Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ULTRASONIC SENSOR SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING OBJECTS IN THE SURROUNDINGS OF A VEHICLE, AND VEHICLE COMPRISING AN ULTRASONIC SENSOR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/215028
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an ultrasonic sensor system for detecting objects in the surroundings of a vehicle, said system comprising a first group of ultrasonic sensors and a second group of ultrasonic sensors. The ultrasonic sensors of the first group each have a first installation height on the vehicle and the ultrasonic sensors of the second group of ultrasonic sensors each have a second installation height on the vehicle, the first installation height being greater than the second installation height. The ultrasonic sensors of the first group have a higher sensitivity for the detection of objects than the ultrasonic sensors of the second group.

Inventors:
PREISSLER, Peter (Schuetzenstr. 14, Dorndorf, 36460, DE)
SCHUMANN, Michael (Leinfeldener Str. 60 A, Stuttgart, 70597, DE)
OLBRICH, Sebastian (Albertus-Magnus-Strasse 30, Leonberg, 71229, DE)
ISKE, Burkhard (Kiebitzweg 25, Renningen, 71272, DE)
Application Number:
EP2019/061360
Publication Date:
November 14, 2019
Filing Date:
May 03, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
G01S15/93; G01S15/87
Foreign References:
DE102013200793A12014-07-24
EP2339374A22011-06-29
DE102014202497B42016-11-24
DE102004021561A12005-12-08
EP1278076A22003-01-22
DE102007053033A12009-05-14
DE19645339A11998-05-07
DE10261018A12004-07-08
DE102009046338A12011-05-05
DE102014202497B42016-11-24
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Ultraschallsensorsystem (20) zum Erkennen von Objekten (80, 81) im Umfeld eines Fahrzeugs (10), umfassend eine erste Gruppe (22) von Ultraschallsensoren (12) und eine zweite Gruppe (24) von

Ultraschallsensoren (14), wobei die Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) jeweils eine erste Einbauhöhe (hi) an dem Fahrzeug (10) aufweisen und die Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24) jeweils eine zweite Einbauhöhe (h2) an dem Fahrzeug (10) aufweisen, wobei die erste Einbauhöhe (hi) größer ist als die zweite Einbauhöhe (h2), dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) eine höhere Sensitivität für das Erkennen von Objekten (80, 81) aufweisen als die Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24).

2. Ultraschallsensorsystem (20) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Richtcharakteristiken (52) der Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) einen positiven vertikalen Anstellwinkel (ß) relativ zur Horizontalebene (45), insbesondere in einem Bereich von +0° bis +15°, aufweisen.

3. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die die jeweiligen Richtcharakteristiken (54) der Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24) horizontal ausgerichtet sind oder einen negativen vertikalen Anstellwinkel (ß) relativ zur Horizontalebene (45) aufweisen.

4. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Richtcharakteristiken (52) der Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) einen kleineren vertikalen Öffnungswinkel (g) aufweisen als die jeweiligen

Richtcharakteristiken (54) der Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24).

5. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe (24) mindestens so viele Ultraschallsensoren (14) aufweist wie die erste Gruppe (22), wobei lotrecht unter jedem Ultraschallsensor (14) der ersten Gruppe (22) ein Ultraschallsensor (12) der zweiten Gruppe (24) angeordnet ist.

6. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe (24) mindestens einen

Ultraschallsensor (14) mehr aufweist, als die erste Gruppe (22), wobei versetzt zwischen je zwei benachbarten Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24) ein Ultraschallsensor (12) der ersten Gruppe (22) angeordnet ist.

7. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) baugleich zu den Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24) ausgebildet sind wobei die unterschiedlichen vertikalen Anstellwinkel (ß) durch die jeweilige Installation der Ultraschallsensoren (12, 14) an einem Fahrzeugbauteil, insbesondere einem Stoßfänger bedingt ist.

8. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (12, 14) einen

Membrantopf (60) mit einer schwingungsfähigen Membran und einer um die Membran umlaufenden Wandung aufweisen, wobei auf einer Innenseite der Membran ein piezoelektrischer Wandler angeordnet ist, wobei die Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) einen kleineren Membrandurchmesser und/oder eine höhere

Membransteifigkeit aufweisen als die Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24).

9. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) und/ oder die Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24) jeweils einen trichterförmigen Halter aufweisen, wobei die

Richtcharakteristik der Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) und/ oder die Richtcharakteristik der Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24) den trichterförmigen Halter beeinflusst wird.

10. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) mit einer höheren Sendefrequenz betrieben werden, als die

Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24).

11. Ultraschallsensorsystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte der Ultraschallsensoren (12, 14), insbesondere die Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) derart angeordnet und ausgerichtet sein bzw. einen derartigen

Anstellwinkel aufweisen, dass Objekte oberhalb des Fahrzeugs (10) erfassbar sind.

