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PhysiTronik
Projekt EXOTUS:
DOUS
Ein von einem Ultraschallsensor überwachter Raum ist kegelförmig, wobei die Kegelspitze auf der Sende-Empfang-Fläche des Sensors liegt. In diesem kegelförmigen Bereich pflanzt sich die Schallwelle mit einer qausi kugelförmigen Wellenfront fort. Unmittelbar nach der Erkennung eines Objekts ist seine Position unbekannt: In einem dreidimensionalen Raum kann das erkannte Objekt, das nach der Erkennung der Reflexion der Ultraschallwelle bestimmt wird, irgendwo auf der kugelförmigen Wellenfront liegen. Je größer der Öffnungswinkel des Sensors ist, desto ungenauer ist die ermittelte Objektposition.

Bei den herkömmlichen Methoden zur Hinderniserkennung mit Ultraschall werden mehrere Sensoren verwendet, um die Ungenauigkeit der Objektortung zu reduzieren. Wenn ein Objekt sich auf den Wellenfronten mehrerer Sensoren befindet, wird die Unsicherheit bei der Hinderniserkennung nicht unbedingt kleiner; das Objekt könnte irgendwo auf den großen, teilweise überlagerten Wellenfronten sein. Die herkömmlichen Algorithmen befassen sich in der Regel letztendlich hauptsächlich mit der Berechnung der Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt sich in einem Raumbereich befindet. Eine definitive Objektortung mit nur einem Ultraschallsensor wird mithilfe der gängigen Verfahren noch ungenauer und problematischer.

Eine Objektortung, z. B. im Anwendungsfall vom Einparkhilfesystem, mit relativ guter Treffsicherheit wäre dann nur mithilfe vom Einsatz einer Vielzahl von Ultraschallsensoren machbar. Der Einbau von mehreren Sensoren im Einparkhilfesystem der Fahrzeuge ist aber mit hohem Aufwand verbunden, v. a. in der Auslegung und Fertigung der Fahrzeuge sowie in der Konfektionierung der Sensoren und deren Kabelverbindungen.

Durch neue Algorithmen und dazu gehörige Messverfahren ist es aber möglich die Objektortung mithilfe von nur einem Ultraschallsensor zu realisieren und die Anzahl der Sensoren, den Fertigungsaufwand und die Kosten stark zu reduzieren.

Im Rahmen des Projekts "Extended Obstacle Tracking with an Ultrasonic Sensor" (kurz: EXOTUS) soll ein Einparkhilfesystem entwickelt werden, in dem die Anzahl der Sensoren fahrzeugabhängig um über 50% reduziert werden kann. Bei Fahrzeugen mit breiten oder stark gekrümmten Fronten ist in der Regel der Einsatz von 4 bis 6 Ultraschallsensoren üblich (s. Bild). Im Projekt EXOTUS werden Verfahren entwickelt und angewendet, die Anzahl der Sensoren stark reduzieren können. Bei Fahrzeugen mit nicht breiten oder schwach gekrümmten Fronten kann die aktuelle Verwendung von 4 Sensoren praktisch auf nur einen Sensor mit einem großen Öffnungswinkel reduziert werden.

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