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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen eines Fahrverhaltens eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeuggespanns anhand von Fahrzeugparametern. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung, ein Steuergerät, ein Computerprogramm sowie ein maschinenlesbares Speichermedium.
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Stand der Technik
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Es werden für bestimmte Fahrassistenzaufgaben, wie beispielsweise automatisches Einparken, bevorzugt Ultraschallsensoren eingesetzt. Die Ultraschallsensoren sind hierbei in Gruppen bzw. in Subsystemen an einer Fahrzeugfront und an einem Fahrzeugheck befestigt. Die Sensordaten der jeweiligen Ultraschallsensoren werden für einen vor dem Fahrzeug liegenden Bereich und für einen hinter dem Fahrzeug liegenden Bereich getrennt bzw. voneinander isoliert ausgewertet.
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Derartige ultraschallbasierte Messsysteme können jedoch keine 360° Überwachung des Umfelds des Fahrzeugs ermöglichen. Des Weiteren werden die von den am Fahrzeugheck und an der Fahrzeugfront angeordneten Ultraschallsensoren ermittelte Sensordaten nicht ganzheitlich berücksichtigt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren und eine Anordnung vorzuschlagen, welche eine ultraschallbasierte 360° Abtastung eines Umfelds ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Auswerten von ultraschallbasierten Sensordaten durch ein Steuergerät bereitgestellt. In einem Schritt werden Sensordaten von mindestens zwei Subsystemen mit jeweils mindestens einem Ultraschallsensor und jeweils einen mit dem Ultraschallsensor datenleitend verbundenen Steuereinheit durch das Steuergerät empfangen und fusioniert.
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Alternativ oder zusätzlich können Sensordaten von mindestens zwei Ultraschallsensoren direkt durch das Steuergerät empfangen werden.
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Das Steuergerät kann somit als ein zentrales Steuergerät ausgestaltet sein, welches eine zentralisierte Umfelderfassung basierend auf den empfangenen Sensordaten durchführen kann.
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In einem weiteren Schritt erfolgt basierend auf von den mindestens zwei Subsystemen empfangenen Sensordaten eine systemübergreifende Multilateration zum Ermitteln von Abständen in Überlappungsbereichen der Abtastbereiche der mindestens zwei Subsysteme. Des Weiteren werden innerhalb der Subsysteme Abstände ultraschallbasiert durch Multilateration ermittelt.
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Die Multilateration kann abhängig von der Ausgestaltung als Trilateration ausgestaltet sein.
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Durch das Verfahren kann eine subsystemübergreifende Abstandsmessung in einem 360° Bereich eines Umfelds der Subsysteme durchgeführt werden. Es wird vorzugsweise eine Vielzahl von Abständen an unterschiedlichen Positionen durchgeführt, welche zum Durchführen einer Kartierung und/oder zu einer Objekterkennung einsetzbar sind. Hierzu können beispielsweise zu bereits verbauten frontseitigen oder heckseitigen Ultraschallsensoren bzw. Subsystemen einer mobilen Einheit zusätzliche seitlich angeordnete Subsysteme mit Ultraschallsensoren vorgesehen sein. Durch diese Maßnahme können Lücken in der ultraschallbasierten Abtastung geschlossen und ein weiterer Aufgabenbereich für die bestehenden Ultraschallsensoren bzw. die entsprechenden ultraschallbasierten Subsysteme geschaffen werden.
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Die Multilateration der Schallechos kann mit Hilfe der innerhalb der jeweiligen Subsysteme angeordneten Ultraschallsensoren und/oder systemübergreifend erfolgen. Hierzu kann beispielsweise ein Ultraschallsensor eines ersten Subsystems Schallechos in einen Abtastbereich emittieren. Ein weiterer Ultraschallsensor eines zweiten Subsystems, welcher einen überlappenden Abtastbereich zum sendenden Ultraschallsensor aufweist, kann vorzugsweise die reflektierten Schallechos empfangen und zur weiteren Auswertung durch das zentrale Steuergerät nutzen. Da das Steuergerät auf beide Subsysteme zugreifen kann bzw. alle Sensordaten und damit auch entsprechende Zeitstempel empfängt, kann auch eine systemübergreifende Multilateration der Schallechos umgesetzt werden. Die jeweiligen Subsysteme können hierbei nicht direkt miteinander kommunizieren und Sensordaten austauschen, wobei die Subsysteme jeweils eigene Steuereinheiten, wie beispielsweise heckseitige und frontseitige Steuereinheiten, aufweisen können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können die Sensoren und/oder die Subsysteme mit einem zentralen Steuergerät datenleitend verbunden sein.
