräts ein Steuersignal an die

Auswerteeinrichtung übertragen wird und eine Einstellung der Auswerteeinrichtung und/oder ein Betriebsmodus der Auswerteeinrichtung in Abhängigkeit von dem

Steuersignal verändert werden. Die Datenleitung, welche die Auswerteeinrichtung mit dem Steuergerät verbindet, ist also bevorzugt bidirektional ausgebildet. Zum einen kann das Sensorsignal von der Auswerteeinrichtung an das Steuergerät übertragen werden. Zum anderen kann das Steuersignal von dem Steuergerät zu der Auswerteeinrichtung übertragen werden. In Abhängigkeit von dem Steuersignal, dass an die

Auswerteeinrichtung übertragen wird, kann ein Betriebsmodus der Auswerteeinrichtung beziehungsweise des Ultraschallsensors eingestellt werden.

Hier kann es vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung in einem Sendemodus, in welchem mit dem Ultraschallsensor Ultraschallsignale ausgesendet werden, betrieben wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung in einem

Empfangsmodus, in welchem mit dem Ultraschallsensor Ultraschallsignale empfangen werden, betrieben wird. Es ist auch ein Sende- und Empfangsmodus denkbar. Zudem kann die Auswerteeinrichtung in einem Programmiermodus betrieben werden, in welchen Parametereinstellungen der einzelnen Komponenten der Auswerteeinrichtung verändert werden können. Schließlich kann die Auswerteeinrichtung in einem Diagnosemodus betrieben werden, indem der aktuelle Betriebszustand und/oder die Funktionsfähigkeit des Ultraschallsensors überprüft werden können. Somit kann der Betrieb des

Ultraschallsensors mittels des Steuergeräts verändert werden.

Zudem ist es insbesondere vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem Steuersignal mittels der Auswerteeinrichtung ein Spannungssignal an einem Wandlerelement des Ultraschallsensors zum Aussenden des Ultraschallsignals angelegt wird. In diesem Fall kann die Auswerteeinrichtung beziehungsweise der Ultraschallsensor also in den

Sendemodus überführt werden. Mittels der Auswerteeinrichtung kann das

Spannungssignal, das insbesondere einer zeitlich veränderlichen elektrischen Spannung entspricht, ausgegeben werden und an dem piezoelektrischen Element angelegt werden. Damit kann das piezoelektrische Element in mechanische Schwingungen versetzt werden, wodurch wiederum die Membran des Ultraschallsensors zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Dies führt dazu, dass das Ultraschallsignal ausgesendet wird. Die Auswerteeinrichtung wird also nicht nur zur Verarbeitung des Rohsignals verwendet, sondern auch zur Ansteuerung des Wandlerelements beziehungsweise des piezoelektrischen Elements.

Vorzugsweise wird eine Amplitude und/oder eine Frequenz und/oder eine Codierung des Spannungssignals in abhängig von dem Steuersignal bestimmt. Durch die Aufforderung durch das empfangene Steuersignal steuert die Auswerteeinrichtung das

Wandlerelement an. Die Ansteuerung des Wandlerelements durch die

Auswerteeinrichtung kann grundsätzlich beliebig sein. Im einfachsten Fall kann dies eine konstante Wechselspannung sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass das

Spannungssignal eine konstante Frequenz aufweist. Das Spannungssignal kann auch so ausgebildet sein, dass das ausgesendete Ultraschallsignal entsprechend codiert wird. Für die Codierung kann eine Frequenzmodulation, eine Amplitudenmodulation, eine

Frequenzumtastung, eine Phasenmodulation oder dergleichen verwendet werden. Somit wird es ermöglicht, dass das Ultraschallsignal, welches mit dem Ultraschallsensor ausgesendet wird, durch das Steuergerät vorgegeben wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird das Rohsignal zunächst mit einem

Verstärkungsfaktor verstärkt und anschließend mit dem zumindest einen Mischsignal gemischt, wobei der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von dem Steuersignal bestimmt wird. Dabei kann das Rohsignal, welches als elektrische Spannung bereitgestellt wird, in Abhängigkeit von der Vorgabe durch das Steuersignal verstärkt werden. Somit wird es beispielsweise möglich, dass der Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit von den

Umgebungsbedingungen angepasst werden kann. Somit kann eine zuverlässige

Bestimmung des reflektierten Ultraschallsignals garantiert werden. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass das zumindest einen Mischsignal, mit welchem das Rohsignal gemischt wird, in Abhängigkeit von dem Steuersignal verändert wird. Damit kann die Mischung des Rohsignals angepasst beziehungsweise eingestellt werden.