12. Fahrzeug (10) mit mindestens einem Ultraschallsensorsystem (20) zum Erkennen von Objekten (80, 81) im Umfeld des Fahrzeugs (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Ultraschallsensoren (12, 14) des Ultraschallsensorsystems (20) an einem vorderen und/oder an einem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs (10) angeordnet sind.

13. Fahrzeug (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einbauhöhe (hi) einen Wert im Bereich von 50 cm bis 80 cm aufweist und die zweite Einbauhöhe (h2) einen Wert im Bereich von 20 cm bis 40 cm aufweist.

14. Verfahren zum Erkennen von Objekten (80, 81) im Umfeld eines

Fahrzeugs (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13 mittels eines Ultraschallsensorsystems (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei mittels der Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) Objekte (80, 81) erfasst werden, deren Abstand von den Ultraschallsensoren (12) der ersten Gruppe (22) größer ist als ein Grenzabstand (di) und wobei mittels der Ultraschallsensoren (14) der zweiten Gruppe (24) Objekte erfasst werden, deren Abstand von den Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe kleiner ist als der Grenzabstand (di).

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzabstand (di) 40 cm beträgt.

Description:
Beschreibung

Titel

Ultraschallsensorsystem und Verfahren zum Erkennen von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs, sowie Fahrzeug mit einem Ultraschallsensorsystem

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsensorsystem und Verfahren zum Erkennen von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs.

Stand der Technik

Verfahren und Systeme zum Erkennen von Objekten, insbesondere von

Hindernissen, kommen zum Beispiel in Kraftfahrzeugen zum Einsatz, um den Fahrer beim Manövrieren zu unterstützen. Dabei wird der Fahrer insbesondere bei Annäherung an die Hindernisse akustisch oder optisch gewarnt. Zur

Detektion einer Annäherung an die Hindernisse kommen Abstandssensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren, zum Einsatz. Ultraschallsensoren können mit Hilfe von Ultraschall das Vorhandensein von Objekten oder Hindernissen innerhalb eines begrenzten Erkennungsbereichs oder Detektionsbereichs erkennen und auch den Abstand zu den Objekten messen. Ein Verfahren zur von den Fahrzeugdaten abhängigen Abstandsmessung ist aus der DE 196 45 339 Al bekannt. Weiter ist eine Abstandsmessvorrichtung in der DE 102 61 018 Al beschrieben.

Beispielsweise kommt bei der Erkennung von Objekten das Prinzip des Puls- Echo-Verfahrens zum Einsatz. Der Sende- und Detektionsbereich des einzelnen Ultraschallsensors ist durch seine Richtcharakteristik bestimmt. Diese weist einen vertikalen Öffnungswinkel auf, der üblicherweise von der Sensorgeometrie und von der Ansteuerung des Ultraschallsensors, z.B. der Sendefrequenz, abhängt. Weiterhin kann ein Ultraschallsensor derart an einem Fahrzeug verbaut sein, dass seine Richtcharakteristik einen gewissen Anstellwinkel gegenüber der horizontalen Ebene (vertikalen Anstellwinkel) aufweist. Dieser kann positiv, also nach oben gerichtet sein, oder negativ, also nach unten in Richtung der

Fahrbahn gerichtet sein.

Die Sensitivität von Ultraschallsensorsystemen wird somit durch den Verbau am Fahrzeug beeinflusst. Maßgebend hierfür ist die Höhe der applizierten Schwelle für die Erfassung von reflektierten Signalen, denn diese ist üblicherweise so eingestellt, dass Bodenreflektionen ausgeblendet werden. Dies gilt sowohl für fest applizierte als auch für adaptive Schwellen. Diese Anforderung alleine würde zu einem Sensordesign mit sehr geringem Öffnungswinkel oder zu großen Anstellwinkeln der Sensoraußenfläche bzw. der Richtcharakteristik nach oben führen. Eine weitere Anforderung bei Ultraschallsensorsystemen besteht jedoch auch darin, niedrige, das Fahrzeug potentiell beschädigende Objekte, wie z.B. hohe Bordsteine, detektieren zu können. Daher müssen die Ultraschallsensoren so installiert werden, dass ein signifikanter Anteil der Schallemission, also der Richtcharakteristik, auch auf den Boden gerichtet ist. Um beide Anforderungen zu erfüllen, wird im Stand der Technik üblicherweise ein Kompromiss realisiert: Der vertikale Öffnungswinkel der Schallabstrahlung bzw. der Richtcharakteristik beträgt z.B. ca. ±30° und die Installation der Ultraschallsensoren ist so durchzuführen, dass niedrige Einbauhöhen von beispielsweise weniger als 50cm mit nach oben gerichteten Anstellwinkeln, also positiven Anstellwinkeln und relativ hohe Einbauhöhen von beispielsweise mehr als 50cm mit zum Boden gerichteten Anstellwinkeln, also negativen Anstellwinkeln, installiert werden. Eine daraus resultierende Einbaurichtlinie ist in Figur 1 dargestellt.

