ULTRASCHALLSENSORSYSTEM UND KRAFTFAHRZEUG

Die vorliegende Erfindung betrifft den Einsatz von Ultraschall-Messtechnik in Kraftfahrzeugen und insbesondere ein Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation für ein Ultraschallsensorsystem eines Kraftfahrzeugs, ein Ultraschallsensorsystem für ein Kraftfahrzeug, welches das Verfahren durchführt, und ein Kraftfahrzeug mit dem Ultraschallsensorsystem.

Kraftfahrzeuge werden mit Ultraschallsensoren ausgestattet, die Ultraschall-Sendesignale in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs aussenden und Ultraschall-Empfangssignale aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs empfangen. Anhand einer Signallaufzeit zwischen Aussenden des Ultraschall-Sendesignals und Auftreten eines Luftschallechos in dem Ultraschall- Empfangssignal wird ein Abstand zu einem Hindernis in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs ermittelt und an ein Fahr- oder Parkassistenzsystem des Kraftfahrzeugs bereitgestellt.

Um Kundenanforderungen zu genügen, werden Ultraschallsensoren auch verdeckt verbaut, wobei ein Element einer Fahrzeugaußenhaut an die Membran des Ultraschallsensors gekoppelt ist. Hierbei entsteht jedoch Körperschall in der Fahrzeugaußenhaut, und Körperschallechos überlagern die Luftschallechos in dem Ultraschall-Empfangssignal als Störschall.

Die WO 2019/137784 A1 offenbart reflektierende Elemente in einem Stoßfänger, die eine Ausbreitung des Körperschalls in dem Stoßfänger durch destruktive Interferenz reduzieren.

Die WO 2007/012958 A2 offenbart ein Verfahren, bei dem durch Vergleich mehrerer in zeitlichem Abstand zueinander empfangener Ultraschall-Empfangssignale ein darin enthaltenes Luftschallecho identifiziert wird, das von einem zum Kraftfahrzeug invarianten Hindernis, wie einer an dem Kraftfahrzeug befestigten Anhängerkupplung, herrührt. Das Luftschallecho wird bei nachfolgenden Messungen rechnerisch aus den Ultraschall-Empfangssignalen entfernt. Die DE 10 2013 204 910 A1 offenbart ein Verfahren, bei welcher ein Referenzsignal von einem Messsignal eines Ultraschallsensors subtrahiert wird, um in dem Messsignal enthaltene Ausschwingsignale zu vermindern oder zu entfernen.

Die US 5,124,954 A offenbart ein Verfahren zur Distanzmessung mittels Ultraschalls, bei dem in der Abwesenheit eines zu messenden Objekts eine Referenzmessung durchgeführt und ein Referenzsignal erhalten und gespeichert wird, welches Störschall enthält, der von nicht zu messenden Objekten reflektiert wurde. Bei einer späteren Messung in Anwesenheit des zu messenden Objekts wird das gespeicherte Referenzsignal von dem Messsignal subtrahiert, um dessen Rauschabstand zu verbessern.

Insbesondere bei verdeckt verbauten Ultraschallsensoren besteht jedoch ein Problem, dass sich das störende Körperschallmuster unter Einflüssen wie Temperatur, Materialalterung und dergleichen verändert. Bereits kleine Abweichungen des Körperschallmusters von dem zuvor gespeicherten Referenzsignal führen zu unzureichender Kompensation des Körperschalls.

In der DE 10 2019 123822 A1 wird daher vorgeschlagen, eine Referenzmessung zum Erfassen eines Referenzsignals im Betrieb des Fahrzeugs in regelmäßigen Abständen zu wiederholen, um das Referenzsignal zu aktualisieren. Während des Betriebs des Fahrzeugs kann sich jedoch ein Hindernis im Umfeld des Fahrzeugs befinden. Wird ein Referenzsignal erfasst, das neben den Körperschallechos auch ein von dem Hindernis reflektiertes Luftschallecho enthält, wird das Luftschallecho und damit das Hindernis bei nachfolgenden Messungen durch Subtraktion des Referenzsignals fälschlich ausgeblendet. Die DE 10 2019 123822 A1 schlägt daher vor, solche während Referenzmessungen im Umfeld des Fahrzeugs vorhandene Hindernisse an einer Signalformänderung zu erkennen, zu der es kommt, wenn die Hindernisse ihre relative Position zum Fahrzeug verändern.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, die rechnerische Störschallkompensation eines Ultraschallsystems eines Kraftfahrzeugs weiter zu verbessern. Unter einem ersten Aspekt wird daher ein Verfahren zur rechnerischen Störschallkompensation für ein Ultraschallsensorsystem eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: a) Erfassen mehrerer Referenzsignaldarstellungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten jeweils durch Aussenden eines Ultraschall-Sendesignals mit einem Ultraschallsensor des Ultraschallsensorsystems und Empfangen eines Ultraschall-Empfangssignals mit demselben oder einem weiteren Ultraschallsensor des Ultraschallsensorsystems; b) Speichern der mehreren Referenzsignaldarstellungen; d) Erfassen einer Messsignaldarstellung durch Aussenden eines Ultraschall-Sendesignals mit dem Ultraschallsensor und Empfangen eines Ultraschall-Empfangssignals mit demselben oder dem weiteren Ultraschallsensor; e) Auswählen einer der gespeicherten Referenzsignaldarstellungen; und f) Erzeugen einer störschallkompensierten Messsignaldarstellung durch Subtrahieren der ausgewählten Referenzsignaldarstellung von der erfassten Messsignaldarstellung.

Das vorgeschlagene Verfahren schafft eine Referenzsignalbasis aus mehreren und vorzugsweise einer großen Vielzahl an gespeicherten Referenzsignaldarstellungen, die für unterschiedliche Stützstellen - zu unterschiedlichen Zeitpunkten und damit insbesondere bei unterschiedlichen Störeinflüssen - erfasst und gespeichert sind. Indem bei einer jeweiligen Messung gezielt eine geeignete der mehreren Referenzsignaldarstellungen ausgewählt wird, kann die Qualität der Störschallkompensation vorteilhaft verbessert werden. Insbesondere kann in Situationen, in denen sich möglicherweise ein Hindernis im Umfeld des Kraftfahrzeugs befindet, jedoch eine Anpassung der Referenzsignaldarstellung erforderlich ist - etwa bei Stillstand des Kraftfahrzeugs - auf eine geeignete der gespeicherten Referenzsignaldarstellung zurückgegriffen werden, anstatt eine aktuell erfasste Referenzsignaldarstellung verwenden zu müssen, die durch das Hindernis möglicherweise verfälscht wäre.

Das Auswählen ist insbesondere ein gezieltes Auswählen. Das Auswählen kann vorzugsweise anhand eines Vergleichs der gespeicherten Referenzsignaldarstellungen mit der erfassten Messsignaldarstellung und/oder anhand eines Vergleichs von Störschall beeinflussenden Bedingungen beim Erfassen der Referenzsignaldarstellungen in Schritt a) mit Störschall beeinflussenden Bedingungen beim Erfassen der Messsignaldarstellung in Schritt d) erfolgen. Somit kann vorteilhafterweise ein gezieltes Auswählen dergestalt erfolgen, dass im nachfolgenden Schritt f) die durch Störschall bedingten Signalanteile des Messsignals so weit wie möglich reduziert und vorzugsweise so exakt und vollständig wie möglich aus dem Messsignal entfernt werden. Verschiedene Techniken zum Auswählen der Referenzsignaldarstellung zur Verwendung in Schritt f) werden anhand der nachfolgend vorgestellten vorteilhaften Ausführungsformen näher beschrieben.

Es besteht keine strenge Einschränkung hinsichtlich der Reihenfolge der Ausführung der Schritte a) und b) einerseits und d), e) und f) andererseits. Das heißt, beispielsweise können auch im Betrieb, während das Kraftfahrzeug fährt und bereits Messungen nach den Schritten d), e) und f) durchführt, weiterhin auch Referenzsignale gemäß den Schritten a) und b) erfasst werden. Hierbei können die Schritte a) und b) einerseits und d), e) und f) andererseits alternierend ausgeführt werden. Denkbar ist jedoch auch, dass eine erfasste Signaldarstellung einerseits als Messsignaldarstellung, andererseits aber auch als - ggf. zu bereinigende - Referenzsignaldarstellung verwendet wird, die Schritte a) und d) also gleichzeitig ausgeführt werden bzw. ein und derselbe Schritt sind. Anders ausgedrückt kann die Referenzsignalbasis im Betrieb laufend aktualisiert werden, ohne dass früher bereits erfasste Referenzsignaldarstellungen verworfen zu werden brauchen. Somit kann im Laufe der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs eine umfassende Referenzsignalbasis mit einer Vielzahl von an die Betriebsrealität des Kraftfahrzeugs adaptierten Stützstellen geschaffen werden.

