特開 2024-88620 超音波センサによる車両の周囲内のオブジェクトの反射点の３次元位置を確定するための方法、コンピュータプログラム、計算装置、および車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024088620

(43)【公開日】2024-07-02

(54)【発明の名称】超音波センサによる車両の周囲内のオブジェクトの反射点の３次元位置を確定するための方法、コンピュータプログラム、計算装置、および車両

(51)【国際特許分類】

   G01S 15/46 20060101AFI20240625BHJP

   G01S 15/931 20200101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

G01S15/46

G01S15/931

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023213652

(22)【出願日】2023-12-19

(31)【優先権主張番号】10 2022 214 079.6

(32)【優先日】2022-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(72)【発明者】

【氏名】ディルク・シュミット

(72)【発明者】

【氏名】ゼーバスティアン・オルブリヒ

(72)【発明者】

【氏名】ティモ・プファイファー

(72)【発明者】

【氏名】トム・ライマン

【テーマコード（参考）】

5J083

【Ｆターム（参考）】

5J083AA02

5J083AB12

5J083AB13

5J083AC29

5J083AD01

5J083AD17

5J083AE01

5J083AE06

5J083AF05

5J083BA01

5J083BB12

(57)【要約】      （修正有）

【課題】超音波センサによるオブジェクト認識を改善する。
【解決手段】超音波センサによる車両の周囲内のオブジェクトの反射点の３次元位置を確定するための方法であって、超音波センサのセンサ素子の少なくとも１つによって少なくとも２つの超音波信号を送信するステップであり、この２つの超音波信号が時間的に相前後して送信され、かつこの２つの超音波信号が、異なる空間方向に、および／またはそれぞれ異なって成形されたサウンドコーンで、および／またはそれぞれ異なる超音波周波数で送信される、ステップと、この２つの送信がそれぞれオブジェクトで反射された超音波信号を、反射信号としてそれぞれ少なくとも３つの超音波センサ素子によって捕捉するステップと、超音波センサまたは車両に対する相対的な、オブジェクトの１つの反射点の３次元位置を、少なくとも３つの捕捉された反射信号に基づいて確定するステップとを含む確定方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも３つのセンサ素子（１１０～１４０）を有し、少なくとも２つのセンサ素子が互いに水平に、および少なくとも２つのセンサ素子が互いに垂直にずれて配置されている超音波センサ（１００）による車両（２００）の周囲内のオブジェクトの反射点（５００）の３次元位置を確定するための方法であって、
・前記超音波センサ（１００）の前記センサ素子（１１０～１４０）の少なくとも１つによって少なくとも２つの超音波信号を送信するステップ（６４０）であり、前記２つの超音波信号が時間的に相前後して送信され、かつ前記２つの超音波信号が、異なる空間方向（２１１、２２１）に、および／またはそれぞれ異なって成形されたサウンドコーンで、および／またはそれぞれ異なる超音波周波数で送信される、ステップ（６４０）と、
・前記２つの送信されオブジェクトで反射された超音波信号を、反射信号としてそれぞれ前記少なくとも３つの超音波センサ素子によって捕捉するステップ（６５０）と、
・前記超音波センサ（１００）または前記車両（２００）に対する相対的な、前記オブジェクトの１つの反射点（５００）の３次元位置を、少なくとも３つの捕捉された反射信号に基づいて確定するステップ（６６０）であり、前記３つの考慮された反射信号が、前記２つの送信された超音波信号の一方または両方に由来する、ステップ（６６０）と、
を含む方法。

【請求項2】

前記少なくとも２つの超音波信号の前記送信（６４０）が、前記超音波センサ（１００）の異なるセンサ素子（１１０～１４０）によって行われる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記超音波信号の少なくとも１つの前記送信（６４０）が、前記超音波センサの少なくとも２つの同時にアクティブ化される異なるセンサ素子（１１０～１４０）によって行われる、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記少なくとも２つの超音波信号の前記送信前に、
・前記車両（２００）の走行状況を、前記車両（２００）の位置に依存して、前記車両の捕捉された速度に依存して、前記車両（２００）のユーザの入力に依存して、および／または前記車両（２００）の周囲の捕捉されたカメラ画像に依存して認識するステップ（６２０）であって、
・とりわけ走行状況として方向転換状況、駐車スペースに駐車するプロセス、または駐車スペースから出すプロセスが認識された場合に、前記認識された走行状況に依存した前記少なくとも２つの超音波信号を前記送信（６４０）が行われる、ステップ
が実施される、
請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