In der DE 10 2009 046 338 Al wird weiterhin ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Sendesignal durch eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren gesendet wird, ein durch Reflektion des Sendesignals an einem Objekt generiertes Empfangssignal durch zumindest einen weiteren Ultraschallsensor empfangen wird und das jeweilige Empfangssignal ausgewertet wird in Abhängigkeit einer bereitgestellten Empfindlichkeitskennlinie für den Empfang. Die Empfindlichkeitskennlinie wird in Abhängigkeit zumindest einer Eigenschaft des sendenden Ultraschallsensors bereitgestellt. Dabei ist dargestellt, im Bereich eines Stoßfängers übereinander angeordnete Ultraschallsensoren zur Detektion von Hindernissen vorzusehen, wobei die unterschiedlichen Ultraschallsensoren jeweils unterschiedliche Anstellwinkel und Geometrien aufweisen können.

Aus der DE 10 2014 202 497 B4 ist in Bezug auf an einer Fahrzeuglängsseite angeordnete Ultraschallsensoren bekannt, mehrere Ultraschallsensoren zu verwenden, die sich auf unterschiedlichen Höhenniveaus befinden. Damit können geometrische Parameter eines seitlich eines Kraftfahrzeugs

angeordneten Objekts geschätzt werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Ultraschallsensorsystem mit einer verbesserten Detektionsleistung (Sensitivität) und einer verbesserten

Detektionssicherheit anzugeben, so dass z.B. schwach reflektierende Objekte wie zum Beispiel Fußgänger zuverlässiger erkannt werden können.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, im Bereich eines Stoßfängers

angeordnete Ultraschallsensoren auf zumindest zwei unterschiedlichen

Höhenniveaus anzuordnen, damit in unterschiedlichem Abstand zum Fahrzeug angeordnete Hindernisse bzw. eine unterschiedliche Höhe aufweisende

Hindernisse besonders gut und sicher erkannt werden können.

Es wird ein Ultraschallsensorsystem zum Erkennen von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welches eine erste Gruppe von

Ultraschallsensoren und eine zweite Gruppe von Ultraschallsensoren umfasst. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe weisen jeweils eine erste Einbauhöhe an dem Fahrzeug auf, die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe von

Ultraschallsensoren weisen jeweils eine zweite Einbauhöhe an dem Fahrzeug auf, wobei die erste Einbauhöhe größer ist als die zweite Einbauhöhe. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe weisen dabei eine höhere Sensitivität für das Erkennen von Objekten auf als die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe.

Kern der Erfindung ist demnach die Verwendung von zusätzlichen

Ultraschallsensoren, die in einer Ebene unterhalb der üblichen Einbauebene verbaut werden. Diese untere Ebene von Ultraschallsensoren (zweite Gruppe) hat zum Zweck, niedrige Objekte zu erfassen. Erfindungsgemäß ist die

Sensitivität der Ultraschallsensoren der ersten Gruppe gegenüber den

Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe erhöht.

Die Erhöhung der Sensitivität der ersten Gruppe (obere Sensorreihe) kann beispielsweise entweder durch Installation der Ultraschallsensoren mit vertikalen Anstellwinkeln und/oder Einbauhöhen deutlich oberhalb der Einbaurichtlinie ermöglicht werden.

Die jeweiligen Richtcharakteristiken der Ultraschallsensoren der ersten Gruppe weisen in einer bevorzugten Ausführung einen positiven vertikalen Anstellwinkel von insbesondere zwischen 0° bis 15°, relativ zur Horizontalebene auf, sind also nach oben gekippt. Durch diese Ausrichtung erfassen die Sensoren der ersten Gruppe weniger Bodenechos, wodurch die Schwelle für die Erfassung der Echosignale nicht mehr an das Ausblenden von Bodenechos angepasst werden muss. Es kann somit eine (feste oder adaptive) Schwelle für die Detektion von Echosignalen verwendet werden, die es erlaubt, auch schwach reflektierende Objekte, wie beispielsweise Fußgänger zu erkennen. Es erhöht sich demnach die Sensitivität der Ultraschallsensoren bezüglich der Erkennung von Objekten. Die jeweiligen Richtcharakteristiken der Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe sind dabei bevorzugt horizontal ausgerichtet oder weisen einen negativen vertikalen Anstellwinkel relativ zur Horizontalebene auf.

Beide Gruppen von Ultraschallsensoren können beispielsweise in einem

Stoßfänger eines Fahrzeugs installiert sein. Die unterschiedlichen vertikalen Anstellwinkel der beiden Gruppen von Ultraschallsensor werden bevorzugt durch die jeweilige Anordnung der Ultraschallsensoren an einem Fahrzeugbauteil, insbesondere einem Stoßfänger erreicht. Das bedeutet, dass prinzipiell baugleiche Sensormodule verwendet werden können, deren Anstellwinkel durch die Anordnung an dem Fahrzeug, beispielsweise über entsprechende Anbauteile oder Befestigungsmittel eingestellt werden.