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Durch das Verfahren können bisherige Grenzen zwischen ultraschallbasierten Subsystemen beseitigt und eine 360° Umfeldwahrnehmung um eine mobile Einheit realisiert werden. Durch diese Maßnahme können auch sogenannte „Blind Spots“ effektiv unterbunden und die Sicherheit erhöht werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät bereitgestellt, wobei das Steuergerät dazu eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen. Das Steuergerät kann beispielsweise ein fahrzeugseitiges, roboterseitiges oder drohnenseitiges Steuergerät oder ein fahrzeugexternes Steuergerät sein. Beispielsweise kann das Steuergerät mit einer Fahrzeugsteuerung zum Ausführen von automatisierten Fahrfunktionen verbindbar oder in eine derartige Fahrzeugsteuerung integriert sein. Ein extern ausgestaltetes Steuergerät kann beispielsweise eine fahrzeugexterne Servereinheit sein, welche auf einer Cloud-Technologie basiert.
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Darüber hinaus wird nach einem Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer oder ein Steuergerät diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist.
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Die mobile Einheit kann beispielsweise ein Fahrzeug sein, welches gemäß der BASt Norm assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar ist. Das Verfahren ist nicht auf Personenkraftwagen beschränkt. Insbesondere kann das Verfahren bei mobilen Einheiten, wie beispielsweise Robotern, Industrierobotern, Wasserfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Nutzfahrzeugen, landwirtschaftlichen Fahrzeugen, Bussen, Robotaxis, Flugzeugen, Drohnen, Helikoptern und dergleichen, eingesetzt werden. Das Verfahren kann vorzugsweise bei mobilen Einheiten angewandt werden, welche assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert oder vollautomatisiert betreibbar sind. Vorzugsweise kann eine derartige mobile Einheit hochautomatisiert oder vollautomatisiert und vollkommen ohne einen Eingriff eines Fahrers bzw. eines Operators betreibbar sein.
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Durch das Verfahren können an systemübergreifenden Überlappbereichen der Abtastbereiche von Ultraschallsensoren sogenannte Reflexpunkte in einem dreidimensionalen Koordinatensystem definiert werden, welche beispielsweise für eine Objektassoziation in der dynamischen Welt und für eine Integration in ein Kartengitter in der statischen Welt einsetzbar sind.
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Des Weiteren werden Blind Spots bei der Umfeldwahrnehmung eliminiert, wodurch kein Objekt, welches durch die Umfeldsensorik wahrnehmbar ist, übersehen wird. Hierdurch kann ein besonderer Mehrwert bei Park- und Anfahrszenarien bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Sensordaten einem zeitlichen Tracking unterzogen werden. Durch diese Maßnahme kann der durch die Ultraschallsensoren abgetastete bzw. „sichtbare“ Abtastbereich weiter optimiert werden, da hierdurch ermittelte Objekte präzise über die Grenzen eines Subsystems und in die Grenzen eines weiteren Subsystems verfolgt werden können.
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Basierend auf einer zeitlich ausgedehnten Beobachtung von Objekten können neben Abständen auch weitere Attribute, wie beispielsweise Objektausdehnung, Objekttyp und dergleichen, ermittelt werden. Durch diese Informationen kann der Abtastbereich bzw. ein sogenannter Visible Space für verschiedene detektierte Objekte unterschiedlich angepasst und somit optimiert werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform werden die sich im Abtastbereich systemübergreifend überlappenden Ultraschallsensoren mit gleichen Kodierungen betrieben. Durch diese Maßnahme können die in den jeweiligen Subsystemen randseitig angeordneten Ultraschallsensoren stets mit gleichen bzw. konstanten Identifizierungscodes betrieben werden. Hierdurch können die im Empfangsmodus betriebenen Ultraschallsensoren alle anderen Schallechos ignorieren bzw. filtern. Es können somit technisch besonders einfache systemübergreifende Kreuz-Echo-Messungen durchgeführt werden. Durch ein Einstellen der Kodierungen können im Vorfeld Ultraschallsensorpaare definiert werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform erfolgt basierend auf der Objekterkennung eine automatisierte Ansteuerung eines Fahrzeugs und/oder eine Ausgabe eines Warnsignals. Das Fahrzeug kann vorzugsweise gemäß der BASt Norm assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert und/oder vollautomatisiert bzw. fahrerlos betreibbar sein.