Darüber hinaus ist es insbesondere vorgesehen, dass das Sensorsignal mittels des Steuergeräts zum Erfassen zumindest eines Objekts in einem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs ausgewertet wird. Wie bereits erläutert, kann das Sensorsignal von der Auswerteeinrichtung an das Steuergerät übertragen werden. Somit wird es ermöglicht, dass das Sensorsignal mittels des Steuergeräts ausgewertet werden kann. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass mittels des Steuergeräts ein Frequenzspektrum des Sensorsignals bestimmt wird und das zumindest eine Objekt anhand des

Frequenzspektrums erfasst wird. Anhand des Sensorsignals liegen dem Steuergerät Informationen zu dem Rohsignal vor. Alternativ dazu kann das Steuergerät das ursprüngliche Rohsignal auf Grundlage des Sensorsignals rekonstruieren. Wenn nun das Frequenzspektrum des Sensorsignals beziehungsweise des ursprünglichen Rohsignals betrachtet wird, kann beispielsweise auf Grundlage der Form des Frequenzspektrums eine Charakterisierung des Objekts durchgeführt werden. Hierbei wird die Erkenntnis genutzt, dass die Form des Frequenzspektrums Aufschluss über den Typ des Objekts geben kann. Hierzu können Experimente beziehungsweise zuvor durchgeführten

Messungen herangezogen werden. Diese ermöglicht eine zuverlässige Charakterisierung des Objekts. Ferner kann deutlich zwischen einem Echo von einem Objekt einerseits und Reflexionen des Ultraschallsignals am Boden beziehungsweise an der Fahrbahnoberfläche, Rauschen und/oder Störsignalen andererseits unterschieden werden. Dies garantiert eine zuverlässige Objekterkennung.

Eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst einen Ultraschallsensor und ein Steuergerät. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist bevorzugt zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und der vorteilhaft Ausgestaltungen davon ausgelegt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensorvorrichtung eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren aufweist. Diese Ultraschallsensoren können dann verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet werden. Insbesondere können die

Ultraschallsensoren an den Stoßfängern des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren an den Türen des Kraftfahrzeugs angeordnet werden.

Ferner kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung als anwendungsspezifische integrierte Schaltung beziehungsweise als ASIC (Application- Specific Integrated Circuit) ausgebildet ist. Somit kann die Auswerteeinrichtung besonders Bauraum sparend ausgebildet werden. Das Steuergerät kann ein

elektronisches Steuergerät (ECU - Electronic Control Unit) des Kraftfahrzeugs sein. Das Steuergerät kann Teil des Ultraschallsensors sein. Insbesondere ist das Steuergerät separat zu dem Ultraschallsensor ausgebildet. Die Datenleitung kann als Datenbus ausgebildet sein. Die Datenleitung kann auch als Punkt-zu-Punkt-Verbindung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Datenleitung als CAN-Bus, DSI-Bus (insbesondere DSI3- Bus), als Powerline-Verbindung, als Flexray-Verbindung oder dergleichen ausgebildet sein.

Ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung. Grundsätzlich können mithilfe des Fahrerassistenzsystems Objekt in dem Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erkannt werden. Falls erkannt wird, dass eine Kollision mit dem Objekt droht, kann eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der relativen Lage zwischen dem Kraftfahrzeug und dem Objekt zumindest semi-autonom manövriert. Beispielsweise kann das Fahrerassistenzsystem als Parkhilfesystem ausgebildet sein. Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes Fahrerassistenzsystem. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kraftfahrzeug als Nutzfahrzeug ausgebildet ist.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten

Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung, für das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte

Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Ultraschallsensorvorrichtung aufweist;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ultraschallsensorvorrichtung, welche einen Ultraschallsensor und ein Steuergerät aufweist; Fig. 3 ein Frequenzspektrum eines Rohsignals des Ultraschallsensors; und

Fig. 4 ein Frequenzspektrum eines gemischten Rohsignals des

Ultraschallsensors.

In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen

Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2, welches dazu dient, einen Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs 1 zu unterstützen. Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem 2 als Parkhilfesystem ausgebildet sein, mittels welchem der Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs 1 in eine Parklücke und/oder beim

Ausparken aus der Parklücke unterstützt werden kann.

Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorvorrichtung 3. Die Ultraschallsensorvorrichtung 3 weist zumindest einen Ultraschallsensor 4 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 zwölf Ultraschallsensoren 4. Dabei sind sechs Ultraschallsensoren 4 in einem Frontbereich 6 des Kraftfahrzeugs 1 und sechs Ultraschallsensoren 4 in einem Heckbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 4 können insbesondere an den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 montiert sein. Dabei können die Ultraschallsensoren 4 zumindest bereichsweise in entsprechenden Ausnehmungen beziehungsweise

Durchgangsöffnungen der Stoßfänger angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 4 verdeckt hinter den Stoßfänger angeordnet sind.

Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren 4 auch an weiteren Verkleidungsteilen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren 4 an oder verdeckt hinter den Türen des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein.

Mithilfe der jeweiligen Ultraschallsensoren 4 können Sensorsignale bereitgestellt werden, welche zumindest ein Objekt 8 in einem Umgebungsbereich 9 des Kraftfahrzeugs 1 beschreiben. Vorliegend ist schematisch ein Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 gezeigt. Zum Bestimmen des Sensorsignals kann mit jedem der Ultraschallsensoren 4 ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Im Anschluss daran kann das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt 8 reflektierten Ultraschallsignals kann dann ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor 4 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Abstände, die mit unterschiedlichen Ultraschallsensoren 4 bestimmt werden,

berücksichtigt werden. Somit kann mittels Trilateration die relative Lage zwischen dem Kraftfahrzeug 1 und dem Objekt 8 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ultraschallsignal, das von einem der Ultraschallsensoren 4 ausgesendet wurde, mit einem benachbarten Ultraschallsensor 4 empfangen wird. Dies wird auch als

Kreuzmessung bezeichnet.

Des Weiteren umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 3 ein elektronisches Steuergerät 5, welches mit den Ultraschallsensoren 4 zur Datenübertragung mit einer Datenleitung 10 (siehe Fig. 2) verbunden ist. Über die Datenleitung 10 können die mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 4 bestimmten Sensorsignale an das Steuergerät 5 übertragen werden. Anhand der Sensorsignale kann das Steuergerät 5 überprüfen, ob sich das Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet und an welcher Position sich das Objekt 8 in dem Umgebungsbereich 9 befindet. Diese Information kann dann von dem

Fahrerassistenzsystem 2 genutzt werden, um eine Ausgabe an den Fahrer des

Kraftfahrzeugs 1 auszugeben. Zudem kann es vorgesehen sein, dass das

Fahrerassistenzsystem 2 in eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder einen

Antriebsmotor eingreift, um das Kraftfahrzeug 1 in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten Objekt 8 zumindest semi-autonom zu manövrieren.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Ultraschallsensorvorrichtung 3, welche vorliegend beispielhaft nur einen Ultraschallsensor 4 aufweist. Die

Ultraschallsensorvorrichtung umfasst das Steuergerät 5, welche über die Datenleitung 10 mit einem Ultraschallsensor 4 verbunden ist. Hierbei ist zu erkennen, dass der

Ultraschallsensor 4 eine Membran 1 1 aufweist, welche vorliegend topfförmig ausgebildet ist. Die Membran 1 1 kann aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gefertigt sein. Zudem umfasst der Ultraschallsensor 4 ein Wandlerelement 12, welches mit der