Bei dem jeweiligen Ultraschall-Sendesignal kann es sich beispielsweise um einen auf eine Ultraschall-Trägerfrequenz aufmodulierten Impuls handeln. Das Ultraschall-Empfangssignal kann über einen vorbestimmten Zeitraum nach Aussenden des Ultraschall-Sendesignals empfangen werden. Anders ausgedrückt kann der Ultraschallsensor nach Aussenden des Ultraschall-Sendesignals für den vorbestimmten Zeitraum in einen Empfangsmodus versetzt sein. Der Ultraschallsensor kann mit einem Piezoelement versehen sein, welcher Schwingungen einer Ultraschallmembran des Ultraschallsensors, die durch eintreffende Ultraschallwellen angeregt werden, in ein elektrisches Signal umwandelt, welches als das Ultraschall- Empfangssignal bezeichnet werden kann. Bei einer jeweiligen Signaldarstellung (Referenzsignaldarstellung, Messsignaldarstellung) kann es sich um eine, beispielsweiseweise digitale, Aufzeichnung des entsprechenden Ultraschall-Empfangssignals über einen vorbestimmten Empfangszeitraum handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei der jeweiligen Signaldarstellung um eine datenreduzierte Darstellung des entsprechenden Ultraschall-Empfangssignals handeln.

Das Aussenden des Ultraschall-Sendesignals und das Empfangen des Ultraschall-Empfangssignals kann beispielsweise mit einem selben Ultraschallsensor des Ultraschallsensorsystems stattfinden. Das heißt, das Ultraschallsensorsystem braucht lediglich einen einzigen Ultraschallsensor zu umfassen. Umfasst das Ultraschallsensorsystem jedoch mehrere, z.B. n, Ultraschallsensoren, können mehrere, in dem Beispiel n ² , unterschiedliche Signalwege gebildet werden. Ein Signalweg führt hierbei von einem sendenden der Ultraschallsensoren zu einem empfangenden der Ultraschallsensoren, wobei der sendende und der empfangende Ultraschallsensor derselbe Ultraschallsensor sein kann oder es sich um verschiedene Ultraschallsensoren handeln kann. Vorzugsweise können die vorgeschlagenen Schritte also für jeden möglichen Signalweg des Ultraschallsensorsystems separat ausgeführt werden, wobei für jeden der Signalwege eine separate Referenzsignalbasis gespeichert und später bei der Störschallkompensation diejenige Referenzsignalbasis verwendet wird, die dem zum Erfassen der Messsignaldarstellung verwendeten Signalweg entspricht. Demgemäß kann eine besonders exakte Störschallkompensation für jeden einzelnen der Signalwege möglich sein.

Gemäß einer Ausführungsform werden in Schritt a) die mehreren Referenzsignaldarstellungen bei unterschiedlichen, Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst.

Insbesondere kann eine Referenzsignaldarstellung vorzugsweise immer dann erfasst werden, wenn sich eine Störschall beeinflussende Bedingung um einen vorbestimmten Betrag oder Faktor verändert hat. Somit kann vorteilhafterweise ein selbstadjustierendes System geschaffen werden, das automatisch eine weitere Referenzsignaldarstellung immer dann erfasst, wenn aufgrund einer Veränderung einer Störschall beeinflussenden Bedingung eine Anpassung der Referenzsignaldarstellung bzw. das Erfassen einer weiteren Referenzsignaldarstellung erforderlich ist.

Eine jeweilige Störschall beeinflussende Bedingung kann vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Größen umfassen: eine Temperatur einer Außenhaut des Kraftfahrzeugs; eine Temperatur des Ultraschallsensors; ein Lebensalter des Ultraschallsensors und/oder des Kraftfahrzeugs; eine Anregungsmode des Ultraschall-Sendesignals; und dergleichen.

Eine Anregungsmode des Ultraschall-Sendesignals kann vorzugsweise umfassen: eine Frequenz, eine Signalform und/oder eine Amplitude des ausgesendeten Ultraschall-Sendesignals.

Werte der jeweiligen Größen können, wie jeweils zutreffend, beispielsweise mit Sensoren gemessen, aus den Referenzsignaldarstellungen bzw. der Messsignaldarstellung abgeleitet oder von einem Steuergerät (ECU), welches den Betrieb des Ultraschallsensors steuert, bereitgestellt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt b) die jeweilige Störschall beeinflussende Bedingung verknüpft mit der jeweiligen Referenzsignaldarstellung (101 , 102, 103) gespeichert.

Das heißt, in Schritt b) wird sowohl die jeweilige Referenzsignaldarstellung als auch die zum Zeitpunkt des Erfassens der betreffenden Referenzsignaldarstellung herrschende Störschall beeinflussende Bedingung gespeichert, und es wird eine Verknüpfung zwischen der gespeicherten Referenzsignaldarstellung und der zugehörigen Störschall beeinflussenden Bedingung hergestellt. Demgemäß kann zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise bei dem Auswählen in Schritt e), unter den gespeicherten Referenzsignaldarstellungen eine geeignete Referenzsignaldarstellung anhand einer Störschall beeinflussenden Bedingung ermittelt und ausgewählt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das vorgeschlagene Verfahren ferner c) das Erzeugen einer um Luftschallecho-Signalanteile bereinigten Referenzsignaldarstellung aus einer oder mehreren der erfassten und/oder gespeicherten Referenzsignaldarstellungen.

Demgemäß kann vorteilhafterweise dafür gesorgt werden, dass Hindernisse, die sich bei Erfassen einer Referenzsignaldarstellung, insbesondere bei Stillstand des Kraftfahrzeugs, im Umfeld des Kraftfahrzeugs befinden könnten und ein Luftschallecho zu dem Ultraschallsensor reflektieren, bei nachfolgenden Messungen nicht fälschlich ausgeblendet werden.

Das Bereinigen kann vorzugsweise mittels Signalvergleich mit den mehreren in Schritt b) gespeicherten Referenzsignaldarstellungen erfolgen.

Das Bereinigen kann unter Verwendung von Mittelwertfiltern, logischen Verknüpfungen oder anderen Filtermechanismen zur Eliminierung von unerwünschten Signalanteilen in den Referenzsignaldarstellungen erfolgen. Denkbar sind ebenso Methoden zur Gewichtung von Referenzsignaldarstellungen in Abhängigkeit einer Vertrauenswürdigkeit der jeweiligen Referenzmessung.

Das Bereinigen kann insbesondere dergestalt erfolgen, dass in der Referenzsignalbasis nur Referenzsignaldarstellungen gespeichert sind, in denen Signalanteile, die von Luftschallechos herrühren, reduziert und/oder entfernt sind. Zum Bereinigen können beispielsweise die betreffenden Signalanteile in den erfassten oder gespeicherten Referenzsignaldarstellungen reduziert und/oder entfernt werden. Es ist auch denkbar, aus einer oder mehrerer der erfassten und/oder gespeicherten Referenzsignaldarstellung eine bereinigte Referenzsignaldarstellung zu generieren. Denkbar ist auch, einige der erfassten und/oder gespeicherten Referenzsignaldarstellungen, die nicht bereinigt wurden oder nicht bereinigt werden können, als nicht vertrauenswürdig beurteilt wurden oder dergleichen, zu verwerfen. In diesem Fall kann das Übernehmen bzw. fortgesetzte Verwenden einer nicht verworfenen Referenzsignaldarstellung als das Erzeugen einer bereinigten Referenzsignaldarstellung aufgefasst werden.

Schritt c) kann vor oder nach Schritt b) durchgeführt werden. Das heißt, die erfassten Referenzsignaldarstellungen können bereinigt werden und es können in Schritt b) nur bereinigte Referenzsignaldarstellungen gespeichert werden. Alternativ hierzu können zunächst alle Referenzsignaldarstellungen gespeichert werden, und das Bereinigen kann einmalig oder periodisch zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden für das Bereinigen in Schritt c) Referenzsignaldarstellungen ausgewählt, die bei gleichen oder vergleichbaren Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst wurden, und die bereinigte Referenzsignaldarstellung wird anhand eines Signalvergleichs der ausgewählten Referenzsignaldarstellungen erzeugt.