Alternativ oder zusätzlich können in der ersten Gruppe Ultraschallsensoren mit geringeren vertikalen Öffnungswinkeln im Vergleich zu den Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe verwendet werden. Auch der geringere vertikale Öffnungswinkel führt dazu, dass weniger Bodenechos durch die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe empfangen werden und entsprechend eine Schwelle für die Detektion verwendet werden kann, die auch das Erkennen schwach reflektierender Objekte oder weiter entfernter Objekte erlaubt.

Ein geringerer vertikaler Öffnungswinkel kann dabei im Rahmen der Erfindung auf verschiedene Weisen realisiert werden.

Bevorzugt sind die Ultraschallsensoren derart ausgebildet, dass sie in bekannter Weise einen Membrantopf mit einer schwingungsfähigen Membran und einer um die Membran umlaufenden Wandung aufweisen, wobei auf einer Innenseite der Membran ein piezoelektrischer Wandler angeordnet ist. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe können nun einen kleineren Membrandurchmesser aufweisen, aufweisen als die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe, wodurch sich für die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe im Vergleich ein geringerer vertikaler Öffnungswinkel der Richtcharakteristik ergibt.

Alternativ oder zusätzlich können die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe eine höhere Membransteifigkeit aufweisen. Dies führt zu einer im Vergleich erhöhten Resonanzfrequenz des Membrantopfs. Eine höhere Resonanzfrequenz ergibt einen im Vergleich geringeren vertikalen Öffnungswinkel der Richtcharakteristik und führt damit zu einer erhöhten Sensitivität.

Bevorzugt werden die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe mit einer höheren Sendefrequenz betrieben, als die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe. Eine höhere Sendefrequenz ergibt einen im Vergleich geringeren vertikalen

Öffnungswinkel der Richtcharakteristik. Bei der Verwendung von verschiedenen Sendefrequenzen für die beiden Gruppen kann bevorzugt der gleiche

Sensoraufbau und die gleiche Sensorgeometrie, insbesondere der gleiche Membrandurchmesser für die jeweiligen Ultraschallsensoren der beiden Gruppen verwendet werden. Bevorzugt sollte die Sendefrequenz für die erste Gruppe nur soweit erhöht werden, dass die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe noch ausreichend Sensitivität in diesem Frequenzbereich, vorzugsweise >50% bezogen auf die Sensitivität der Ultraschallsensoren der ersten Gruppe, aufweisen. Eine Variation des vertikalen Öffnungswinkels kann auch durch den Einbau eines Ultraschallsensors in einem trichterförmigen Halter erzielt werden, wobei die in Bezug auf die Objektdetektion erzielte, effektive Richtcharakteristik durch die Geometrie des Trichters beeinflusst wird. Bei einem solchen Einbau schließt die Membran des Ultraschallsensors nicht bündig mit der Oberfläche, z. B. eines Stoßfängers, ab, sondern ist gegenüber dieser zurückgesetzt, so dass der Schall sich durch den davor liegenden Trichter bewegen muss.

Die jeweilige Anzahl der Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe ist zunächst nicht beschränkt und muss auch nicht übereinstimmen.

In einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen

Ultraschallsensorsystems weist die zweite Gruppe mindestens so viele

Ultraschallsensoren auf wie die erste Gruppe, wobei lotrecht unter jedem

Ultraschallsensor der ersten Gruppe ein Ultraschallsensor der zweiten Gruppe angeordnet ist. Besonders bevorzugt stimmt die Anzahl der Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe überein. Diese Anordnung erlaubt es in besonders vorteilhafter Weise, ein Objekt nicht nur zu erkennen und seinen Abstand zu bestimmen, sondern auch durch eine einfache Trilateration in der Vertikalen auf die Höhe des Reflexes gegenüber dem Boden und damit auf die Höhe des erkannten Objekts zu schließen. Dabei ist weiter bevorzugt, wenn die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe einen möglichst großen vertikalen Abstand zueinander aufweisen, mit anderen Worten, wenn die erste Einbauhöhe einen möglichst großen

Unterschied zu der zweiten Einbauhöhe aufweist, da so eine Höhenbestimmung des erfassten Objekts durch Trilateration verbessert möglich ist.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung weist die zweite Gruppe mindestens einen Ultraschallsensor mehr auf, als die erste Gruppe, wobei versetzt zwischen je zwei benachbarten Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe ein Ultraschallsensor der ersten Gruppe angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung der Ultraschallsensoren in der oberen Reihe (zweite Gruppe) zwischen den Ultraschallsensoren in der unteren Reihe (erste Gruppe), kann vorteilhaft im Horizontalen der Bereich des Stoßfängers des Fahrzeugs verbessert abgedeckt werden, da der horizontale Abstand zwischen zwei Sensoren reduziert wird. So kann beispielsweise an Stellen, wo ein großer Abstand zwischen benachbarten Sensoren derselben Gruppe nötig ist, (z.B. am Kennzeichenträger) der horizontale Abstand zwischen einem Sensor der ersten Gruppe und dem nächsten Sensor der zweiten Gruppe reduziert werden. Eine Höhenbestimmung kann auch in dieser Anordnung weiterhin durch eine

Trilateration, insbesondere eine 3D-Trilateration, erfolgen.