Membran 1 1 beziehungsweise einem Membranboden der Membran 1 1 verbunden ist. Das Wandlerelement 12 kann aus einem piezoelektrischen Material gefertigt sein. Zum Aussenden des Ultraschallsignals kann das Wandlerelement 12 und somit die Membran 1 1 zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal trifft wieder auf die Membran 1 1 , wodurch durch diese zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Infolge dieser mechanischen Schwingungen wird mit dem Wandlerelement 12 ein Rohsignal 15 als elektrische Spannung ausgegeben. Darüber hinaus umfasst der Ultraschallsensor 4 eine Auswerteeinrichtung 13, welche insbesondere als anwendungsspezifische integrierte Schaltung ausgebildet ist. Die Auswerteeinrichtung 13 ist über entsprechende Verbindungsleitungen 14 mit dem

Wandlerelement 12 verbunden. Somit kann mittels der Auswerteeinrichtung 13 das Rohsignal 15 empfangen werden, welche das reflektierte Ultraschallsignal beschreibt. Der Auswerteeinrichtung 13 umfasst einen Verstärker 17, mittels welchem das Rohsignal 15 verstärkt werden kann. Zudem umfasst die Auswerteeinrichtung 13 einen Mischer 18, mittels welchem das verstärkte Rohsignal gemischt werden kann. Darüber hinaus umfasst die Auswerteeinrichtung 13 einen Analog-Digital-Wandler 19, mittels welchem das gemischte Rohsignal 16 abgetastet werden kann. Somit kann das abgetastete gemischte Rohsignal in Form des Sensorsignals an das Steuergerät 5 übertragen werden.

Zudem ist es vorgesehen, dass mittels des Steuergeräts 5 ein Steuersignal über die Datenleitung 10 an die Auswerteeinrichtung 13 übertragen werden kann. In Abhängigkeit von dem Steuersignal kann ein Betriebsmodus der Auswerteeinrichtung 13

beziehungsweise des Ultraschallsensors 4 eingestellt werden. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 13 in einem Programmiermodus, einem Sende- und

Empfangsmodus, einen Empfangsmodus oder einen Diagnosemodus betrieben werden. Zudem umfasst die Auswerteeinrichtung 13 eine Ansteuereinheit 20, mittels welcher ein Spannungssignal bereitgestellt werden kann. Dieses Spannungssignal kann dann zum Aussenden des Ultraschallsignals an dem Wandlerelement 12 angelegt werden. Nach der Aufforderung durch das Steuersignal, welches von dem Steuergerät 5 an die

Auswerteeinrichtung 13 übertragen wird, kann dann das Spannungssignal mittels der Ansteuereinheit 20 ausgegeben werden. Bei dem Spannungssignal kann es sich um eine Wechselspannung mit konstanter Spannung und/oder Frequenz handeln. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Spannungssignal entsprechend codiert ist.

In Abhängigkeit von dem Steuersignal, welches von dem Steuergerät 5 an die

Auswerteeinrichtung 13 übertragen wird, kann zudem ein Verstärkungsfaktor mit dem das Rohsignal 15 mittels des Verstärker 17 verstärkt wird, eingestellt werden. Darüber hinaus kann ein Mischsignal, mit dem das Rohsignal 16 mit dem Mischer 18 gemischt wird, eingestellt werden. Dabei ist das Mischsignal so bestimmt, dass ein vorbestimmtes Frequenzband 21 des Rohsignals 15 auf ein im Vergleich zu dem vorbestimmten

Frequenzband 21 niedrigeres Frequenzband 22 umgesetzt wird. Dies wird nachfolgend anhand von Fig. 3 und Fig. 4 erläutert. Fig. 3 zeigt ein Frequenzspektrum des Rohsignals 15. Dabei ist auf der Abszisse die Frequenz f und auf der Ordinate eine Intensität I aufgetragen, welche eine Energie des Rohsignals 15 beschreibt. Das vorbestimmte Frequenzband 21 des Rohsignals 15 beschreibt das von dem Objekt 8 reflektierte Ultraschallsignal. Dabei ist ferner eine Resonanzfrequenz f ₀ der Membran 1 1 des Ultraschallsensors 4 dargestellt. Diese Resonanzfrequenz f ₀ kann beispielsweise 51 ,2 kHz betragen. Die Resonanzfrequenz f ₀ entspricht der Frequenz, mit der auch die Membran 1 1 zum Aussenden des