Insbesondere ist vorteilhafterweise nicht erforderlich, dass die mehreren ausgewählten Referenzsignaldarstellungen in zeitlicher Nähe zueinander erfasst worden sind, da für die Auswahl auf die zu früheren, ggf. auch viele Tage entfernten, Zeitpunkten gespeicherten Referenzsignaldarstellungen zurückgegriffen werden kann.

Bestimmte Störschall beeinflussende Bedingungen werden möglicherweise nur bei Stillstand des Fahrzeugs bei kaltem Motor erreicht. Bei Stillstand des Fahrzeugs verändert ein Hindernis im Umfeld des Fahrzeugs jedoch seine Position nicht. Durch Vergleich mit einer Referenzsignaldarstellung, die zu einem früheren Zustand bei den gleichen Störschall beeinflussenden Bedingungen aufgenommen wurde, kann das Hindernis dennoch identifiziert wer- den, da das Hindernis zu einem früheren Zeitpunkt entweder nicht vorhanden oder zumindest mit überragender Wahrscheinlichkeit nicht an derselben Position vorhanden war. Positionsunterschiede im Submillimeterbereich können ausreichend sein, um das Hindernis beim Vergleich zweier Referenzsignaldarstellungen zu identifizieren.

Demgemäß wird es vorteilhafterweise möglich, um Luftschallechos bereinigte Referenzsignaldarstellungen auch bei Störschall beeinflussenden Bedingungen zu erzeugen, die nur bei Stillstand des Kraftfahrzeugs auftreten, und es kann auch bei Stillstand des Kraftfahrzeugs (etwa vor dem morgendlichen Losfahren) eine besonders fehlerfreie Störschallkompensation an den Messsignaldarstellungen vorgenommen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt e) die Referenzsignaldarstellung anhand einer Störschall beeinflussenden Bedingung zum Zeitpunkt des Erfassens der Messsignaldarstellung ausgewählt.

Das heißt, eine Technik zum Auswählen einer geeigneten Referenzsignaldarstellung in Schritt e) zur Verwendung in Schritt f) kann vorzugsweise darin bestehen, eine Referenzsignaldarstellung auszuwählen, die bei den gleichen oder vergleichbaren Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst wurde, die zum Zeitpunkt des Erfassens der Messsignaldarstellung vorliegen. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine besonders exakte Störschallkompensation erfolgen.

Unter vergleichbaren Störschall beeinflussenden Bedingungen sind insbesondere Bedingungen zu verstehen, die voneinander um nicht mehr als einen vorbestimmten Betrag oder Faktor voneinander abweichen.

Die jeweiligen Störschall beeinflussenden Bedingungen, die zum Zeitpunkt des Erfassens der jeweiligen Referenzsignaldarstellung vorlagen, können beispielsweise in Schritt b) mit der jeweiligen Referenzsignaldarstellung verknüpft gespeichert werden. Sie können in einigen Beispielen jedoch auch, wann immer erforderlich, implizit aus der Referenzsignaldarstellung abgeleitet werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird in Schritt e) aus mehreren der gespeicherten Referenzsignaldarstellungen anhand jeweiliger Störschall beeinflussender Bedingungen zum Zeitpunkt des Erfassens der mehreren Referenzsignaldarstellungen und der Störschall beeinflussenden Bedingung zum Zeitpunkt des Erfassens der Messsignaldarstellung eine interpolierte Referenzsignaldarstellung generiert und ausgewählt.

Demgemäß kann vorteilhaft eine interpolierte Referenzsignaldarstellung verwendet werden, wenn die Störschall beeinflussende Bedingung zum Zeitpunkt des Erfassens der Messsignaldarstellung zwischen zwei oder mehr Stützstellen der Referenzsignalbasis liegt. Somit kann die Störschallkompensation besonders exakt erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die jeweilige Störschall beeinflussende Bedingung eine Größe, die von einem in den Ultraschallsensor integrierten oder am Kraftfahrzeug angebrachten Sensor gemessen wird.

Demgemäß können die jeweiligen Störschall beeinflussenden Bedingungen mit hoher Genauigkeit sensorisch bestimmt werden. Dadurch kann in Schritt e) eine besonders gut geeignete Referenzsignaldarstellung ausgewählt werden und damit die Qualität der Störschallkompensation in Schritt f) vorteilhaft verbessert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die jeweilige Störschall beeinflussende Bedingung eine Größe, welche anhand des Auftretens eines zeitlich ersten Körperschallecho- Signalanteils in der jeweiligen Referenzsignaldarstellung bzw. der Messdarstellung bestimmt wird. Die Größe kann beispielsweise die Signallaufzeit zwischen Aussenden des Ultraschall-Sendesignals und Auftreten des ersten Körperschallechos sein. Die Größe kann auch eine von der Signallaufzeit anhand einer Eichkurve oder dergleichen abgeleitete Temperatur sein.

Demgemäß kann vorteilhafterweise auf einen separat bereitzustellenden Temperatursensor oder dergleichen verzichtet werden und die Störschall beeinflussende Bedingung direkt aus der jeweiligen Signaldarstellung ermittelt werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt in Schritt e) das Auswählen anhand eines Vergleichs der Messsignaldarstellung mit mehreren der gespeicherten Referenzsignaldarstellungen.

Anders ausgedrückt ist es vorteilhafterweise nicht erforderlich, für das Auswählen in Schritt e) die Störschall beeinflussenden Bedingungen zu kennen (zu messen oder abzuleiten), die beim Erfassen der Referenzsignaldarstellungen und der Messsignaldarstellungen vorlagen. Dennoch ist eine gezielte Auswahl einer geeigneten Referenzsignaldarstellung möglich.

Als Vergleichskriterium kann beispielsweise ein Grad einer Übereinstimmung oder ein Maß einer Verstimmung zwischen der Messsignaldarstellung und der jeweiligen Referenzsignaldarstellung herangezogen werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Schritte a) und b), und vorzugsweise auch c), des Verfahrens bei fahrendem Kraftfahrzeug ausgeführt und/oder die Schritte a) und b), und vorzugsweise auch c), des Verfahrens werden bei Stillstand des Kraftfahrzeugs ausgeführt.

Die genannten Schritte können insbesondere auch dann ausgeführt werden, wenn keine Relativbewegung zwischen Kraftfahrzeug und Objekten in dessen Umfeld stattfindet, wie beispielsweise bei in einer Tiefgarage geparktem Kraftfahrzeug. Dies gilt insbesondere, wenn die Referenzsignaldarstellungen wie vorstehend beschrieben um Luftschallechos bereinigt werden. Eine solche Bereinigung ist anhand mehrerer bei verschiedenen Parkvorgängen unter im Übrigen identischen Störschall beeinflussenden Bedingungen erfassten Referenzsignaldarstellungen möglich, sobald nach erneutem Einparken unter im Übrigen identischen Störschall beeinflussenden Bedingungen erneut eine Referenzsignaldarstellung erfasst wird.

Dadurch, dass die Referenzschallsignale sowohl bei Fahrt als auch bei Stillstand des Kraftfahrzeugs erfasst und ggf. bereinigt werden können, kann ein selbstadjustierendes System geschaffen werden, das in jeder Fahr- oder Standsituation, in welche es durch den Fahrer gebracht wird, über optimal adjustierte Referenzsignaldarstellungen für eine optimale Störschallkorrektur verfügt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die jeweilige Referenzsignaldarstellung und die Messsignaldarstellung jeweils eine datenreduzierte Darstellung des entsprechenden Ultraschall-Empfangssignals, die durch Frequenzumsetzung des Ultraschall-Empfangssignals mittels komplexer Abwärtskonvertierung erlangt wird.