Insgesamt kann es vorteilhaft sein, in der zweiten Gruppe (untere Reihe) mehr Ultraschallsensoren vorzusehen als in der ersten Gruppe, da insbesondere bei einem Einbau in den Stoßfänger so ein möglichst kompletter Raumbereich um den Stoßfänger und zum Boden hin sensorisch abgedeckt werden kann, zumal die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe weniger sensitiv sind als die die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung können bestimmte oder auch alle der Ultraschallsensoren, insbesondere jedoch die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe, derart angeordnet und ausgerichtet sein bzw. einen derartigen

Anstellwinkel aufweisen, dass Objekte oberhalb des Fahrzeugs, z.B. die Decke eines Parkhauses oder einer Durchfahrt ebenfalls erfasst werden können. So kann beispielsweise erkannt werden, ob eine Durchfahrt für ein Fahrzeug hoch genug ist.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug mit mindestens einem erfindungsgemäß ausgebildeten Ultraschallsensorsystem zum Erkennen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei die

Ultraschallsensoren des Ultraschallsensorsystems an einem vorderen und/oder an einem hinteren Stoßfänger des Fahrzeugs oder an der Seite des Fahrzeugs, z. B. innerhalb der B-Säule, angeordnet sind.

Bevorzugt weist die erste Einbauhöhe an dem Fahrzeug der Ultraschallsensoren der ersten Gruppe einen Wert im Bereich von 50 cm bis 80 cm auf. Die zweite Einbauhöhe weist bevorzugt einen Wert im Bereich von 20 cm bis 40 cm auf. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs mittels eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystem vorgeschlagen, wobei mittels der Ultraschallsensoren der ersten Gruppe Objekte erfasst werden, deren Abstand von den

Ultraschallsensoren der ersten Gruppe größer ist als ein Grenzabstand und wobei mittels der Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe Objekte erfasst werden, deren Abstand von den Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe kleiner ist als der Grenzabstand. Der Grenzabstand kann beispielsweise 40 cm betragen.

Durch die Erfindung ergeben sich verschiedene Vorteile: Das erfindungsgemäße Ultraschallsensorsystem weist eine erhöhte Sensitivität für hohe Objekte auf. Es ergibt sich außerdem eine im Vergleich zum Stand der Technik verbesserte Abdeckung des vertikalen Sichtbereichs des Gesamtsystems. Werden die Ultraschallsensoren wie in vielen herkömmlichen Systemen nur auf einer Ebene bzw. Einbauhöhe verbaut, ergeben sich Totbereiche aufgrund des

eingeschränkten Öffnungswinkels im Vertikalen, sowohl oberhalb als auch unterhalb der Einbauhöhe. Kleine Kinder, deren Körpergröße z.B. in diesem Totbereich unterhalb der Einbauhöhe liegen können gegebenenfalls nicht detektiert werden, wenn sie sich zu nah am Fahrzeug befinden. Durch das erfindungsgemäß ausgebildete Ultraschallsensorsystem kann diese Gefahr vermindert werden. Weiterhin können durch die Verwendung von

Ultraschallsensoren mit vertikal überlappenden Richtcharakteristiken bzw.

Sichtbereichen Sensordefekte durch Plausibilisierung von Echosignalen mit einem weiteren Ultraschallsensor, der ein überlappendes Sichtfeld besitzt, einfacher erkannt werden. Durch die Redundanz kann außerdem eine rechnerische Reduktion der Gesamtfehlerrate des Systems im Hinblick auf die funktionale Sicherheitseinstufung erreicht werden (z.B. Belagserkennung/ Unfallschäden/ Steinschlagschäden). Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit das System als sogenanntes„fail-operational-System“ zu betreiben. Ein„fail- operational-System“ zeichnet sich dadurch aus, dass die Anwendungsfunktion bei einem Defekt einer maximalen Anzahl von Sensoren aufrecht erhalten werden kann. Insgesamt wird eine schnellere Ersterfassung von Objekten durch die höhere Zahl an Echobestätigungen ermöglicht. Ferner ermöglicht ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ultraschallsensorsystem eine Höhenmessung der erkannten Objekte durch vertikale Trilateration.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt ein Diagramm der Einbauhöhe im Verhältnis zum vertikalen Anstellwinkel eines Ultraschallsensors.