・前記車両（２００）の速度を捕捉するステップ（６１０）ならびに
・前記捕捉された速度に依存して少なくとも１つの超音波信号を送信するステップ（６４０）であり、前記速度に依存して、前記超音波信号の前記空間方向、前記サウンドコーンの成形、および／もしくは前記超音波周波数が変更される、ステップ（６４０）ならびに／または
・前記捕捉された速度に依存して、前記送信される超音波信号の時間間隔を変更するステップ（６３０）であり、前記送信される超音波信号の時間間隔が、とりわけ速度が増すにつれて減少するステップ（６３０）、
が実施される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

・前記車両（２００）の周囲内のオブジェクトを、多数のそれぞれ異なる反射点（５００）の確定された３次元位置に依存して、学習した機械を用いた認識方法によって、とりわけニューラルネットワークによって認識するステップ（６７０）であり、それぞれ異なる前記反射点（５００）の前記確定された３次元位置に、有利には前記認識されたオブジェクトが割り当てられる、ステップ（６７０）が実施される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

追加的に
・とりわけそれぞれ前記車両（２００）に対する相対的な、前記車両（２００）の周囲内の前記認識されたオブジェクトの位置および／または向きを、
ｉ．主軸方向に依存して推定するステップ（６８０）であって、前記主軸方向が、前記オブジェクトに割り当てられた前記反射点（５００）の前記確定された３次元位置に依存して確定され、前記主軸方向の前記確定が、とりわけ、前記オブジェクトに割り当てられた前記反射点（５００）の、軸に対する最小平均距離に依存して行われる、ステップ（６８０）、および／または
ｉｉ．前記認識されたオブジェクトの周りの３次元オブジェクトボックス（５２０）の位置に依存して推定するステップ（６８０）であって、前記オブジェクトボックス（５２０）の形状が、とりわけメモリから、前記認識されたオブジェクトに基づいてロードされ、かつ前記認識されたオブジェクトに割り当てられた前記反射点（５００）の前記確定された３次元位置に依存してパラメータ化される、ステップ（６８０）、および／または
ｉｉｉ．多数の反射点（５００）の前記確定された３次元位置に依存して、学習した機械を用いた認識方法によって、とりわけニューラルネットワークによって推定する、ステップ（６８０）、
が実施される、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

追加的に
・前記車両に対する相対的な、前記認識されたオブジェクトの移動方向および／または速度を、前記認識されたオブジェクトの経時的に推定された位置、および／または前記認識されたオブジェクトの経時的に推定された向き、および／または前記オブジェクトに割り当てられた反射点の経時的に確定された３次元位置に基づいて確定するステップ（６８５）、
が実施される、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

追加的に
・前記車両に対する相対的な、前記認識されたオブジェクトの高さを、前記認識されたオブジェクトの前記推定された位置、および／または前記認識されたオブジェクトの前記推定された向き、および／または多数の反射点（５００）の前記確定された３次元位置に依存して確定するステップ（６９０）、
が実施される、請求項６～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

追加的に
・前記車両と前記認識されたオブジェクトとの衝突警報を決定するステップ（６９５）であり、とりわけ前記車両の寸法が考慮され、前記決定が、少なくとも
ｉ．前記認識されたオブジェクトの前記推定されたその時の位置および／または
ｉｉ．前記認識されたオブジェクトの前記推定されたその時の向きおよび／または
ｉｉｉ．前記認識されたオブジェクトの前記確定されたその時の移動方向および／または
ｉｖ．前記認識されたオブジェクトの前記確定されたその時の速度および／または
ｖ．前記認識されたオブジェクトの前記確定された高さに依存して行われ、かつ
とりわけ衝突警報としてのドアオープンワーニングがこれに加え、前記車両のそれぞれのドアの、周囲への旋回範囲に基づく、ステップ（６９５）、
が実施される、請求項７～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

１つの反射点（５００）の前記３次元位置の前記確定（６６０）のための前記３つの捕捉された反射信号が、前記反射信号の少なくとも１つの特性および／または前記オブジェクトの特性に基づいて選択される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

コンピュータによるプログラムの実行時に前記コンピュータに請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法のステップを実行させる命令を含むコンピュータプログラム。

【請求項13】

少なくとも以下のコンポーネント、すなわち
・超音波センサによって送信された少なくとも２つの超音波信号に対しての、オブジェクトで反射されて前記超音波センサによって捕捉された反射信号である入力信号を供給するための信号入力部と、
・請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法のステップを実行するように構成された計算ユニット、とりわけプロセッサと、
・任意で、前記超音波センサ（１００）もしくは前記車両（２００）に対する相対的な、前記オブジェクトの反射点（５００）の確定された３次元位置であり、かつ／または前記認識されたオブジェクトについての衝突警報である出力信号を生成するための信号出力部と、
を含む計算装置、とりわけ制御機器、ゾーン型または集中型の計算ユニット。