Indem das Verfahren an datenreduzierten Signaldarstellungen durchgeführt wird, kann Speicherplatz beispielsweise eines Steuergeräts (ECU), welche das vorgeschlagene Verfahren realisiert, gespart werden, oder es können mehr Referenzsignaldarstellungen für eine größere Anzahl von Stützstellen gespeichert werden. Zudem wird vorteilhaft Bandbreite bei der Übertragung der Signalinformationen von dem Ultraschallsensor zu dem Steuergerät eingespart bzw. kann die Übertragung innerhalb einer gegebenen beschränkten Bandbreite realisiert werden, wenn bereits der Ultraschallsensor eine solche datenreduzierte Signaldarstellung generiert und nur die datenreduzierte Signaldarstellung an das Steuergerät überträgt.

Die Datenreduktion durch komplexe Abwärtskonvertierung kann beispielsweise erfolgen, indem das Ultraschall-Empfangssignal mittels eines IQ-Mixers ins Basisband konvertiert wird und die jeweilige Signaldarstellung anhand des konvertierten Signals im Basisband erfasst wird. Somit kann eine jeweilige Signaldarstellung einen I-Anteil (realen Anteil) und einen Q- Anteil (imaginären Anteil) umfassen. Alternativ kann eine jeweilige Signaldarstellung einen Amplitudenanteil und einen Phasenanteil umfassen. In beiden Fällen bleiben vorteilhafterweise sowohl die Amplituden- als auch die Phaseninformationen des ursprünglichen Ultraschall-Empfangssignals erhalten, und die rechnerische Störschallkompensation kann mit höherer Genauigkeit ausgeführt werden und brauchbarere Ergebnisse liefern, als wenn beispielsweise in einer einfacheren datenreduzierten Darstellung, wie etwa einer Hüllkurve, nur die Amplitudeninformationen enthalten sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden in den Schritten a) und d) die jeweilige Referenzsignaldarstellung und die Messsignaldarstellung jeweils erfasst, indem der das entsprechende Ultraschall-Empfangssignal empfangende Ultraschallsensor mittels komplexer Abwärtskonvertierung zwei Signalanteile des Ultraschall-Empfangssignals bestimmt, die bestimmten abwärtskonvertierten Signalanteile an ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs überträgt und das Steuergerät anhand der empfangenen abwärtskonvertierten Signalanteile eine Rohsignaldarstellung des Ultraschall-Empfangssignals rekonstruiert.

Insbesondere kann die solchermaßen rekonstruierte Rohsignaldarstellung durch das Steuergerät als die jeweilige Referenzsignaldarstellung bzw. die Messsignaldarstellung benutzt bzw. erfasst werden.

Demgemäß kann vorteilhafterweise der jeweilige empfangende Ultraschallsensor eine datenreduzierte Darstellung (die zwei Signalanteile, wie beispielsweise einen I-Signalanteil und einen Q-Signalanteil) des Ultraschall-Empfangssignals bandbreitensparend übertragen. Andererseits kann das Steuergerät, das über eine hohe Rechenleistung verfügen kann, die jeweilige Referenzsignaldarstellung und die Messsignaldarstellung aus der übertragenen datenreduzierten Darstellung dergestalt rekonstruieren, dass es sich bei der jeweiligen Signaldarstellung um eine Rohsignaldarstellung des entsprechenden Ultraschall-Empfangssignals handelt. Eine solche Rohsignaldarstellung kann alle wesentlichen Informationen des rohen Ultraschall-Empfangssignals abbilden, insbesondere die Amplituden- und die Phaseninformationen davon. So kann sich trotz geringer übertragener Datenmengen bei dem vorgeschlagenen Verfahren eine qualitativ bessere störschallkompensierte Messsignaldarstellung ergeben, die beispielsweise ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis aufweist, die Form der darin enthaltenen Luftschallechos sauberer auflöst und dergleichen mehr. Insbesondere kann die rechnerische Störschallkompensation mit einer Genauigkeit erfolgen, die im Wesentlichen einer Genauigkeit entspricht, die erzielt würde, wenn der Ultraschallsensor die rohen Ultraschall-Empfangssignale übertragen würde und anhand der rohen Ultraschall-Empfangssignale Rohsignaldarstellungen erfasst würden und die rechnerische Störschallkompensation anhand der Rohsignaldarstellungen (rohe Referenzsignaldarstellung, rohe Messsignaldarstellung) durchgeführt würden.

Unter einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Vermessung einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, welches die Schritte des Verfahrens zur rechnerischen Störschallkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei anhand des Auftretens von Luftschallecho-Signalanteilen in der störschallkompensierten Messsignaldarstellung mindestens ein Abstand zu einem Hindernis in der Umgebung des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.

Der Abstand kann somit vorteilhaft exakter bestimmt werden.

Der Abstand kann anhand einer Signallaufzeit zwischen Aussenden des Steuersignals und Empfangen des ersten Luftschallechos in der störschallkompensierten Messsignaldarstellung und der bekannten Schallgeschwindigkeit errechnet werden.

Anhand des bestimmten Abstands kann ein Warnton bei Unterschreiten eines Mindestabstands ausgegeben werden. Der bestimmte Abstand kann auch an ein Fahr- oder Parkassistenzsystem bereitgestellt werden, welches ein teil- oder vollautonomes Fahren oder Parken des Kraftfahrzeugs steuert.

Unter einem dritten Aspekt wird ein Ultraschallsensorsystem für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend mindestens einen Ultraschallsensor und Mittel, die geeignet sind, die Schritte des Verfahrens nach dem ersten oder zweiten Aspekt oder einer der Ausführungsformen davon durchzuführen.

Die Mittel können einen Prozessor, einen Speicher, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Steuergerät (ECU) und dergleichen umfassen. Die Mittel können zentral bereitgestellt sein oder für jeden der Ultraschallsensoren separat bereitgestellt sein.

Unter einem vierten Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches das Ultraschallsensorsystem des dritten Aspekts umfasst.

Das Kraftfahrzeug kann ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Elektrofahrrad, ein Seefahrzeug, ein Roboter und dergleichen sein. Vorzugsweise kann das Kraftfahrzeug über ein Assistenzsystem zum teil- oder vollautomatischen Fahren verfügen.

Vorgeschlagen werden außerdem ein Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass das Ultraschallsensorsystem gemäß dem dritten Aspekt das Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt durchführt, und ein computerlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogrammprodukt gespeichert ist.

Die für das vorgeschlagene Verfahren gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt beschriebenen Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen gelten entsprechend auch für das vorgeschlagene Ultraschallsensorsystem, das vorgeschlagene Kraftfahrzeug, das vorgeschlagene Computerprogrammprodukt und das vorgeschlagene computerlesbare Speichermedium.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einem Ultraschallsensorsystem gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 2 zeigt ein Ultraschallsensorsystem gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der rechnerischen Störschallkompensation und zeigt Auftragungen beispielhafter Signaldarstellungen; und

Fig. 4 veranschaulicht das Verfahren zur Störschallkompensation gemäß Ausführungsbeispielen.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Ultraschallsensorsystem 7 gemäß Ausführungsbeispielen. In dem Kraftfahrzeug 1 ist ein erster Ultraschallsensor 2 an einem Frontstoßfänger 4 verbaut, und ein zweiter Ultraschallsensor 3 ist an einem Heckstoßfänger 5 verbaut. Der Ultraschallsensor 2 ist beispielsweise verdeckt verbaut, das heißt, er ist hinter dem Frontstoßfänger 4 angeordnet und von außen unsichtbar. Der Ultraschallsensor 3 ist beispielsweise unverdeckt verbaut, das heißt, er ist von außen sichtbar. Der Ultraschallsensor 3 ist beispielsweise mit einem nicht gezeigten Dichtungsring in eine nicht gezeigte Öffnung in dem Heckstoßfänger 5 eingesetzt. Die Stoßfänger 4, 5 sind Karosseriebauteile, die gemeinsam mit weiteren Karosseriebauteilen eine Außenhaut 8 (Fig. 2) des Kraftfahrzeugs 1 bilden.

Das Kraftfahrzeug 1 ist mit einem Steuergerät (ECU) 6 ausgerüstet, welches mit den Ultraschallsensoren 2, 3 kommunikationsverbunden ist und dazu eingerichtet ist, mit Hilfe der Ultraschallsensoren 2, 3 ein Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 zu vermessen. Die Ultraschallsensoren 2, 3 und das Steuergerät 6 bilden gemeinsam ein Ultraschallsensorsystem 7. Fig. 2 zeigt ein Ultraschallsensorsystem 7 gemäß Ausführungsbeispielen in größerem Detail. Das Ultraschallsensorsystem 7 umfasst den Ultraschallsensor 2 und das Steuergerät 6. Das Steuergerät 6 steuert den Betrieb des Ultraschallsensors 2. Das Steuergerät 6 umfasst einen Prozessor 17 und einen Speicher 18. Der Speicher 18 ist vorzugsweise ein nichtflüchtiger Speicher, wie ein Flash-Speicher, ein EEPROM, ein Magnetspeicher und dergleichen.