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Die automatisierte Ansteuerung des Fahrzeugs kann aktiviert werden, wenn das Fahrzeug sich einem Objekt annähert und einen Minimalabstand unterschreitet. Durch die Ansteuerung kann ein Bremsvorgang oder ein Ausweichmanöver initiiert werden.
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Alternativ kann bei einem Unterschreiten des Minimalabstands zu einem Objekt eine akustische oder optische Warnung an ein Objekt oder an einen Fahrzeugführer ausgegeben werden. Insbesondere bei als Personen oder Tiere klassifizierten Objekten kann eine extern wirkende Warnung vorteilhaft sein, um diese zum Ausweichen zu animieren.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Kreuzecho-Messung durch zwei Ultraschallsensoren mit sich systemübergreifend überschneidenden Abtastbereichen durchgeführt, wobei Schallechos durch einen Ultraschallsensor eines ersten Subsystems emittiert und reflektierte Schallechos durch einen Ultraschallsensor eines zweiten Subsystems empfangen werden. Hierdurch kann eine systemübergreifende exakte Positionsbestimmung von Objekten und eine lückenlose 360° Umfeldwahrnehmung realisiert werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung zum systemübergreifenden Auswerten von Sensordaten bereitgestellt. Die Anordnung weist mindestens zwei Subsysteme auf, wobei jedes Subsystem mindestens einen Ultraschallsensor und eine mit dem mindestens einen Ultraschallsensor datenleitend verbundene Steuereinheit aufweist.
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Erfindungsgemäß sind die Steuereinheiten der Subsysteme mit einem zentralen Steuergerät zum Fusionieren der Sensordaten datenleitend verbunden, wobei sich ein Abtastbereich eines Ultraschallsensors eines ersten Subsystems zumindest bereichsweise mit einem Abtastbereich eines Ultraschallsensors eines zweiten Subsystems überschneidet. Hierbei ist die Anzahl der Subsysteme nicht auf zwei beschränkt. Alternativ können die Sensoren direkt mit einem zentralen Steuergerät datenleitend verbunden sein.
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Insbesondere können mehrere Subsysteme derart nebeneinander angeordnet sein, dass jeweils zwei Ultraschallsensoren von unterschiedlichen Subsystemen eine Überlagerung ihrer Abtastbereiche aufweisen.
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Es können vorzugsweise zu bereits verbauten frontseitigen oder heckseitigen Ultraschallsensoren bzw. Subsystemen einer mobilen Einheit zusätzliche seitlich angeordnete Subsysteme mit Ultraschallsensoren vorgesehen sein, um eine lückenlose Umfeldwahrnehmung zu ermöglichen.
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Durch die Anordnung kann die Leistungsfähigkeit einer Umfeldwahrnehmung bzw. Umfelderfassung ultraschallbasiert dahingehend optimiert werden, dass die Ultraschallsensorik für automatisierte und/oder teilautomatisierte Funktionen effektiv nutzbar ist. Insbesondere können die zentral gesammelten und fusionierten Sensordaten bei Planungsaufgaben und Verhaltenskonzepten berücksichtigt werden. Es ergeben sich hierbei Vorteile bei einer Vielzahl von Subsystemen, welche durch unterschiedliche Steuereinheiten gesteuert sind.