【請求項14】

請求項１３に記載の少なくとも１つの計算装置を含む車両（２００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波センサによる車両の周囲内のオブジェクトの反射点の３次元位置を確定するための方法に関する。本発明は、コンピュータによるプログラムの実行時にコンピュータに本発明による方法のステップを実行させる命令を含むコンピュータプログラムにも関する。本発明はさらに、本発明による方法のステップを実行するように構成された計算ユニットを含む計算装置に関する。それだけでなく本発明は、少なくとも本発明による計算装置を含む車両に関する。

【背景技術】

【0002】

独国特許出願公開第１０２０１９２１４６１２号明細書は、車両の周囲内のオブジェクトの認識方法を開示しており、この車両は、車両の周囲を監視する超音波センサを、超音波信号の送信および受信のために有する。

【0003】

独国特許出願公開第１０２０２０２１１５３８号明細書は、音響変換装置用の微小機械部品を開示している。米国特許第１０６０５９０３号明細書は、超音波信号を捕捉するための超音波変換器を開示している。

【0004】

独国特許出願公開第１０２００９０３２５４１号明細書は、運転者支援システムの少なくとも１つのセンサを用いた方法を開示しており、この場合、車両外にあるオブジェクトの、センサに対する相対位置が捕捉され、かつ捕捉された位置に基づいて、および車両の外面の少なくとも１つの輪郭のためのモデルに基づいて、車両に対するオブジェクトの間隔が確定され、これに関しモデルでは外面の３次元形状が再現されている。

【0005】

独国特許出願公開第１０２０２０２１３６７３号明細書は、第１の車両の少なくとも一人の乗員に、車両のドアを開けることによる衝突の危険を警告する方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１９２１４６１２号明細書

【特許文献2】独国特許出願公開第１０２０２０２１１５３８号明細書

【特許文献3】米国特許第１０６０５９０３号明細書

【特許文献4】独国特許出願公開第１０２００９０３２５４１号明細書

【特許文献5】独国特許出願公開第１０２０２０２１３６７３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、超音波センサによるオブジェクト認識を改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題は本発明により、独立形式請求項１および１２から１４に応じて解決される。
本発明は、超音波センサによる車両の周囲内のオブジェクトの反射点の３次元位置を確定するための方法に関する。この超音波センサは、とりわけ共通の平面内に配置されている少なくとも３つのセンサ素子を含み、少なくとも２つのセンサ素子が互いに水平に、および少なくとも２つのセンサ素子が互いに垂直にずれて配置されている。これらのセンサ素子がＭＥＭＳセンサ素子であることが好ましい。本方法は、超音波センサの超音波センサ素子の少なくとも１つによる少なくとも２つの超音波信号の送信を含み、この２つの超音波信号は時間的に相前後して送信され、かつこの２つの超音波信号は、異なる空間方向に、および／またはそれぞれ異なって成形されたサウンドコーンで、および／またはそれぞれ異なる超音波周波数で送信される。続いて、この２つの送信されオブジェクトで反射された超音波信号が、反射信号としてそれぞれ少なくとも３つの超音波センサ素子によって捕捉される。その後、超音波センサまたは車両に対する相対的な、オブジェクトの１つの反射点の３次元位置が、少なくとも３つの、好ましくは６つの捕捉された反射信号に基づいて確定され、その際、とりわけ反射点の水平位置および垂直高さが確定または決定される。オブジェクトの反射点の３次元位置は、３つの反射信号に依存して確定され、これらの反射信号は、２つの送信された超音波信号の一方または両方に由来するかまたは割り当てられている。反射点の３次元位置の確定は、とりわけトリラテレーション法により、それぞれ送信された超音波信号と、それぞれこれに帰属しており、少なくとも３つの超音波センサ素子で捕捉された反射信号との間の、決定された伝播路差および／または決定された位相差に依存して確定される。

【0009】

その代わりに、反射点の３次元位置の確定が３つの反射信号に基づいて実施される場合に、少なくとも２つの反射信号が異なる超音波信号に由来し得ることが有利である。本方法により、反射点の３次元位置が、従来の方法に対してより正確に、および車両の周囲内のより大きな角度範囲に関して確定され得るという利点が生じる。より正確に確定された反射点の位置により、例えば、オブジェクトまたは駐車スペースに対する間隔がより正確により高い信頼性で決定または認識され得る。