Der Ultraschallsensor 2 ist verdeckt hinter einer Außenhaut 8 eines Kraftfahrzeugs 1 (Fig. 1 ) verbaut. Eine Ultraschallmembran 9 des Ultraschallsensors 2 ist über ein Koppelelement 1 1 an die Außenhaut 8 des Kraftfahrzeugs 1 (Fig. 1 ) gekoppelt. An einer Innenseite der Ultraschallmembran 9 ist ein Piezoelement 12 angebracht, welches mit einem auf einer Leiterplatte 13 angeordneten Ansteuerelement 14 elektrisch verbunden ist. Wenn ein Ultraschall- Sendesignal gesendet werden soll, steuert das Ansteuerelement 14 das Piezoelement 12 mit elektrischen Signalen an, woraufhin das Piezoelement 12 die Ultraschallmembran 9 zu Schwingungen anregt. Die Schwingungen werden über das Koppelelement 1 1 auf die Fahrzeugaußenhaut 8 übertragen, die somit ebenfalls zu Schwingungen angeregt wird. Es kommt zur Emission von Luftschall 15. Außerdem breitet sich Körperschall 16 in der Fahrzeugaußenhaut 8 aus. Wenn der Luftschall 15 an einem Hindernis (nicht gezeigt) in der Umgebung des Kraftfahrzeug 1 (Fig. 1 ) reflektiert wird, läuft ein Luftschallecho zurück zu der Fahrzeugaußenhaut 8, regt diese zu Schwingungen an, die über das Koppelelement 11 an die Ultraschallmembran 9 weitergegeben und von dem Piezoelement 12 in ein elektrisches Signal, das auch als Ultraschall-Empfangssignal bezeichnet wird, umgewandelt werden. Ebenso kann der Körperschall 16 in der Außenhaut 8 reflektiert werden und zurück zu dem Ultraschallsensor 2 laufen. Deswegen kann dem Luftschallecho-Signalanteil des Ultraschall- Empfangssignals auch ein Körperschallecho-Signalanteil überlagert sein.

Das Steuergerät 6 veranlasst den Ultraschallsensor 2 (das Ansteuerelement 14 des Ultraschallsensors 2) zum Aussenden von Ultraschall-Sendesignalen und empfängt von dem Ultraschallsensor 2 Ultraschall-Empfangssignale und erfasst Signaldarstellungen (Messsignal- (Darstellungen und/oder Referenzsignaldarstellungen) der empfangenen Ultraschall-Empfangssignale. Erfasste Referenzsignaldarstellungen 101 -103 werden in dem Speicher 18 des Steuergeräts 6 gespeichert und bilden eine Referenzsignalbasis 10. Empfangene Messsignaldarstellungen werden anhand der Referenzsignaldarstellungen 101 -103 der Referenzsignalbasis 10 störschallkompensiert, worauf nachstehend im Detail eingegangen wird. Anhand des Auftretens (des Zeitpunkts des Auftretens) von Luftschallecho-Signalanteilen in den störschallkompensierten Messsignaldarstellungen bestimmt das Steuergerät 6 einen Abstand zu einem Hindernis im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 (Fig. 1 ).

Es sei angemerkt, dass der Ultraschallsensor 2 mit dem Ansteuerelement 14, der Ultraschallmembran 9 und dem Piezoelement 12 sowie das Steuergerät 6 mit dem Prozessor 17 und dem Speicher 18 Mittel zum Durchführen eines später beschriebenen vorgeschlagenen Verfahrens darstellen. Die Verfahrensschritte werden hierbei von dem Ansteuerelement 14 und/oder von dem Prozessor 17 des Steuergeräts 6 veranlasst und mithilfe der weiteren Elemente des Steuergeräts und des Ultraschallsensors 2 ausgeführt.

Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der rechnerischen Störschallkompensation und zeigt grafische Auftragungen beispielhafter Signaldarstellungen 21 , 102, 20, 30. Bei den dargestellten Signaldarstellungen handelt es sich um datenreduzierte Darstellungen, die lediglich eine Hüllkurve mit Amplitudeninformationen über die empfangenen Ultraschall- Empfangssignale repräsentieren und lediglich der Veranschaulichung dienen. Tatsächlich erfolgt in bevorzugten Ausführungsbeispielen die rechnerische Störschallkompensation vorzugweise anhand von Signaldarstellungen, die mindestens Amplitudeninformationen und Phaseninformationen über die empfangenen Ultraschall-Empfangssignale umfassen.

In den jeweiligen Auftragungen a) bis d) ist auf der horizontalen Achse die Zeit t und auf der vertikalen Achse die Amplitude, dargestellt als Spannung U, aufgetragen.

Fig. 3 a) zeigt eine Messsignaldarstellung 21 , wie sie von dem unverdeckt verbauten Ultraschallsensor (3 in Fig. 1 ) erfasst wird, wenn ein Hindernis im Umfeld des Kraftfahrzeugs (1 in Fig. 1 ) angeordnet ist. Nach Aussenden eines Ultraschall-Sendesignals (eines auf eine Trägerfrequenz aufmodulierten Impulses) bei der Zeit t=0 (d.h. im Ursprung) ist in der Messsignaldarstellung 21 zunächst das Ausschwingen der Ultraschallmembran (9 in Fig. 2) zu beobachten. In der Ausschwingzeit ergibt sich ein gesättigter Ausschwing-Signalanteil 21 1 , der erst nach einiger Zeit gegen null abfällt. Die Zeit bis zum Abfallen des gesättigten Ausschwing-Signalanteils 211 wird auch als Totzeit bezeichnet. Zu einem späteren Zeitpunkt tritt in der Messsignaldarstellung 21 ein Luftschallecho-Signalanteil 212 auf. Anhand des Zeitpunkts des Auftretens dieses Luftschallecho-Signalanteils 212 kann eine Entfernung zu dem Hindernis bestimmt werden, indem die halbe Signallaufzeit mit der Schallgeschwindigkeit in Luft multipliziert wird.

Fig. 3 b) zeigt eine Signaldarstellung 102, wie sie von dem verdeckt verbauten Ultraschallsensor (2 in Fig. 1 ) erfasst wird, wenn kein Hindernis im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 (Fig. 1 ) angeordnet ist. Die Signaldarstellung 102 zeigt nach der Ausschwingzeit, das heißt im Anschluss an das Auftreten des Ausschwing-Signalanteils 21 1 , eine Anzahl von Körperschallecho-Signalanteilen 213, die auf Reflexionen des Körperschalls 16 (Fig. 2) in der Fahrzeugaußenhaut 8 zurückzuführen sind. Die Signaldarstellung 102 wird auch als Referenzsignaldarstellung 102 bezeichnet, da sie eine Referenz für ein Köperschallmuster angibt, das entsteht, wenn kein Hindernis vorhanden ist.

Fig. 3 c) zeigt eine Messsignaldarstellung 20, wie sie von dem verdeckt verbauten Ultraschallsensor 2 in Fig. 2) erfasst wird, wenn ein Hindernis im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 (Fig. 1 ) angeordnet ist. In der Messsignaldarstellung 20 überlagen die Körperschallecho-Signalanteile 213 den Luftschallecho-Signalanteil 212; der Luftschallecho-Signalanteil 212 ist nur noch als leichte Verbreiterung eines der Körperschallecho-Signalanteile 213 zu sehen und auf automatisierte Weise schwer oder gar nicht detektierbar. Es ergibt sich somit eine unerwünschte Verlängerung der Totzeit.

Fig. 3 d) zeigt eine Signaldarstellung 30, die sich ergibt, wenn man im Rahmen einer rechnerischen Störschallkompensation die Referenzsignaldarstellung 102 aus Fig. 3b) von der Messsignaldarstellung 20 aus Fig. 3 c) subtrahiert. Der Luftschallecho-Anteil 212 ist nun deutlich zu erkennen und einfach automatisch detektierbar. Der Signal-Rausch-Abstand ist drastisch verbessert; außerdem erreicht die störschallkompensierte Messsignaldarstellung 30 zu keinem Zeitpunkt Sättigung; es ergibt sich also im Wesentlichen keine Totzeit.

