CN118119859A - 具有变化的空间角度的超声波传感装置 - Google Patents

Abstract

公开一种用于运行、尤其通过控制器运行至少一个超声传感器阵列的方法，其中，操控所述超声传感器阵列，用以产生声回波，并且由所述超声传感器阵列接收所反射的声回波，以便基于接收到的声回波生成测量数据，这样操控超声传感器阵列以产生和接收声回波，使得检测区域的水平的和/或垂直的空间角度被改变。另外，公开一种控制器、一种计算机程序以及一种机器可读的存储介质。

Description

具有变化的空间角度的超声波传感装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行至少一个超声传感器阵列的方法。另外，本发明涉及一种控制器、一种计算机程序以及一种机器可读的存储介质。

背景技术

超声波传感器通常在车辆领域中使用，以便为驾驶员简化泊入过程。为此所使用的超声波传感器具有扫描区域的固定的开口角度或空间角度，并且只能够在确定的距离范围内以最佳的方式正常工作。尤其是，在与超声波传感器的安装高度和安装角度有关的小距离的情况下，产生地面反射。这些地面反射被超声波传感器记录，使得对于在该距离之外的对象产生探测空隙。视***的构型而定地，这种类型的地面反射可以通过补偿机制来抑制，然而，这也制止对弱反射的对象的探测。

DE 10 2015 101 266 A1公开一种用于借助光学传感器侧向地检测对象的车辆辅助***。传感装置具有多个接收通道，所述接收通道具有不同的检测区域。

在DE 10 2006 004 865 A1中描述一种泊车辅助***，在该泊车辅助***中，第一传感器构型为发送接收单元，第二传感器构型为接收单元。传感器具有不同的检测区域，所述检测区域局部地重叠。

这种类型的***需要增加的数量的超声波传感器，所述增加的数量的超声波传感器附加地导致增加的分析处理工作量。

发明内容

本发明所基于的任务能够视为，提出一种改进的用于基于超声波测量距离的方法。

该任务借助独立权利要求的相应主题来解决。本发明的有利构型是相应从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于运行至少一个超声传感器阵列的方法。优选地，该方法可以通过控制器来实施，该控制器与至少一个超声传感器阵列数据传导地连接。在此，该控制器可以操控超声传感器阵列用以产生声回波，并且也可以用于接收超声传感器阵列的所生成的测量数据。

在一个步骤中，操控超声传感器阵列，用以产生声回波。从扫描区域中反射的声回波由超声传感器阵列接收，以便基于接收到的声回波生成测量数据。这种类型的超声传感器阵列由多个超声波传感器或子传感器组成，所述子传感器例如安装在传统壳体中。这种类型的子传感器可以彼此独立地由控制器操控，用以产生声回波和/或用以接收所反射的声回波。这可以直接通过控制器或者经由连接在中间的驱动器或前级电子装置实现，该前级电子装置例如用于放大接收到的信号或者用于对接收到的信号进行模数转换。

优选地，这样操控超声传感器阵列以产生和接收声回波，使得检测区域的水平的和/或垂直的空间角度被改变。在此，空间角可以循环地或者连续地被改变，以便借助声回波扫描扫描区域的不同间距和深度。超声传感器阵列借助声回波扫描空间角度并且所反射的声回波从该空间角度中被接收，该空间角度可以沿着水平方向和/或沿着垂直方向改变。

优选地，超声传感器阵列将声回波发射到其中的空间角度和超声传感器阵列从其中接收所反射的声回波的空间角度可以彼此相同或者彼此不同。相应的方向特性可以通过控制器设定和改变。

通过该方法可以减少探测空隙，例如用于轮廓保障，因为由于设定得不同的空间角度，地面反射不再能够持久地叠加(überlagern)扫描区域的区段。除此之外，通过变化的空间角度，也可以可靠地分辨斜坡、梯级或者还有具有多义性测量数据的复杂场景。通过该方法运行的超声传感器阵列也可以用于对象的高度分类。

根据本发明的另一个方面，提供一种控制器，该控制器设置用于实施所述方法。例如，控制器可以是车辆侧控制器、车辆外部的控制器或者车辆外部的服务器单元，例如云端***。

此外，根据本发明的一个方面提供一种包括指令的计算机程序，所述指令在通过计算机或者控制器执行计算机程序时促使计算机实施根据本发明的方法。根据本发明的另一个方面，提供一种机器可读的存储介质，在存储介质上存储有根据本发明的计算机程序。该机器可读的存储介质也可以构型为控制器的内部的或者外部的存储单元。

通过根据本发明的方法可以优化现有的泊入***，并且保障高度自动化的或自主的驾驶功能。

在一个实施例中，操控超声传感器阵列，用以以宽的空间角度和随后的经减小的空间角度产生并且从检测区域中接收声回波。通过空间角度的角度变化的这种类型的过程，可以实现对低的对象和高的对象的区分。在此，以宽的开口角度检测扫描区域或场景，接下来以大幅减小的开口角度或空间角度扫描该扫描区域或场景。借助来自两次测量的反射，可以相对于低的对象区分高的对象。尤其是，以小的空间角度对扫描区域的测量或扫描可以对高的对象进行可信度检验。