【0010】

少なくとも２つの超音波信号の送信が、超音波センサの異なる超音波センサ素子によって行われることが好ましい。これにより、２つの超音波信号の、異なる空間方向への、および／またはそれぞれ異なって成形されたサウンドコーンでの、および／またはそれぞれ異なる超音波周波数での、効率的で高速に連続する送信が可能になることが有利である。

【0011】

本発明の一実施形態では、少なくとも１つの超音波信号の送信を、超音波センサの少なくとも２つの同時にアクティブ化される異なる超音波センサ素子によって行うことができ、これに関し、送信される超音波信号のサウンドコーンが成形されることが有利である。これにより、サウンドコーンをより強力に成形して信号振幅を増幅させ得るという利点が生じる。

【0012】

本発明の一形態では、少なくとも２つの超音波信号の送信前に、車両のその時の走行状況の認識が、車両の位置に依存して、車両の捕捉された速度に依存して、車両のユーザの入力に依存して、および／または車両の周囲の捕捉されたカメラ画像に依存して、および／または地図データに依存して実施される。とりわけ走行状況として方向転換状況、駐車スペースに駐車するプロセス、または駐車スペースから出すプロセスが認識された場合に、続いて本方法が、認識された走行状況に依存した少なくとも２つの超音波信号の送信によって実施または続行される。方向転換状況、駐車スペースに駐車するプロセス、または駐車スペースから出すプロセスは、車両の捕捉された位置が、駐車領域、例えば地図データ内で印されている駐車スペースにある場合に、および／または車両の捕捉された速度が速度閾値以下である場合に、および／または過去にこの位置でこの走行状況が認識もしくは確定もしくは観察されていた場合に、車両のその時の走行状況として認識されることが有利である。

【0013】

本発明のさらなる一実施形態では、少なくとも２つの超音波信号の送信前に、車両の速度が捕捉される。続いて、捕捉された速度に依存して超音波信号の１つが送信され、これに関しては速度に依存して、超音波信号の空間方向、サウンドコーンの成形、および／または超音波周波数が適合される。送信される超音波信号が、車両の停車中は車両の走行中より水平方向に広いサウンドコーンを有することが有利である。その代わりにまたはそれに加え、捕捉された速度に依存して、送信される超音波信号の時間間隔が変更または適合され、この送信される超音波信号の時間間隔は、とりわけ速度が増すにつれて減少する。本方法のこの実施形態により、反射点の３次元位置が、比較的高速度での走行中も比較的高い精度で確定され得るという利点が生じる。

【0014】

本発明の特に好ましい一形態では、車両の周囲内のオブジェクトが、多数のそれぞれ異なる反射点の確定された３次元位置に依存して、学習した機械を用いた認識方法によって、とりわけニューラルネットワークによって認識される。それぞれ異なる反射点の確定された３次元位置に、有利には認識されたオブジェクトが割り当てられる。オブジェクトはその代わりにまたはそれに加えて、車両カメラによって捕捉された少なくとも１つのカメラ画像に依存して、または捕捉されたカメラ画像シーケンスに依存して確定され得る。

【0015】

好ましい形態の一変形形態では、とりわけそれぞれ車両に対する相対的な、車両の周囲内の認識されたオブジェクトの位置および／または向きが推定される。この推定は、主軸方向に依存して行われる。この主軸方向が、オブジェクトに割り当てられた反射点の確定された３次元位置に依存して確定されることが有利である。これに関し主軸方向の確定は、とりわけ、オブジェクトに割り当てられた反射点の、軸に対する最小平均距離に依存して行われ得る。その代わりにまたはそれに加えて主軸方向の確定は、認識されたオブジェクトの周りの３次元オブジェクトボックスの位置に依存して実施され、この場合、オブジェクトボックスの形状が、とりわけメモリから、認識されたオブジェクトに基づいてロードされ、かつ認識されたオブジェクトに割り当てられた反射点の確定された３次元位置に依存してパラメータ化される。その代わりにまたはそれに加えて主軸方向の確定は、多数の反射点の確定された３次元位置に依存して、学習した機械を用いた認識方法によって、とりわけニューラルネットワークによって認識される。この変形形態が、例えば、緊急ブレーキアシスタントまたは走行支援機能のための、動的オブジェクトの予測される移動を確定するために、車両の周囲内の認識されたオブジェクトの位置および／または向きの効率的な確定または推定を可能にすることが有利である。

【0016】

さらなる任意の一変形形態では、車両に対する相対的な、認識されたオブジェクトの移動方向および／または速度が、認識されたオブジェクトの経時的に推定された位置、および／または認識されたオブジェクトの経時的に推定された向き、および／またはオブジェクトに割り当てられた反射点の経時的に確定された３次元位置に基づいて確定される。この変形形態が、緊急ブレーキアシスタントまたは走行支援機能のための、動的オブジェクトの予測される移動の確定を可能にすることが有利である。