Der technische Effekt einer Verbesserung des Signal-Rausch-Abstands der störschallkompensierten Messsignaldarstellung 30 und einer Reduzierung der Totzeit des Ultraschallsensors 2 (Fig. 1 , 2) tritt jedoch nur dann ein, wenn die Referenzsignaldarstellung 102 nur Körperschallecho-Signalanteile 213 enthält, die denjenigen Köperschall-Signalanteilen 213 gleichen, die beim Erfassen der Messsignaldarstellung 20 auftreten.

Es wird auf die Fig. 1 bis Fig. 3 Bezug genommen. Zahlreiche Störschall beeinflussende Bedingungen haben einen Einfluss auf die Ausprägung des Körperschalls 16 in der Außenhaut 8 des Kraftfahrzeugs 1 . Beispiele für Störschall beeinflussende Bedingungen umfassen die Temperatur der Fahrzeugaußenhaut 8 und/oder die mit dieser korrelierende Temperatur des Ultraschallsensors 2, sowie Materialeigenschaften des Ultraschallsensors 2 und der Außenhaut 8, die sich mit zunehmendem Lebensalter der Materialien verändern können. Verändert sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Körperschalls 16, werden die Körperschallecho- Signalanteile 213 der in Fig. 3 gezeigten Signaldarstellungen 102, 20 entlang der Zeitachse unterschiedlich weit gedehnt oder gestaucht. Auch können im Laufe der Zeit veränderte Dämpfungseigenschaften der Außenhaut und/oder angrenzender Fahrzeugteile oder von an der Außenhaut 8 applizierten Materialien zur Reduzierung der Ausbreitung des Körperschalls 16 sich auf die Form, Anzahl, Amplitude, Phasenlage und dergleichen der Körperschallecho- Signalanteile 213 auswirken. Des Weiteren verändern sich die Körperschallecho-Signalanteile 213 auch abhängig von einer Anregungsmode des Ultraschallsensors 2, das heißt von der Frequenz, der Signalform und der Amplitude des ausgesendeten Ultraschall-Sendesignals; diese stellen ebenfalls Beispiele für Störschall beeinflussende Bedingungen dar. Wurde nun die Referenzsignaldarstellung 102 bei anderen Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst als die Messsignaldarstellung 20, ergibt sich eine Verstimmung aufgrund unterschied- licher Körperschallecho-Signalanteile in den Signaldarstellungen 102, 20, und bei einer Subtraktion ergibt sich nicht die störschallkompensierte Messsignaldarstellung 30, sondern eine Signaldarstellung mit Phantom-Signalanteilen und schlechtem Signal-Rausch-Verhältnis, in welcher der Luftschallecho-Signalanteil 212 gegebenenfalls nicht mehr klar detektierbar ist.

Wenn sich die Störschall beeinflussenden Bedingungen ändern, sollte die Referenzsignaldarstellung 102 daher aktualisiert werden. Befindet sich jedoch bei einer solchen Aktualisierung ein Hindernis im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 , so wird der von dem Hindernis resultierende Luftschallecho-Signalanteil 212 fälschlich als Körperschallecho-Signalanteil behandelt. In der Folge würde der Luftschallecho-Signalanteil 212 einer im Anschluss an das Erfassen der Referenzsignaldarstellung 102 erfassten Messsignaldarstellung 20 bei der Differenzbildung mit subtrahiert und das Hindernis somit ausgeblendet.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele vorgestellt, die vorteilhafte Ausgestaltungen zum Erlangen geeigneter Referenzsignaldarstellungen 102 für eine rechnerische Störschallkompensation nach dem vorstehend dargelegten Prinzip unter Berücksichtigung der vorstehend aufgezeigten Problematik der veränderlichen Störschall beeinflussenden Bedingungen aufzeigen.

Fig. 4 veranschaulicht das Verfahren zur Störschallkompensation gemäß Ausführungsbeispielen. Die Beschreibung erfolgt unter Bezug auf Fig. 4 sowie Rückbezug auch auf die Fig. 1 , 2 und 3.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird in Schritt S1 eine Referenzsignaldarstellung 102 erfasst. Das heißt, es wird mit dem Ultraschallsensor 2 ein Ultraschall-Sendesignal ausgesandt und ein Ultraschall-Empfangssignal empfangen und eine, vorzugsweise digitale, besonders vorzugsweise datenreduzierte, Darstellung des Ultraschall-Empfangssignals als die Referenzsignaldarstellung 102 von dem Ultraschallsensor 2 erfasst. Schritt S1 wird mehrfach zu unterschiedlichen Zeitpunkten wiederholt, um weitere Referenzsignaldarstellungen 101 und 103 zu erfassen. Eine jeweilige erfasste Referenzsignaldarstellung 101 , 102, 103 wird in Schritt S2 in dem Speicher 18 des Steuergeräts 6 für die spätere Verwendung gespeichert. Auf diese Weise wird eine Referenzsignalbasis 10 geschaffen, die eine Vielzahl von zu unterschiedlichen Zeitpunkten und somit potenziell auch unter unterschiedlichen Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasste Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 umfasst.

Wenn das Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 vermessen werden soll, wird in Schritt S4 auf die gleiche Weise, wie für Schritt S1 geschildert, eine Messsignaldarstellung 20 erfasst. In Schritt S5 wird sodann in Kenntnis der erfassten Messsignaldarstellung 20 und der in dem Speicher 18 gespeicherten Referenzsignalbasis 10 eine geeignete der gespeicherten Referenzsignaldarstellungen 101 ausgewählt. Sodann wird in Schritt S6 durch Subtrahieren der ausgewählten Referenzsignaldarstellung 101 von der erfassten Messsignaldarstellung 20 die störschallkompensierte Messdarstellung 30 erzeugt.

Dank der Referenzsignalbasis 10, die eine Vielzahl von zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 umfasst, kann vorteilhafterweise bei jeder Messung eine jeweils geeignete Referenzsignaldarstellung 101 ausgewählt werden. Unter geeignet ist beispielsweise zu verstehen, dass die ausgewählte Referenzsignaldarstellung 101 für die betreffende Messung das Signal-Rausch-Verhältnis der störschallkompensierten Messdarstellung 30 maximiert.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt das Auswählen in Schritt S5 anhand eines Vergleiches der Messsignaldarstellung 20 mit mehreren oder allen der Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 der Referenzsignalbasis 10.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Ausschwing-Signalanteile 21 1 der jeweiligen Signaldarstellungen 20, 101 , 102, 103 miteinander verglichen werden. Der Vergleich kann anhand charakteristischer Merkmale der jeweiligen Körperschallecho-Signalanteile 213 erfolgen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt der Vergleich, indem eine Güte der Körperschallkompensation der Messsignaldarstellung 20 unter Verwendung der jeweiligen Referenzsignaldarstellung 101 , 102, 103 der Referenzsignalbasis 10 quantifiziert wird. Die Güte der Körperschallkompensation, das heißt der Grad der Übereinstimmung zwischen Referenzsignaldarstellung 101 , 102, 103 und Messsignaldarstellung 20, kann beispielsweise anhand eines Effektivwerts, eines betragsmäßigen Maximums oder einer statistischen Maßzahl für die Amplitudenverteilung der nach Subtraktion der jeweiligen Referenzsignaldarstellung von der Messsignaldarstellung 20 verbleibenden Differenzsignaldarstellung 30 quantifiziert werden.