根据另一种实施方式，操控超声传感器阵列，用以以逐级改变的空间角度产生并且从检测区域中接收声回波。通过该措施，可以以预定义的角度步距减小或者增大空间角度，以便避免探测空隙。尤其是，可以通过以改变的开口角度扫描检测区域，通过地面反射来辨认梯级或者斜坡。

根据另一实施例，操控超声传感器阵列，用以以连续改变的空间角度产生并且从检测区域中接收声回波。因此，可以在具有小的高度的对象与具有较大的高度的对象之间进行区分。通过以改变的开口角度扫描检测区域，可以产生多个对象距离，例如每个开口角度一个对象距离。

根据另一实施例，所产生的声波的检测区域的不同的、连续设定的空间角度局部地叠加，其中，从叠加的空间角度中排除根据所生成的测量数据求取出的信息。由此，借助距离和开口角度信息的叠加和排除原理，可以细粒度地(feingrannular)在产生的段内探测自由空间和障碍物。

通过改变开口角度，也能够定位梯级和斜坡。由于针对每个开口角度存在预期的地面反射，因此，所获得的回波距离能够与反射点进行比较并且能够推导出斜坡或者梯级。

根据另一实施方式，在操控超声传感器阵列用以产生声回波并且超声传感器阵列接收到从扫描区域中反射的声回波之后，才改变空间角度。通过该措施，在设定的角度空间的情况下，在重新改变空间角度之前，进行至少一次测量。在此，一次测量相应于至少一个发送步骤和至少一个接收步骤。在一空间角度内的至少一个发送步骤和至少一个接收步骤之后，才改变该空间角度，使得可以执行至少一个另外的发送步骤和至少一个另外的接收步骤。这可以以多个不同空间角度进行，以便例如补偿探测空隙或者可以精确地扫描不同形式的地基。

根据另一实施例，通过数字地可设定的方向特性改变检测区域的空间角度。由此，该空间角度可以快速且高效地在最短时间间隔内被改变。

附图说明

下面根据高度简化的示意图更详细地阐述本发明的优选实施例。在此示出：

图1示出用于阐明根据第一实施方式的方法的示意性流程图，

图2示出具有传感器组件的车辆的侧视图，用以阐明根据第二实施方式的方法，

图3示出具有传感器组件的车辆的侧视图，用以阐明根据第三实施方式的方法，

图4示出具有传感器组件的车辆的侧视图，用以阐明根据第四实施方式的方法，

图5示出具有传感器组件的车辆的侧视图，用以阐明根据第五实施方式的方法，

图6示出超声传感器阵列的俯视图。

具体实施方式

图1示出用于阐明根据第一实施方式的方法1的示意性流程图。方法1用于运行至少一个超声传感器阵列4。超声传感器阵列4示例性地被描述为车辆侧传感器组件2的组成部分并且在图2至5中示出。

优选地，该方法1可以通过控制器6实施，该控制器与至少一个超声传感器阵列4数据传导地连接并且可以同样构型为车辆侧传感器组件2的组成部分。

控制器6可以操控超声传感器阵列4用以产生声回波，并且也可以用于接收超声传感器阵列4的所生成的测量数据。

在步骤20中，通过控制器6操控超声传感器阵列4，用以产生声回波。从检测区域E中反射的声回波由超声传感器阵列4接收22，以便基于接收到的声回波生成测量数据。

优选地，这样操控超声传感器阵列4以产生和接收声回波，使得检测区域E的水平的和/或垂直的空间角度H、V被改变24。

在此，空间角度H、V可以循环地或者连续地被改变，以便借助声回波扫描检测区域E的或扫描区域的不同间距和深度。

超声传感器阵列4借助声回波扫描空间角度H、V并且所反射的声回波从该空间角度中被接收，该空间角度可以沿着水平方向X和/或沿着横向方向Y和/或沿着垂直方向Z改变。在所示实施例中，水平方向X相应于车辆8的行驶方向。

优选地，超声传感器阵列4将声回波发射到其中的空间角度H、V和超声传感器阵列4从其中接收所反射的声回波的空间角度H、V可以彼此相同或者彼此不同。相应的方向特性可以通过控制器6设定和改变。

图2示出具有传感器组件2的车辆8的侧视图，用以阐明根据第二实施方式的方法1。为了清楚起见，超声传感器阵列4定位在车辆8的尾部区域中。然而，超声传感器阵列4可以设置在任意位置上并且可以以任意数量设置。例如，可以在车辆角部和/或也可以在车辆前端布置超声传感器阵列4，所述超声传感器阵列与控制器6连接。