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Die empfangenen Sensordaten können zusätzlich zu Triangulationsaufgaben auch zur Erkennung von Objekten im Abtastbereich verwendet werden. Durch Kenntnis von Objekten in einem Abtastbereich eines Subsystems kann ein „Wandern“ des Objekts über die Grenzen des subsystemseitigen Abtastbereichs prädiziert und ein Wiederfinden des Objekts in einem Abtastbereich eines benachbarten Subsystems optimiert oder zumindest beschleunigt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Steuereinheiten der mindestens zwei Subsysteme miteinander synchronisiert. Hierdurch können die erstellten Sendecodes der jeweiligen Ultraschallsensoren zu jedem Zeitpunkt identifiziert und zur Abstandsmessung herangezogen werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine Multilateration basierend auf empfangenen Sensordaten der Ultraschallsensoren der mindestens zwei Subsysteme durch das zentrale Steuergerät durchführbar. Durch die zeitliche Synchronisation der jeweiligen Subsysteme und der systemseitigen Ultraschallsensoren können die Zeitpunkte der gesendeten Schallechos ermittelt und die benötigte Zeit bis zum Empfang der reflektierten Schallechos gemessen werden. Hierdurch ist eine effiziente systemübergreifende Verwendung von Sensordaten möglich.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Abtastbereiche der Ultraschallsensoren der mindestens zwei Subsysteme eine 360° Abdeckung eines Umfelds auf. Hierdurch kann eine lückenlose Umfeldwahrnehmung ermöglicht werden, welche auf Ultraschallmessungen beruht. Da in mobilen Einheiten üblicherweise Ultraschallsensoren verbaut sind, kann hierdurch eine zusätzliche Umfeldwahrnehmung bereitgestellt werden, welche redundant zu bestehenden Sensorkonzepten ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Ultraschallsensoren der mindestens zwei Subsysteme auf einer mobilen Einheit montiert, wobei die Ultraschallsensoren des ersten Subsystems an einer Front der mobilen Einheit, die Ultraschallsensoren des zweiten Subsystems an einem Heck der mobilen Einheit und die Ultraschallsensoren eines dritten Subsystems an Seiten der mobilen Einheit angeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann ein frontseitiges Subsystem und ein heckseitiges Subsystem durch ein drittes Subsystem erweitert werden, um eine lückenlose 360° Abtastung eines Umfelds der mobilen Einheit realisiert.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Ultraschallsensoren der mindestens zwei Subsysteme auf einer mobilen Einheit montiert, wobei die Ultraschallsensoren des ersten Subsystems an einer Front der mobilen Einheit und an einem Heck der mobilen Einheit und die Ultraschallsensoren des zweiten Subsystems an Seiten der mobilen Einheit angeordnet sind. Weist die mobile Einheit ein kombiniertes front- und heckseitiges Subsystem auf, kann die mobile Einheit ebenfalls durch das seitlich angeordnete zweite Subsystem mit einem minimalen technischen Aufwand optimiert werden, um eine lückenlose Umfeldwahrnehmung umzusetzen.
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Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 einen schematischen Aufbau einer Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine in einem Fahrzeug verbaute Anordnung zum Veranschaulichen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform und
- 3 eine in einem Fahrzeug verbaute Anordnung zum Veranschaulichen des Verfahrens gemäß der Ausführungsform.
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In der 1 ist ein schematischer Aufbau einer Anordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Anordnung 1 weist beispielhaft drei Subsysteme 2, 4, 6 auf. Jedes Subsystem 2, 4, 6 weist eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 8, 10, 12 auf. Die Ultraschallsensoren 8, 10, 12 sind systemintern mit jeweils einer Steuereinheit 14, 16, 18 datenleitend verbunden.
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Die Anordnung 1 weist darüber hinaus ein zentrales Steuergerät 20 auf. Die Steuereinheiten 14, 16, 18 der Subsysteme 2, 4, 6 sind mit dem Steuergerät 20 gekoppelt. Insbesondere können die Steuereinheiten 14, 16, 18 unabhängig voneinander die jeweiligen systeminternen Ultraschallsensoren 8, 10, 12 auslesen und die ausgelesenen Sensordaten beispielsweise aufbereiten. Anschließend können die Sensordaten von den Steuereinheiten 14, 16, 18 an das Steuergerät 20 übermittelt werden.