【0017】

それだけでなく、車両に対する相対的な、認識されたオブジェクトの高さが、認識されたオブジェクトの推定された位置、および／または認識されたオブジェクトの推定された向き、および／または多数の反射点の確定された３次元位置に依存して確定され得る。この実施形態では、高さが、高い信頼性で正確に決定され得る。

【0018】

任意の一実施形態では、さらに車両と認識されたオブジェクトとの衝突警報が決定され、これに関してはとりわけ車両の寸法が考慮される。この決定は、少なくとも、認識されたオブジェクトの推定されたその時の位置に依存して行われる。その代わりにまたはそれに加えて衝突警報の決定は、認識されたオブジェクトの推定されたその時の向きに依存して行われる。その代わりにまたはそれに加えて衝突警報の決定は、認識されたオブジェクトの確定されたその時の移動方向に依存して行われる。その代わりにまたはそれに加えて衝突警報の決定は、認識されたオブジェクトの確定されたその時の速度に依存して行われる。その代わりにまたはそれに加えて衝突警報の決定は、認識されたオブジェクトの確定された高さに依存して行われる。衝突警報としてのドアオープンワーニングはこれに加え、車両のそれぞれのドアの、周囲への旋回範囲に基づく。この実施形態は、効果的で信頼性の高い衝突警報を生成する。

【0019】

さらに、とりわけ、１つの反射点の３次元位置の確定のための少なくとも３つの捕捉された反射信号は、６つの捕捉された反射信号から、反射信号の少なくとも１つの特性に基づいて、および／または反射を引き起こすかもしくはそれで反射が起こるオブジェクトの特性に基づいて、使用または選択され得る。これに関し反射信号の特性は、相互にまたは閾値と比較することができ、例えば、反射信号の振幅高さが相互にもしくは閾値と比較され、かつ／または反射信号の少なくとも１つの極大点、つまり反射信号のとりわけ振幅高さより上にある少なくとも１つのピークの数および／もしくは高さおよび／もしくは幅が相互にもしくは閾値と比較される。さらに、１つの反射点の３次元位置を確定するための少なくとも３つの捕捉された反射信号は、オブジェクトの特性、とりわけオブジェクトの種類および／またはオブジェクトの高さに基づいて選択され得る。閾値未満の高さのオブジェクトには、とりわけ、地面に対して比較的低い空間方向（２１１、２２１）で送信された超音波信号から選択された３つの反射信号が使用される。その代わりにまたはそれに加えて、異なるオブジェクト種類のために、それぞれのオブジェクト種類に対してより正確なまたはより強い反射信号をもたらす超音波信号からの３つの反射信号が使用され、例えば、オブジェクト種類に基づいて、より狭いもしくはより広いサウンドコーンをもつ超音波信号の反射信号が、および／またはより低いもしくはより高い超音波周波数をもつ超音波信号の反射信号が選択または使用される。その際、オブジェクト種類は、反射信号に依存しておよび／またはカメラに基づいて、特に、学習した機械を用いた認識方法、とりわけニューラルネットワークによって認識され得る。特定のまたはすべてのオブジェクト種類のために、異なる超音波信号の反射信号が、例えば超音波信号ごとに２つの反射信号が、使用または選択され得る。この実施形態により、反射点の確定される位置がより高い信頼性で、より正確に確定される。

【0020】

本発明は、コンピュータによるプログラムの実行時にコンピュータに本発明による方法のステップを実行させる命令を含むコンピュータプログラムにも関する。
本発明はさらに、計算装置、とりわけ制御機器、分散型もしくはゾーン型または集中型の計算ユニットに関する。計算装置は、入力信号を供給するための少なくとも１つの信号入力部を含む。入力信号は、超音波センサによって捕捉された少なくとも６つの反射信号であり、この反射信号はそれぞれ、超音波センサから送信され周囲内のオブジェクトで反射された超音波信号に基づく。計算装置は、本発明による方法のステップを実行するように構成された計算ユニット、とりわけプロセッサも含んでいる。さらに計算装置は、任意で、出力信号を生成するための信号出力部を有しており、この出力信号は、とりわけ、超音波センサもしくは車両に対する相対的な、オブジェクトの反射点の確定された３次元位置であり、かつ／または認識されたオブジェクトについての衝突警報である。

【0021】

本発明はさらに、少なくとも１つの本発明による計算装置を含む車両に関する。
さらなる利点は、図を参照した例示的実施形態の以下の説明から明らかである。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1a】図１ａは超音波センサを示す図である。