Somit kann diejenige Referenzsignaldarstellung 101 mit der besten quantifizierten Übereinstimmung ausgewählt werden. Gleichzeitig ist auch gewährleistet, dass nicht versehentlich eine Referenzsignaldarstellung 101 , 102, 103 ausgewählt wird, in welcher fälschlicherweise Luftschallecho-Signalanteile 212 enthalten sind, da sich bei einer solchen Referenzsignaldarstellung 101 , 102, 103 in den meisten praktischen Fällen ein geringerer Grad der Übereinstimmung ergeben würde.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden in Schritt S2 eine oder mehrere Störschall beeinflussende Bedingungen mit der jeweiligen Referenzsignaldarstellung 101 , 102, 103 verknüpft und zusammen mit der jeweiligen Referenzsignaldarstellung 101 , 102, 103 in dem Speicher 18 gespeichert. Beispielsweise kann ein Parameter berechnet werden, der den relativen Zeitpunkt des Auftretens eines ersten Körperschall-Signalechoanteils 214 in der Referenzsignaldarstellung 101 , 103 angibt. Ein solcher Parameter ist indikativ für die Schallausbreitungsgeschwindigkeit des Körperschalls 16 in der Fahrzeugaußenhaut 8. Aus dem Parameter kann auch anhand einer Eichkurve auf eine Temperatur in der Fahrzeugaußenhaut 8 rückgeschlossen werden. Zudem können von der Steuereinheit 6 und/oder von dem Ansteuerelement 14 Informationen über die Anregungsmode des Ultraschallsensors 2 beim Aus- senden des Ultraschall-Sendesignals und/oder Informationen über das Lebensalter des Ultraschallsensors 2 und/oder des Kraftfahrzeugs 1 bereitgestellt werden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist zudem der Ultraschallsensor 2 einen Temperatursensor 19 auf, mit dem eine Temperatur des Ultraschallsensors 2 direkt gemessen werden kann. Der relative Zeitpunkt des Auftretens des ersten Körperschall-Signalechoanteils 214, die Temperatur der Fahrzeugaußenhaut 8, die Informationen über das Lebensalter, die Informationen über die Anregungsmode und/oder die Temperatur des Ultraschallsensors 2 sind Beispiele oder Indikatoren für Störschall beeinflussende Bedingungen, die verknüpft mit der Referenzsignaldarstellung 101 , 103 in dem Speicher 18 gespeichert werden können. Das heißt, der Begriff "Störschall beeinflussende Bedingungen" kann neben physikalischen Messgrößen auch Angaben umfassen, die als Indikatoren für eine Störschall beeinflussende physikalische Messgröße betrachtet werden können.

Sodann können in Schritt S5 auf gleiche Weise, wie vorstehend für Schritt S2 beschrieben, eine oder mehrere Störschall beeinflussende Bedingungen ermittelt werden, die beim Erfassen der Messsignaldarstellung 20 vorlagen. Das Auswählen einer Referenzsignaldarstellung 101 aus der Referenzsignalbasis 10 in Schritt S5 kann sodann durch einen Vergleich der Störschall beeinflussenden Bedingungen beim Erfassen der Messsignaldarstellung 20 mit den verknüpft mit den Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 gespeicherten Störschall beeinflussenden Bedingungen erfolgen.

Demgemäß kann sichergestellt werden, dass eine Referenzsignaldarstellung 101 ausgewählt wird, die unter gleichen oder vergleichbaren Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst wurde, wie sie beim Erfassen der Messsignaldarstellung 20 vorliegen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann, wenn in der Referenzsignalbasis 10 keine exakte Übereinstimmung der Störschall beeinflussenden Bedingungen gefunden wird, in Schritt S5 anhand einer Störschall beeinflussenden Bedingung zum Zeitpunkt des Erfassens der Messsignaldarstellung 20 und der Störschall beeinflussenden Bedingungen zu den Zeitpunkten des Erfassens von mindestens zwei der mehreren Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 durch Interpolieren eine interpolierte Referenzsignaldarstellung (nicht gezeigt) generiert und sodann ausgewählt werden. Das Interpolieren kann eindimensional oder auch in mehreren Dimensionen erfolgen, wenn mit mehreren Arten von Störschall beeinflussenden Bedingungen gearbeitet wird (beispielsweise Temperatur, Lebensalter und Anregungsmode). Das Interpolieren kann besonders vorzugsweise iterativ erfolgen, wobei eine Güte der sich mit der jeweiligen interpolierten Referenzsignaldarstellung ergebenden Körperschallkompensation iterativ optimiert wird.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele für das Auswählen in Schritt S5 können auch kombiniert werden. So kann beispielsweise zunächst anhand der Störschall beeinflussenden Bedingungen beim Erfassen der Messsignaldarstellung 20 eine Vorauswahl aus der Referenzsignalbasis 10 getroffen werden, die Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 umfasst, die bei vergleichbaren Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst wurden. Sodann kann jede der vorausgewählten Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 von der Messsignaldarstellung 20 subtrahiert werden und diejenige der vorausgewählten Referenzsignaldarstellungen 101 für die Störschallkorrektur des Schrittes S6 ausgewählt werden, für die sich ein höchster Grad der Übereinstimmung, das heißt ein größtes Signal-Rausch-Verhältnis und/oder ein niedrigerster Anteil an verbleibenden Körperschallecho-Signalanteilen 213 in der Differenzsignaldarstellung 30, ergibt.

Demgemäß kann vorteilhafterweise eine besonders exakt störschallkompensierte Messsignaldarstellung 30 erhalten und für die besonders exakte Vermessung des Umfelds des Kraftfahrzeugs 1 benutzt werden.

Im Folgenden wird genauer beschrieben, wie die Referenzsignalbasis 10 erstellt und gepflegt werden kann.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die mehreren Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 bei unterschiedlichen, Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst. Zum Beispiel kann Schritt S1 ereignisgesteuert immer dann durchgeführt werden, wenn mindestens eine Störschall beeinflussende Bedingung sich um mehr als einen vorbestimmten relativen oder absoluten Betrag verändert.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner einen Schritt S3, in welchem die Referenzsignalbasis 10 bereinigt wird. Unter Bereinigen ist hierbei zu verstehen, dass Luftschallecho-Signalanteile 212 in den Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 reduziert oder entfernt werden und/oder dass weitere Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 erzeugt werden, in denen die Luftschallecho-Signalanteile 212 reduziert oder entfernt sind, und/oder das nicht vertrauenswürdige Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 verworfen werden.

Beispielsweise können Methoden zur Gewichtung der Referenzsignaldarstellungen 101 , 103 zum Einsatz kommen, um nicht vertrauenswürdige Referenzsignaldarstellungen 101 , 103 zu verwerfen.

Beispielsweise können Mittelwertfilter, logische Verknüpfungen oder andere Filtermechanismen verwendet werden, um die Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 um Luftschallecho-Signalanteile 212 zu bereinigen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden in Schritt S3 aus der Referenzsignalbasis 10 mehrere der Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 ausgewählt, die bei gleichen o- der vergleichbaren Störschall beeinflussenden Bedingungen erfasst wurden. Sodann werden die ausgewählten Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 miteinander verglichen.

Beispielsweise können zum Vergleichen die ausgewählten Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 nacheinander kommutierend voneinander subtrahiert werden. Auf diese Weise können anhand der sich ergebenden Differenzsignaldarstellungen 30 eine oder mehrere Luftschallecho-Signalanteile 212 identifiziert werden. Sodann können durch Subtrahieren der identifizierten Luftschallecho-Signalanteile 212 von den ausgewählten Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 entsprechende bereinigte Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 erzeugt werden.

Der Schritt S3 zum Bereinigen kann vor Schritt S2 ausgeführt werden, d.h., anhand jeder neu erfassten Referenzsignaldarstellung 102 und der bereits bekannten Referenzsignalbasis 10 zu diesem Zeitpunkt wird zunächst eine bereinigte Referenzsignaldarstellung 102' erzeugt und diese dann in Schritt S2 der Referenzsignalbasis 10 hinzugefügt.

Der Schritt S3 kann jedoch in anderen Ausführungsbeispielen auch unabhängig von Schritt S1 und S2 direkt an der Referenzsignalbasis 10 durchgeführt werden und diese bereinigen, beispielsweise in regelmäßigen Zeitabständen oder immer dann, wenn der Referenzsignalbasis 10 eine Referenzsignaldarstellung 102 mit zugehörigen Störschall beeinflussenden Bedingungen gespeichert wird und für diese oder vergleichbare Störschall beeinflussende Bedingungen bereits eine Referenzsignaldarstellung 101 , 103 in der Referenzsignalbasis 10 gespeichert ist.