Figur 2a) zeigt schematisch ein Fahrzeug in Frontansicht mit einem

Ultraschallsensorsystem zum Erkennen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 2b) zeigt schematisch jeweils einen Ultraschallsensor der ersten Gruppe und einen Ultraschallsensor der zweiten Gruppe des Ultraschallsensorsystems.

Figur 3a) zeigt in Seitenansicht schematisch ein Fahrzeug mit einem

Ultraschallsensorsystem zum Erkennen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs gemäß dem Stand der Technik.

Figur 3b) zeigt in Seitenansicht schematisch ein Fahrzeug mit einem

Ultraschallsensorsystem zum Erkennen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 4 zeigt schematisch ein Fahrzeug in Frontansicht mit einem

Ultraschallsensorsystem zum Erkennen von Objekten im Umfeld des Fahrzeugs nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungen der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In Figur 1 ist ein Diagramm 100 dargestellt, in dem auf der x-Achse die

Einbauhöhe h in cm eines beispielhaften Ultraschallsensors eines

Ultraschallsensorsystems zum Erkennen von Objekten im Umfeld eines

Fahrzeugs gegen dem vertikalen Anstellwinkel ß des Ultraschallsensors aufgetragen ist. Die dargestellten Wertebereiche sind durch den Aufbau des Ultraschallsensors bestimmt und lediglich beispielhaft zu verstehen

Der Bereich an Kombinationen von Einbauhöhe h und Anstellwinkel ß 110, der durch die Kurve 104 nach unten begrenzt ist, für Einbauhöhen von mehr als ca. 46 cm durch die Kurve 106 nach oben begrenzt ist, und für Einbauhöhen von weniger als ca. 46 cm durch die Kurve 107 begrenzt ist, stellt den Bereich von Kombinationen von h und ß dar, den die Ultraschallsensoren typischer

Ultraschallsensorsysteme zum Erkennen von Objekten im Umfeld eines

Fahrzeugs aufweisen, um sowohl die Anforderungen der Sensitivität als auch die Anforderung, niedrige Objekte noch erfassen zu können, zu erfüllen. Die Kurve

105 stellt dabei den besten Kompromiss da und wurde daher in herkömmlichen Ultraschallsensorsystemen als sogenannte Einbaurichtlinie empfohlen. Die Kurve

106 stellt dabei Kombinationen von Einbauhöhe und vertikalem Anstellwinkel dar, bei denen Echosignale vom Boden gerade noch erfasst werden können G, 1 upper limit ground“). Die Kurve 104 stellt Kombinationen von Einbauhöhe und

Anstellwinkel dar, bei denen die Sensitivität gerade noch ausreichend ist GJow limit“)- Die Kurve 107 stellt Kombinationen von Einbauhöhe und Anstellwinkel dar, bei denen gerade noch kein störendes Echosignal von einer Decke, beispielsweise in einer Garage oder in einem Parkhaus empfangen wird G, upper limit ceiling“). Der Bereich 120 ist bei Systemen gemäß dem Stand der Technik unter Umständen erlaubt, wenn eine Anwendung vorliegt, bei der das Erkennen von niedrigen Objekten, wie beispielsweise Bordsteinen, nur eine geringe Bedeutung hat. Beispielsweise sind niedrige Objekte wie Bordsteine bei

Fahrzeugen mit hoher Bodenfreiheit (z.B. Pickup-Trucks) nicht so wichtig. Bei einem kleineren Fahrzeug mit geringerer Bodenfreiheit und geringerem Radstand (z.B. Sportwagen oder„City- Flitzer“) hingegen sind niedrige Objekte relevanter. Der Bereich 125 ist bei Systemen gemäß dem Stand der Technik beispielsweise unter der Bedingung erlaubt, dass die Gesamtreichweite der Ultraschallsensoren begrenzt ist, auf beispielsweise 150 cm, da sonst die Gefahr besteht, ein störendes Echosignal von einer Decke, beispielsweise in einer Garage oder in einem Parkhaus, zu empfangen. Der Bereich 140 oberhalb der Kurven 106 und 107 ist bei Systemen gemäß dem Stand der Technik beispielsweise nicht erlaubt, da das Risiko besteht, ein störendes Echosignal von einer Decke, beispielsweise in einer Garage oder in einem Parkhaus, zu empfangen und gleichzeitig keine Echosignale vom Boden bzw. von sehr niedrigen Objekten zu empfangen. Der Bereich 130 unterhalb der Kurve 104 ist bei Systemen gemäß dem Stand der Technik beispielsweise nicht erlaubt, da durch den hohen Anteil an

empfangenem Bodenecho, die Sensitivität zu niedrig ist.