【図1b】図１ｂは車両における超音波センサを示す図である。

【図2】超音波センサを備えた車両および生成された超音波信号を示す図である。

【図3a】図３ａはオブジェクトの反射点を示す図である。

【図3b】図３ｂはオブジェクトの反射点を示す図である。

【図4】ブロック図としての本方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１ａでは、超音波センサ１００を概略的に示している。この超音波センサは少なくとも３つのセンサ素子１１０、１２０、１３０、および１４０を含み、少なくとも２つのセンサ素子が互いに水平に、および少なくとも２つのセンサ素子が互いに垂直にずれて配置されている。センサ素子１１０、１２０、１３０、および１４０は共通の平面１５０内にあることが好ましい。センサ素子１１０～１４０の各々が、センサ膜およびセンサアクチュエータを含むことが好ましく、このセンサアクチュエータは、超音波信号を送信するべくセンサ膜を変位または振動させるために、および受信された超音波信号をセンサ膜で反射信号として捕捉するために適応されている。このセンサアクチュエータは、例えばＭＥＭＳ技術で製造され得る。

【0024】

図１ｂでは、図１ａに示した超音波センサ１００を備えた車両２００を示している。超音波センサ１００が、車両２００のバンパ１９１またはサイドドア１９２に配置されることが有利であり、これに関し、破線で示した少なくとも１つの保持要素１６０が、車両２００に超音波センサ１００を固定するために、および超音波センサ１００と車両２００の間で機械的振動を切り離すために設けられることが有利である。これに関し、１つまたは複数の超音波センサ１００がバンパ１９１および／またはサイドドア１９２に、とりわけここで図示したように６つの超音波センサがバンパ１９１に配置され得る。

【0025】

図２では、図１ｂに基づく車両２００を前方から概略的に示しており、車両２００の片側でバンパ１９１内に配置された超音波センサ１００が、図２では第１の超音波信号２１０および第２の超音波信号２２０を送信している。すべての超音波センサ１００が互いに独立して超音波信号を送信および／または受信し得ることが好ましい。第１および第２の超音波信号２１０、２２０は、この２つの超音波信号が時間的に相前後して送信されるので、かつこの２つの超音波信号が、異なる空間方向に、および／またはそれぞれ異なって成形されたサウンドコーンで、および／またはそれぞれ異なる超音波周波数で送信されるので、互いに異なっている。図２に基づく例示的実施形態では、２つの超音波信号２１０、２２０が、少なくとも異なる空間方向２１１、２２１に送信されており、この空間方向は超音波信号の中心軸を表しており、この空間方向に超音波信号が伝播する。

【0026】

送信してから、送信した超音波センサで捕捉するまでの、超音波信号の捕捉または測定された飛行時間Ｔを基礎として、簡単な関係式Ｌ＝１／２×Ｔ×Ｃに基づいて反射点の間隔Ｌを確定することができ、これに関し空気中の平均音速ｃ≒３３０ｍ／ｓである。つまり、１０ｃｍまたは１ｍの確定された間隔の場合、超音波信号の送信から反射信号の受信または捕捉までの捕捉される飛行時間は、例えば１０ｃｍに対しては約０．６ｍｓまたは１ｍに対しては約６ｍｓである。したがって、１秒間に多数の超音波信号を送信して、帰属する反射信号を受信することができ、かつ車両の規定された周囲内の多数の反射点の位置を確定することができる（図３ａおよび図３ｂも参照）。基本的にトリラテレーションでは、未知の角度での測定された間隔（言い換えれば間隔円セグメント）が、点、ここでは反射点の位置を決定するために使用される。トリラテレーションの相応の定義方程式は文献から読み取ることができ、典型的には、１つの反射点の位置を決定するために３つの確定された間隔が使用される。ここでは、各々の送信された超音波信号に対し、この超音波信号に対する反射信号に基づいて確定された間隔を基礎として、トリラテレーションが実施され、帰属する反射点の位置が確定される。２つの異なる超音波信号が送信されるので、２つの反射点の確定された位置が組み合わされ、例えば相互に比較もしくはバリデートされ、かつ／または平均値を求められる。これにより測定の信頼性が向上する。さらに、さらなる離れたオブジェクトも近くにあるオブジェクトも、また異なる高さのオブジェクトも、高い信頼性で同時に捕捉でき、かつ車両に対して同じ周囲方向にある異なるオブジェクトが互いに区別され得る。ここで考察されている超音波は、人間の可聴周波数範囲より高い周波数をもつ音を意味し、空気中では波長１．６ｃｍの周波数２０ｋＨｚ～波長０．０３３μｍの周波数約１０ＧＨｚを含んでいる。空気は、周波数と共に強く上昇する超音波減衰を有する。