Ein derartiger Bereinigungsschritt S3 ist insbesondere in Ausführungsbeispielen nützlich, in denen die Schritte S1 , S2, also das Erfassen und Speichern von Referenzsignaldarstellungen 101 -103, kontinuierlich bzw. in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Referenzsignalbasis 10 kontinuierlich bei fahrendem Kraftfahrzeug 1 und/oder auch bei Stillstand des Kraftfahrzeugs 1 aktualisiert werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass sich beim Erfassen einer Referenzsignaldarstellung 101 -103 ein Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 befand und auf das Objekt zurückgehende Luftschallecho-Signalanteile in den erfassten Referenzsignaldarstellungen 101 -103 enthalten sind, die zu bereinigen sind. Bei Stillstand des Kraftfahrzeugs 1 in einem Zustand, bei dem sich auch etwaige Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 nicht bewegen, wie beispielsweise beim Parken in einer Tiefgarage, kann eine oder können mehrere bei einem einzelnen Parkvorgang erfasste Referenzsignaldarstellungen zwar alleine nicht bereinigt werden. Es ist jedoch äußerst unwahrscheinlich, dass bei mehrmaligem Abstellen des Kraftfahrzeugs 1 - selbst wenn dies in einer selben Garage erfolgt - ein Hindernis in der Garage millimetergenau gleich relativ zu dem Kraftfahrzeug 1 positioniert ist. Wenn Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 beispielsweise von einem jeweiligen Stillstand des Kraftfahrzeugs 1 vom aktuellen Tag und von Vortagen bei derselben Störschall beeinflussenden Bedingung in der Referenzsignalbasis 10 enthalten sind, reicht bereits ein Positionsunterschied des Hindernisses in der Garage im Submillimeterbereich aus, um mit den vorstehend beschriebenen Bereinigungsverfahren durch Differenzbildung die jeweiligen auf das Hindernis zurückzuführenden Luftschallecho- Signalanteile 212 zu erkennen und die Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 entsprechend zu bereinigen.

Durch die aufgezeigten Möglichkeiten zur laufenden Pflege der Referenzsignalbasis 10 kann eine Referenzsignalbasis 10 geschaffen werden, die hochwertige Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 umfasst, welche um Luftschallecho-Signalanteile 102 bestmöglich bereinigt sind, und dies auch, wenn die Referenzsignaldarstellungen 101 , 102, 103 ursprünglich in kritischen Situationen mit Hindernissen im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 erfasst wurden.

Demgemäß kann die Qualität der störschallkompensierten Messsignaldarstellung 30 und damit die Qualität der Hinderniserkennung und der gleichen vorteilhaft verbessert werden.

Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

So wurde in den Ausführungsbeispielen hauptsächlich ein verdeckt verbauter Ultraschallsensor 2 und Körperschall 16 in der Fahrzeugaußenhaut 8 als Störschall beschrieben. Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch auch auf unverdeckt verbaute Ultraschallsensoren 3 anwendbar. So kann der durch das Ausschwingen der Ultraschallmembran 9 nach Aussenden des Ultraschall-Sendesignals in der Messsignaldarstellung 20 sichtbare Ausschwing- Signalanteil 211 ebenfalls als Störschall betrachtet werden und auf gleiche Art wie die Körperschallecho-Signalanteile 213 im Falle des verdeckt verbauten Ultraschallsensors 2 durch Signalsubtraktion kompensiert werden. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Totzeit des unverdeckt verbauten Ultraschallsensors 2 verringert oder eliminiert werden.

In den Ausführungsbeispielen wurde beschrieben, dass die Mittel des Ultraschallsensorsystems 7 zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens das Steuergerät 6 und das Ansteuerelement 14 umfassen. In diesem Fall kann das Ansteuerelement 14 beispielsweise eine einfache Schaltung zur Impedanzanpassung und einen Analog-digital-Wandler umfassen. Das Ansteuerelement 14 kann jedoch auch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) sein und einen Teil der Verarbeitung zur Durchführung der Schritte S1 bis S6 selbst übernehmen. Es kann auch das gesamte vorgeschlagene Verfahren mit dem ASIC 14 implementiert werden und ohne Vorhandensein eines separaten Steuergeräts 6 durchgeführt werden. In diesem Fall kann der Speicher 18 auf der Leiterplatte 13 des Ultraschallsensors 2 vorgesehen sein.

In den Ausführungsbeispielen wurde der Einfachheit halber nur ein einzelner verdeckter Ultraschallsensor 2 beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass das vorgeschlagene Verfahren auf Ultraschallsensorsysteme 7 mit mehreren Ultraschallsensoren 2, 3 anwendbar ist. Das Körperschallmuster bei gleichen Störschall beeinflussenden Bedingungen ist typischerweise für jeden Ultraschallsensor 2, 3 verschieden; somit werden in diesem Fall vorzugsweise in dem Speicher 18 mehrere voneinander unabhängige Referenzsignalbasen 10 gespeichert, von denen jede einem der Ultraschallsensoren 2, 3 zugeordnet ist.

Die genannten Störschall beeinflussenden Bedingungen sind rein beispielhaft. Es können andere Einflussgrößen berücksichtigt werden, beispielsweise Wetterinformationen, die von Lichtsensoren, Regensensoren und dergleichen bezogen werden können.

Die Ausführungsbeispiele wurden anhand in Fig. 3 dargestellten vereinfachten Hüllkurven 20, 30, 102 beschrieben. Tatsächlich wird das Verfahren vorzugsweise anhand von Signaldarstellungen 20, 30, 101 -103 durchgeführt, die mindestens Amplituden- und Phaseninformationen über das jeweilige Ultraschall-Empfangssignal umfassen. Beispielsweise kann das Ansteuerelement 14 des Ultraschallsensors 2, 3 ein ASIC sein, der einen IQ-Mixer implementiert. Dieser kann eine komplexe Abwärtskonvertierung des empfangenen Ultraschall- Empfangssignals ins Basisband durchführen. Die komplexe Abwärtskonvertierung liefert einen I-Signalanteil und einen Q-Signalanteil des Ultraschall-Empfangssignals (Beispiel für eine datenreduzierte Darstellung des Ultraschall-Empfangssignals). Diese datenreduzierte Darstellung kann an das Steuergerät 6 des Kraftfahrzeugs 1 übertragen werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung führt sodann das Steuergerät 6 das vorstehend beschriebene Verfahren separat sowohl anhand der I-Sig nalanteile als auch anhand der Q-Sig- nalanteile durch, so dass eine störschallsignalkompensierte Messsignaldarstellung 30 erzeugt wird, die störschallkompensierte I-Sig nalanteile und störschallkompensierte Q-Sig- nalanteile umfasst. Aus dieser kann bei Bedarf - zum Bestimmen und Klassifizieren von Luftschallechos, zum Bestimmen des Abstands zu Hindernissen im Umfeld des Kraftfahrzeugs 1 und dergleichen - eine datenreduzierte, störschallkompensierte, hüllkurvenähnliche Darstellung des jeweiligen Ultraschall-Empfangssignals berechnet werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung kann das Steuergerät 6 aus den I-Sig- nalanteilen und den Q-Signalanteilen zunächst eine Rohsignaldarstellung des empfangenen Ultraschall-Empfangssignals rekonstruieren. Das heißt, das Verfahren kann anhand von Rohsignaldarstellungen durchgeführt werden und die erzeugte störschallkompensierte Messsignaldarstellung 30 kann eine störschallkompensierte Rohsignaldarstellung des gemessenen Ultraschall-Empfangssignals umfassen. Auf diese Weise kann trotz datenreduzierter Übertragung zwischen dem Ultraschallsensor 2, 3 und dem Steuergerät 6 von dem Steuergerät 6 eine qualitativ hochwertige störschallkompensierte Messsignaldarstellung 30 erzeugt werden. BEZUGSZEICHENLISTE

I Kraftfahrzeug

2, 3 Ultraschallsensor

4, 5 Stoßfänger

6 Steuergerät

7 Ultraschallsensorsystem

8 Außenhaut

9 Ultraschallmembran

10 Referenzsignalbasis

I I Koppelelement

12 Piezoelement

13 Leiterplatte

14 Ansteuerelement

15 Luftschall

16 Körperschall

17 Prozessor

18 Speicher

19 Temperatursensor

20 Messsignaldarstellung

21 Messsignaldarstellung eines unverdeckten Ultraschallsensors

30 störschallkompensierte Messsignaldarstellung, Differenzsignaldarstellung

101 ausgewählte Referenzsignaldarstellung

102 Referenzsignaldarstellung

103 Referenzsignaldarstellung

211 Ausschwing-Signalanteil

212 Luftschallecho-Signalanteil

213 Körperschallecho-Signalanteile

214 zeitlich erster Körperschallecho-Signalanteil

S1-S6 Verfahrensschritte