Die Erfindung erlaubt es nun, auch Ultraschallsensoren in den„verbotenen“ Bereichen anzuordnen bzw. die Form der Bereiche zu verändern. So können die Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe bei einem erfindungsgemäß

ausgebildeten Ultraschallsensorsystem zum Erkennen von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs auch mit Kombinationen von Einbauhöhe und vertikalem Anstellwinkel im Bereich 130 ausgebildet sein. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe des erfindungsgemäß ausgebildeten Ultraschallsensorsystems können Kombinationen von Einbauhöhe und vertikalem Anstellwinkel in

Bereichen 110, 120 und 125 aufweisen, wobei diese Bereiche vergrößert sein können, beispielsweise indem die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe einen geringeren Öffnungswinkel in ihrer Richtcharakteristik aufweisen.

In Figur 2a) ist schematisch ein Fahrzeug 10 in Frontansicht mit einem

Ultraschallsensorsystem 20 zum Erkennen von Objekten im Umfeld des

Fahrzeugs 10 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Ultraschallsensorsystem 20 umfasst zwölf Ultraschallsensoren 12, 14, davon gehören sechs Ultraschallsensoren 12 einer ersten Gruppe 22 von

Ultraschallsensoren an, und sechs Ultraschallsensoren 14 gehören einer zweiten Gruppe 24 an. Die Ultraschallsensoren 12 der ersten Gruppe 22 weisen eine erste Einbauhöhe hi an dem Fahrzeug relativ zu einer Fahrbahnebene 40 auf.

Die Ultraschallsensoren 14 der zweiten Gruppe 24 weisen eine zweite

Einbauhöhe h 2 an dem Fahrzeug relativ zur Fahrbahnebene 40 auf, wobei die erste Einbauhöhe hi größer ist als die zweite Einbauhöhe h 2 . Erfindungsgemäß weisen die Ultraschallsensoren 12 der ersten Gruppe 22 eine höhere Sensitivität für das Erkennen von Objekten auf, als die die Ultraschallsensoren 14 der zweiten Gruppe 24. Die Anzahl der Ultraschallsensoren 12 der ersten Gruppe 22 entspricht in diesem Beispiel der Anzahl der Ultraschallsensoren 14 der ersten Gruppe 24. Lotrecht über jedem Ultraschallsensor 14 der zweiten Gruppe 24 ist ein Ultraschallsensor 12 der ersten Gruppe 22 angeordnet. Diese Anordnung erlaubt es durch eine einfache Trilateration in der Vertikalen auf die Höhe eines erfassten Echosignals gegenüber der Fahrbahnebene 40 und damit auf die Höhe eines erkannten Objekts zu schließen.

Figur 2b) zeigt schematisch jeweils einen Ultraschallsensor 12 der ersten Gruppe 22 und einen Ultraschallsensor 14 der zweiten Gruppe 24 des

Ultraschallsensorsystems 20 aus Figur 2a). Der Ultraschallsensor 12 weist in diesem Beispiel einen positiven vertikalen Anstellwinkel ß auf. Die

Richtcharakteristik 52 bzw. die Hauptachse 50 der Richtcharakteristik ist relativ zur Horizontalen 45 nach oben geneigt. Der Ultraschallsensor 14 weist eine Richtcharakteristik 54 auf, die relativ zur Horizontalen 45 nicht geneigt ist. Der Öffnungswinkel Ji der Richtcharakteristik 52 des Ultraschallsensors 12 ist kleiner als der Öffnungswinkel y 2 der Richtcharakteristik 54 des Ultraschallsensors 14.

Figur 3a) zeigt schematisch in Seitenansicht ein Fahrzeug 10 mit einem herkömmlichen Ultraschallsensorsystem zum Erkennen eines Objekts 80 nach dem Stand der Technik. Das Ultraschallsensorsystem weist zumindest einen Ultraschallsensor 16 auf, der in einer bestimmten Einbauhöhe hs relativ zur Fahrbahnebene 40 montiert ist. Die Einbauhöhe hs beträgt beispielsweise 50 cm. Dargestellt ist die Richtcharakteristik 56 bzw. das vertikale Sichtfeld des

Ultraschallsensors 16. Dieses weist einen Öffnungswinkel s auf und weist außerdem in diesem Beispiel keine Neigung der Hauptachse zur Horizontalen 45 auf. Man erkennt, dass das Sichtfeld bei einer Entfernung do die Fahrbahnebene 40 schneidet. Niedrige Objekte die sich näher als dieser Grenzabstand d o am Fahrzeug befinden, also ungefähr in dem Lückenbereich 58 werden von dem Ultraschallsensor 16 eventuell gar nicht oder nur sehr unzuverlässig erkannt.

Dies kann eine Gefahr für das Fahrzeug oder auch für das Objekt führen.