【0027】

図２では、車両２００の周囲内の第１のオブジェクト４１０およびさらに遠くてより大きな第２のオブジェクト４２０を概略的に示しており、このオブジェクト４１０および４２０のために多数の反射点５００の位置が確定されることが有利である。

【0028】

図３ａおよび図３ｂではそれぞれ、確定された反射点５００のクラウド５１０を概略的に示している。図３ａに示したクラウド５１０に対し、つまり多数の反射点５００の確定された位置に対し、例えばニューラルネットワークにより、オブジェクトボックス５２０の形状およびパラメータ化が決定され得る。オブジェクトボックス５２０のこの決定された形状およびパラメータ化を基礎として、図３ａに基づく反射点の位置に依拠し、オブジェクトとしての柱が認識され得る。図３ｂで確定された反射点５００の位置に対しては、例えばニューラルネットワークにより、別のオブジェクトボックス５２０の別の形状およびパラメータ化が決定でき、反射点５００の位置を表すこのオブジェクトボックス５２０に基づいて、動的オブジェクトとしての自転車または二輪車が認識される。車両での間隔捕捉に重要なオブジェクトは、例えば静的オブジェクトとしての柱、歩道の縁石、またはガードレール、ならびに動的オブジェクトとしての他車、歩行者、または自転車である。

【0029】

図４では、超音波センサによる車両の周囲内のオブジェクトの反射点の３次元位置の確定方法のフロー図をブロック図として概略的に示している。最初に、任意のステップ６１０で車両の速度が捕捉され得る。本方法のさらなる任意のステップ６２０では、車両の走行状況が、車両に位置に依存して、車両の捕捉された速度に依存して、車両のユーザの入力に依存して、および／または車両の周囲の捕捉されたカメラ画像に依存して捕捉または認識され得る。もう１つの任意のステップ６３０では、捕捉された速度に依存して、送信される超音波信号の時間間隔の変更が適合され、この送信される超音波信号の時間間隔は、とりわけ速度が増すにつれて減少する。本発明による方法は、超音波センサの超音波センサ素子の少なくとも１つによる少なくとも２つの超音波信号の送信６４０を含み、この２つの超音波信号は時間的に相前後して送信される。これらの超音波信号の間に時間間隔が存在することが好ましい。任意で、少なくとも２つの超音波信号の送信６４０は、超音波センサの異なるセンサ素子つまり超音波センサ素子によって行われることが企図されていてもよい。さらに、超音波信号の少なくとも１つの送信６４０が、任意で、超音波センサの少なくとも２つの同時にアクティブ化される異なるセンサ素子によって行われ得る。２つの超音波信号は、ステップ６４０でさらに、異なる空間方向に、および／またはそれぞれ異なって成形されたサウンドコーンで、および／またはそれぞれ異なる超音波周波数で送信される。任意で、少なくとも２つの超音波信号の送信６４０が、ステップ６２０で認識された走行状況に依存して行われ、これはとりわけ、走行状況として方向転換状況、駐車スペースに駐車するプロセス、または駐車スペースから出すプロセスが認識された場合である。任意で、ステップ６４０で超音波信号の少なくとも１つを、ステップ６１０で捕捉された速度に依存して送信でき、この場合、速度に依存して、超音波信号の送信される空間方向、送信されるサウンドコーンの成形、および／または送信される超音波周波数が変更される。送信される超音波信号は、車両の停車中は、とりわけ、車両の走行中より水平方向に広いサウンドコーンを有する。その後、ステップ６５０では、２つの送信されそれぞれオブジェクトで反射された超音波信号が、反射信号としてそれぞれ超音波センサ１００の少なくとも３つのセンサ素子１１０、１２０、１３０によって捕捉または受信される。続いてステップ６６０では、超音波センサ１００または車両２００に対する相対的な、オブジェクトの１つの反射点の３次元位置が、少なくとも３つの捕捉された反射信号に基づいて確定され、好ましくは、超音波センサ１００または車両２００に対する相対的な、オブジェクトのこの反射点の３次元位置が、少なくとも６つの捕捉された反射信号に基づいて確定される。３次元位置の確定６６０のために考慮される反射信号を、６つの捕捉された反射信号から選択することができ、この選択は、とりわけ、反射信号の特性に依存して、および／または反射信号が反射されたオブジェクトの特性に依存して行われる。オブジェクトは、反射信号に依拠しておよび／またはカメラに基づいて、特に、学習した機械を用いた認識方法、とりわけニューラルネットワークによって認識され得る。本方法の一変形形態では、任意のステップ６７０で、車両の周囲内のオブジェクトが、多数のそれぞれ異なる反射点の確定された３次元位置に依存して、学習した機械を用いた認識方法によって、とりわけニューラルネットワークによって認識され、その際、それぞれ異なる反射点の確定された３次元位置に、有利には認識されたオブジェクトが割り当てられる。続いて任意のステップ６８０では、とりわけそれぞれ車両に対する相対的な、車両の周囲内の認識されたオブジェクトの位置および／または向きが推定され得る。認識されたオブジェクトの位置および／または向きのこの推定６８０は、主軸方向に依存して行われることが好ましく、この主軸方向は、オブジェクトに割り当てられた反射点の確定された３次元位置に依存して確定される。主軸方向の確定は、とりわけ、オブジェクトに割り当てられた反射点の、軸に対する最小平均距離に依存して実施される。その代わりにまたはそれに加えてステップ６８０では、認識されたオブジェクトの位置および／または向きが、認識されたオブジェクトの周りの３次元オブジェクトボックスの位置に依存して推定され、このオブジェクトボックスの形状は、とりわけメモリから、認識されたオブジェクトに基づいてロードされ、かつ認識されたオブジェクトに割り当てられた反射点の確定された３次元位置に依存してパラメータ化される。その代わりにまたはそれに加えてステップ６８０では、認識されたオブジェクトの位置および／または向きが、多数の反射点の確定された３次元位置に依存して、学習した機械を用いた認識方法によって、とりわけニューラルネットワークによって推定される。さらに、図示していない任意のステップ６８５で、車両に対する相対的な、認識されたオブジェクトの移動方向および／または速度の確定が、認識されたオブジェクトの経時的に推定された位置、および／または認識されたオブジェクトの経時的に推定された向き、および／またはオブジェクトに割り当てられた反射点の経時的に確定された３次元位置に基づいて実施され得る。それだけでなく任意のステップ６９０では、車両に対する相対的な、認識されたオブジェクトの高さが、認識されたオブジェクトの推定された位置、および／または認識されたオブジェクトの推定された向き、および／または多数の反射点の確定された３次元位置に依存して確定される。さらなる任意のステップ６９５では、車両と認識されたオブジェクトとの衝突警報の決定が実施され、これに関してはとりわけ車両の寸法が考慮される。この衝突警報の決定６９５は、少なくとも、認識されたオブジェクトの推定されたその時の位置、および／または認識されたオブジェクトの推定されたその時の向き、および／または認識されたオブジェクトの確定されたその時の移動方向、および／または認識されたオブジェクトの確定されたその時の速度、および／または認識されたオブジェクトの確定された高さに依存して行われ、これに関し衝突警報としてのドアオープンワーニングはこれに加え、車両のそれぞれのドアの、周囲への旋回範囲に基づく。ステップ６９５で決定される衝突警報は、衝突が差し迫っている場合、車両のユーザに表示されることが好ましい。