在图6中在俯视图中示例性地示出超声传感器阵列4。这种类型的超声传感器阵列4由多个超声波传感器或子传感器10组成，所述子传感器例如安装在传统壳体11中。这种类型的子传感器10可以彼此独立地由控制器6操控，用以产生声回波和/或用以接收所反射的声回波。这可以直接通过控制器6或者经由连接在中间的驱动器或前级电子装置12实现，该前级电子装置例如用于放大接收到的信号或者用于对接收到的信号进行模数转换。为了阐明前级电子装置12的可选的功能，该前级电子装置通过虚线连接线与子传感器10和控制器6连接。

控制器6可以这样操控子传感器10，使得例如对象O也在车辆8的附近区域中可靠地且在不与地基U的反射叠加的情况下干涉。为此，下方的两个子传感器10“、10“‘可以仅被控制器6用于产生声回波，上方的两个子传感器10、10‘和下方的两个子传感器10“、10“‘用于接收所反射的声回波。

声回波以声波的形式产生，并且可以连续地或者以脉冲形式产生。尤其是，可以通过控制器设定所产生的声回波的恒定的脉冲宽度或者可变的脉冲宽度。

通过使用超声传感器阵列4，可以任意地改变检测区域的空间角度H、V，使得探测空隙14被最小化。在图2所示实施例中，声回波被发射到其中的空间角度H、V从大的、例如为180°的空间角度H、V逐步地在较小的、例如为90°的空间角度H、V的方向上减小，以便避免对象O的由于地面反射造成的过度曝光

该探测空隙可以通过暂时地打开开口角度被减小或在180°开口角度的情况下甚至被消除，参见以下示意图：

图3示出具有传感器组件2的车辆8的侧视图，用以阐明根据第三实施方式的方法1。在此阐明，基于设定得不同的空间角度H、H‘、V、V‘，相继布置的对象O、O‘也可以彼此独立地被探测到。

尤其是，既可以将具有低高度的、例如仍能够被驶越的对象O‘与具有较大的高度的、例如比车辆8的保险杠高的对象O区分开，也可以对其进行可信度检验。

图4示出具有传感器组件2的车辆8的侧视图，用以阐明根据第四实施方式的方法1。在此，借助设定得特别宽的空间角度H、V，探测地基U的分层(Abstufung)。因此，所反射的声回波不能够确认地基U‘的预期位置。由此，通过该方法，通过控制器6基于对超声传感器阵列4的测量数据的分析处理，记录地基U的分层。

在图2至4所示的实施例中，为了清楚起见，示出空间角度的垂直分量V、V‘。然而，水平分量H、H‘能够以与空间角度的垂直分量V、V‘类似的形式通过控制器6调整或改变。

在图5中示出具有传感器组件2的车辆8的侧视图，用以阐明根据第五实施方式的方法1。与已经描述的实施例不同，超声传感器阵列4布置在车辆8的车辆前部上。阐明空间角度的水平分量H、H‘的改变。通过借助控制器6操控超声传感器阵列4，可以改变空间角度的水平分量H、H‘。通过该措施，例如多个并排布置的对象O可以彼此分开地被求取出。

尤其是，与传统超声波传感器具有相同距离的对象通常不被探测为单独的对象。

通过调整空间角度H、H‘，可以基于多个具有不同空间角度V、H、V‘、H‘的测量循环实现对多个并排定位的对象的区分并且因此实现对多义性的分辨。

至少一个超声传感器阵列4可以不仅在车辆8运行中、还在车辆8的停放的或停用的状态中通过控制器6操控和运行。

Claims (10)

1.一种用于运行、尤其通过控制器(6)运行至少一个超声传感器阵列(4)的方法，其中，

操控所述超声传感器阵列(4)，用以产生声回波，并且由所述超声传感器阵列(4)接收所反射的声回波，以便基于接收到的声回波生成测量数据，

这样操控所述超声传感器阵列(4)以产生和接收声回波，使得检测区域(E)的水平的和/或垂直的空间角度(H，V)被改变。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，操控所述超声传感器阵列(4)，用以以宽的空间角度(H，V)和随后的经减小的空间角度(H‘，V‘)产生并且从检测区域(E)中接收声回波。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，操控所述超声传感器阵列(4)，用以以逐级改变的空间角度(H，H‘，V，V‘)产生并且从检测区域(E)中接收声回波。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，操控所述超声传感器阵列(4)，用以以连续改变的空间角度(H，V)产生并且从检测区域(E)中接收声回波。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所产生的声波的检测区域(E)的不同的、连续设定的空间角度(H，V)局部地叠加，其中，从叠加的空间角度(H，V)中排除根据所生成的测量数据求取出的信息。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，在操控所述超声传感器阵列(4)用以产生声回波并且所述超声传感器阵列接收到从扫描区域中反射的声回波之后，才改变所述空间角度(H，V)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，通过所述超声传感器阵列(4)的数字地可设定的方向特性改变所述检测区域(E)的空间角度(H，V)。

8.一种控制器(6)，其中，所述控制器(6)设立为用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法。

9.一种计算机程序，所述计算机程序包括指令，当通过计算机或者控制器(6)实施所述计算机程序时，所述指令促使所述计算机实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法(1)。

10.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有根据权利要求9所述的计算机程序。