Figur 3b) zeigt schematisch in Seitenansicht ein Fahrzeug 10 mit einem

Ultraschallsensorsystem 20 zum Erkennen eines Objekts 80 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Ultraschallsensorsystem 20 weist zwei Gruppen 22, 24 von Ultraschallsensoren 12, 14 auf, die jeweils in einer bestimmten ersten bzw. zweiten Einbauhöhe hi und h 2 relativ zur Fahrbahnebene 40 montiert ist. Die Einbauhöhe hi beträgt beispielsweise 50 cm. Die Einbauhöhe h 2 beträgt beispielsweise 30 cm. Dargestellt ist die Richtcharakteristik 52 bzw. das vertikale Sichtfeld eines Ultraschallsensors 12 der ersten Gruppe 22 mit Einbauhöhe hi. Dieses weist in diesem Beispiel keine Neigung der Hauptachse zur Horizontalen 45 auf, jedoch ist der Öffnungswinkel yi der Richtcharakteristik 52 im Vergleich zum Öffnungswinkel ys gemäß dem Stand der Technik nach Figur 2 a) kleiner. Dies führt dazu, dass das Sichtfeld bei einer Entfernung di die Fahrbahnebene 40 schneidet, wobei di größer ist als do. Dies hat den Effekt, dass weniger Bodenechos durch den Ultraschallsensor 12 empfangen werden bzw. dass Bodenechos mit einer geringeren Intensität empfangen werden, so dass die Detektionsschwelle des Ultraschallsensor 12 entsprechend

empfindlicher gewählt werden kann. Der Ultraschallsensor 12 weist demnach eine höhere Sensitivität, insbesondere für hohe Objekte, auf als der

Ultraschallsensor 16 des Stands der Technik. Niedrige Objekte 80 die sich näher als der Grenzabstand di am Fahrzeug 10 befinden, werden jedoch von dem Ultraschallsensor 12 nicht oder nur sehr unzuverlässig erkannt. Diese

Detektionslücke ist erfindungsgemäß durch Hinzunahme der zweiten Gruppe 24 von Ultraschallsensoren 14 geschlossen. Der Ultraschallsensor 14 weist ein Sichtfeld bzw. eine Richtcharakteristik 54 auf, die den Bereich der nahen und niedrigen Objekte 81 im Wesentlichen abdeckt und damit ein zuverlässiges Erkennen derartiger Objekte 81 ermöglicht.

In Figur 4 ist schematisch ein Fahrzeug 10 in Frontansicht mit einem

Ultraschallsensorsystem 20 zum Erkennen von Objekten im Umfeld des

Fahrzeugs 10 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Ultraschallsensorsystem 20 umfasst hier elf Ultraschallsensoren 12, 14, davon gehören fünf Ultraschallsensoren 12 einer ersten Gruppe 22 von

Ultraschallsensoren an, und sechs Ultraschallsensoren 14 gehören einer zweiten Gruppe 24 an. Die Ultraschallsensoren 12 der ersten Gruppe 22 weisen eine erste Einbauhöhe hi an dem Fahrzeug relativ zu einer Fahrbahnebene 40 auf.

Die Ultraschallsensoren 14 der zweiten Gruppe 24 weisen eine zweite

Einbauhöhe h 2 an dem Fahrzeug relativ zur Fahrbahnebene 40 auf, wobei die erste Einbauhöhe hi größer ist als die zweite Einbauhöhe h 2 . Erfindungsgemäß weisen die Ultraschallsensoren 12 der ersten Gruppe 22 eine höhere Sensitivität für das Erkennen von Objekten auf, als die die Ultraschallsensoren 14 der zweiten Gruppe 24.

Die Anzahl der Ultraschallsensoren 14 der zweiten Gruppe 24 entspricht in diesem Beispiel der Anzahl der Ultraschallsensoren 12 der ersten Gruppe 22 plus eins. Versetzt zwischen je zwei benachbarten Ultraschallsensoren 14 der zweiten Gruppe 24 ist jeweils ein Ultraschallsensor 12 der ersten Gruppe 22 angeordnet. Durch eine derartige Anordnung der Ultraschallsensoren 12 in der oberen Reihe (zweite Gruppe 22) zwischen den Ultraschallsensoren 14 in der unteren Reihe (erste Gruppe 24), kann vorteilhaft im Horizontalen der Bereich des Stoßfängers des Fahrzeugs verbessert abgedeckt werden, da der horizontale Abstand x zwischen zwei benachbarten Ultraschallsensoren 12, 14 reduziert ist, beispielsweise im Vergleich zu einer Anordnung gemäß Figur 2 a).

So kann beispielsweise an Stellen 15, wo ein großer Abstand zwischen benachbarten Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe 24 nötig ist, (z.B. am Kennzeichenträger) der horizontale Abstand x zwischen einem Sensor 12 der ersten Gruppe und dem nächsten Sensor 14 der zweiten Gruppe reduziert werden. Damit ergibt sich auch im Bereich 15 des Kennzeichens eine ausreichende Sensorabdeckung um die zuverlässige Erfassung von niedrigen Objekten zu gewährleisten.