【符号の説明】

【0030】

１００ 超音波センサ
１１０～１４０ センサ素子
１５０ 共通の平面
１６０ 保持要素
１９１ バンパ
１９２ サイドドア
２００ 車両
２１０ 第１の超音波信号
２２０ 第２の超音波信号
２１１、２２１ 空間方向
４１０ 第１のオブジェクト
４２０ 第２のオブジェクト
５００ 反射点
５１０ クラウド
５２０ オブジェクトボックス
６１０ 車両（２００）の速度を捕捉するステップ
６３０ 送信される超音波信号の時間間隔を変更するステップ／送信される超音波信号の時間間隔が、とりわけ速度が増すにつれて減少するステップ
６４０ 少なくとも１つの超音波信号を送信するステップ／超音波信号の空間方向、サウンドコーンの成形、および／もしくは超音波周波数が変更されるステップ
６５０ 超音波信号を、反射信号としてそれぞれ少なくとも３つの超音波センサ素子によって捕捉するステップ
６６０ オブジェクトの１つの反射点（５００）の３次元位置を、少なくとも３つの捕捉された反射信号に基づいて確定するステップ
６７０ 車両（２００）の周囲内のオブジェクトを、学習した機械を用いた認識方法によって、とりわけニューラルネットワークによって認識するステップ
６８０ 認識されたオブジェクトの位置および／または向きを推定するステップ
６９０ 認識されたオブジェクトの高さを３次元位置に依存して確定するステップ
６９５ 車両と認識されたオブジェクトとの衝突警報を決定するステップ

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【外国語明細書】