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Durch ein zentralisiertes Sammeln und Verarbeiten der Sensordaten kann eine systemübergreifende Umfeldwahrnehmung durch das Steuergerät 20 realisiert werden. Insbesondere können die jeweiligen Subsysteme 2, 4, 6 durch das Steuergerät 20 synergetisch kombiniert werden.
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Die 2 zeigt eine in einem Fahrzeug 22 bzw. einer mobilen Einheit verbaute Anordnung 1 zum Veranschaulichen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. Hierbei ist das erste Subsystem 2 als ein frontseitig am Fahrzeug 22 verbautes Subsystem 2 ausgestaltet. Die Ultraschallsensoren 8 sind somit frontseitig am Fahrzeug 22 montiert. Das erste Subsystem 2 weist fünf frontseitige Ultraschallsensoren 8 auf.
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Das zweite Subsystem 4 ist als ein heckseitiges Subsystem 4 ausgestaltet. Die Ultraschallsensoren 10 des zweiten Subsystems 4 sind heckseitig am Fahrzeug 22 angeordnet. Das zweite Subsystem 4 weist fünf heckseitige Ultraschallsensoren 10 auf.
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Das dritte Subsystem 6 ist als ein seitliches Subsystem 6 ausgeführt. Die Ultraschallsensoren 12 des dritten Subsystems 6 sind seitlich bzw. beidseitig am Fahrzeug 22 befestigt. Das dritte Subsystem 6 weist sechs Ultraschallsensoren 12 auf, wobei jeweils drei Ultraschallsensoren 12 pro Fahrzeugseite des Fahrzeugs 22 vorgesehen sind, um Lücken zwischen den frontseitigen Ultraschallsensoren 8 und den heckseitigen Ultraschallsensoren 10 zu vermeiden.
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Im Übergangsbereich zwischen jeweils zwei Subsystemen 2, 4, 6 weisen die Ultraschallsensoren 8, 10, 12 Abtastbereiche A1, A2 auf, welche sich zumindest bereichsweise in einem Überlappungsbereich X überschneiden. Durch den systemübergreifenden Überlappungsbereich X, welcher zumindest zwischen jeweils zwei Subsystemen 2, 4, 6 vorliegt, kann eine systemübergreifende Multilateration und Umfeldwahrnehmung umgesetzt werden. Die Multilateration kann je nach Ausgestaltung auch in Form einer Trilateration ausgeführt werden. Dadurch kann rund um das Fahrzeug 22 eine exakte Positionsbestimmung von Objekten 24 errechnet werden und eine 360° Umfeldwahrnehmung realisiert werden.
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Die 3 zeigt eine in dem Fahrzeug 22 verbaute Anordnung 1 zum Veranschaulichen des Verfahrens gemäß der Ausführungsform. Insbesondere wird eine systemübergreifende Multilateration verdeutlicht.
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Es werden die Sensordaten von den drei Subsystemen 2, 4, 6 durch das Steuergerät 20 empfangen und fusioniert. Die Multilateration kann durch systemübergreifende Kreuzechos KE und durch optionale Direktechos DE durchgeführt.
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Bei dem Messverfahren, welches auf Kreuzecho-Messungen KE basiert, werden Schallechos durch einen Ultraschallsensor 8 eines Subsystems 2 erzeugt, an einem Objekt 24 reflektiert und anschließend von einem Ultraschallsensor 12 eines weiteren Subsystems 6 empfangen.
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Durch die aus den Direktecho-Messungen DE und Kreuzecho-Messungen KE ermittelten Sensordaten werden zum Durchführen einer systemübergreifenden Multilateration zum Ermitteln von Abständen in Überlappungsbereichen X der Abtastbereiche A1, A2 eingesetzt.
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Damit eine verwertbare Kreuzecho-Messung KE über die Grenzen der jeweiligen Steuereinheiten 14, 16, 18 hinweg empfangen werden, ist die Kenntnis der Sendemuster der jeweiligen Ultraschallsensoren 8, 10, 12 notwendig. Hierzu können die jeweiligen Ultraschallsensoren 8, 10, 12 und insbesondere die Steuereinheiten 14, 16, 18 zeitlich synchronisiert sein, um zu jedem Zeitpunkt einen exakten Sendecode zu ermitteln.