Ultraschallsignals angeregt wird. Durch die Reflexion des Ultraschallsignals an dem Objekt 8 wird diese Frequenz teilweise verändert. Dies ist aus dem Frequenzspektrum ersichtlich. Vorliegend liegt die Resonanzfrequenz f ₀ etwa mittig in dem Frequenzband 21 . Da dieses Frequenzband 21 Frequenzen in einem Bereich von 50 kHz aufweist, ist es bei der Abtastung erforderlich mindestens eine Abtastrate von 100 kHz zu verwenden, um das Nyquist-Theorem zu erfüllen. Sinnvollerweise sollte mindestens eine Abtastrate von 200 kHz verwendet werden.

Im Vergleich hierzu zeigt Fig. 4 das Frequenzspektrum des gemischten Rohsignals 16. Hier wurde das Rohsignal 15 mit dem Mischsignal gemischt, welches die Frequenz aufweist. Das Frequenzband 21 wurde somit um die Frequenz herabgemischt beziehungsweise verschoben. Somit ergibt sich eine Frequenzband 22 welches im Vergleich zu den vorbestimmten Frequenzband 21 gemäß Fig. 3 deutlich niedriger ist. Beispielsweise kann das Frequenzband 22 in einem Frequenzbereich zwischen 0 kHz und 3 kHz liegen. Hier ist eine Abtastrate von 12 kHz ausreichend, um das gemischte Rohsignal 16 abtasten beziehungsweise digitalisieren zu können. Auf diese Weise kann die Datenmenge des abgetasteten Signals beziehungsweise des Sensorsignals deutlich reduziert werden. Somit wird es ermöglicht, dass das Sensorsignal, welches das

Rohsignal 15 beziehungsweise das reflektierte Ultraschallsignal präzise beschreibt, an das Steuergerät 5 übertragen wird. Auf diese Weise kann mithilfe des Steuergeräts 5 eine Signalauswertung ermöglicht werden.

Vorliegend wurde das Rohsignal 15 mit einem Mischsignal gemischt. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Rohsignal mit einem ersten Mischsignal, welches zu dem Rohsignal 15 einen Phasenunterschied von 0° aufweis t, und mit einem zweiten

Mischsignal, welches zu dem Rohsignal 15 einen Phasenunterschied von 90° aufweist, gemischt wird. Auf diese Weise können ein I-Anteil, welcher den Realteil des Rohsignals 15 beschreibt, und ein Q-Anteil, weicher den Imaginärteil des Rohsignals 15 beschreibt, bestimmt werden. Diese Anteile können in Form des Sensorsignals an das Steuergerät 5 übertragen werden. Damit liegen in dem Steuergerät 5 genaue Informationen zu der Amplitude und der Phase des empfangenen Ultraschallsignals vor.

Insgesamt können durch das Mischen des Rohsignals 16 und die anschließende Abtastung die Datenmenge des Sensorsignals reduziert werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass jeweilige Unterschiede der Abtastwerte zu zuvor bestimmten Abtastwerten ermittelt werden. Als das Sensorsignal können dann nur die jeweiligen Unterschiede beziehungsweise Delta-Werte übertragen werden. Folglich kann die Datenmenge des zu übertragenden Sensorsignals zusätzlich reduziert werden. Damit kann dieses Sensorsignal, welches genaue Informationen zu dem empfangenen Ultraschallsignal enthält, von dem Ultraschallsensor 4 an das Steuergerät 5 übertragen werden. Dadurch kann in dem Steuergerät 5 eine Verarbeitung des Sensorsignals ermöglicht werden.