DE102015200200B4 - Ultrasonic measuring system, means of transport and method for operating an ultrasonic transceiver - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallsendeempfangseinrichtung (20) umfassend die Schritte
- Aussenden (100) eines ersten Signals repräsentierend ein erstes Codewort mittels eines ersten Ultraschallsensors (1) einer ersten Gruppe (G12) von Ultraschallsensoren (1-6) in einem ersten Messzyklus,
- Aussenden (200) eines zweiten Signals mittels eines zweiten Ultraschallsensors (2) der ersten Gruppe (G12),
- Empfangen (300) von Echos des ersten Signals und des zweiten Signals mittels eines dritten Ultraschallsensors (1, 2), und
- Unterscheiden (400) von dem ersten Signal stammender Anteile des Echos von vom zweiten Signal stammender Anteile mittels einer Dekodierung des Codewortes, wobei das zweite Signal eine wesentlich kürzere Dauer und/oder eine erheblich unterschiedliche Amplitude als das erste Signal aufweist.
Method for operating an ultrasonic transceiver (20) comprising the steps
- Transmission (100) of a first signal representing a first code word by means of a first ultrasonic sensor (1) of a first group (G12) of ultrasonic sensors (1-6) in a first measurement cycle,
- Transmission (200) of a second signal by means of a second ultrasonic sensor (2) of the first group (G12),
- receiving (300) echoes of the first signal and the second signal by means of a third ultrasonic sensor (1, 2), and
- Differentiate (400) from the first signal originating parts of the echo from the second signal originating parts by decoding the code word, the second signal having a significantly shorter duration and / or a significantly different amplitude than the first signal.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschallmesssystem, ein Fortbewegungsmittel sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallsendeempfangseinrichtung für ein Fortbewegungsmittel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen bei der Signalerkennung und Aufbereitung durch Kodierung.The present invention relates to an ultrasonic measuring system, a means of transportation and a method for operating an ultrasonic transceiver device for a means of transportation. More particularly, the present invention relates to improvements in signal detection and conditioning through coding.
Die Verwendung von Ultraschallsendeempfangseinrichtungen (kurz „Ultraschallsensoren“) ist im Automobilbau für die Umfelderkennung und Anstandsmessung langjährig bekannt. Fahrerassistenzfunktionen basieren ebenfalls häufig auf Ultraschallsensoren, welche typischerweise in Clustern von 4 bis 6 pro Stoßfänger am Fortbewegungsmittel (im Folgenden der Einfachheit halber „Fahrzeug“) vorgesehen sind.The use of ultrasonic transmitter-receiver devices (“ultrasonic sensors” for short) has been known for many years in automobile construction for detecting the environment and measuring proximity. Driver assistance functions are also often based on ultrasonic sensors, which are typically provided in clusters of 4 to 6 per bumper on the means of transportation (hereinafter “vehicle” for the sake of simplicity).
Heutige Ultraschallsysteme arbeiten typischerweise mit einer festen Arbeitsfrequenz im Bereich 40 kHz bis 50 kHz für den Sende- und Empfangsbetrieb. Die identische Arbeitsfrequenz für alle Sensoren stellt sicher, dass ein Kreuzechobetrieb möglich ist, d. h. ein Sensor kann auf der Frequenz des sendenden Nachbarsensors Echos empfangen. Um die Kreuzechoinformation in einem Einparkhilfesystem korrekt zu verwenden, ist die eindeutige Zuordnung zum sendenden Sensor notwendig. Ein Mehrfachsenden von Sensoren mit eindeutiger Zuordnung der Echos zum Sensor ist nur dann möglich, wenn dies aufgrund der geometrischen Verhältnisse der Sensoreinbaupositionen sichergestellt werden kann, z. B. Front/Heck oder mittlere Sensoren gegenüber den seitlich angebrachten Sensoren. Dies limitiert bei heutigen Systemen die Messupdate-Rate des Systems (Messzyklen pro Zeiteinheit), da typischerweise vier Front- oder Hecksensoren überlappende „Sichtbereiche“ bzw. Erfassungsbereiche haben und damit nicht gleichzeitig in einem Messzyklus senden können. Außerdem ergeben sich durch die Verwendung von nur einer fixen Arbeitsfrequenzlimitierungen in der Detektionsrobustheit zum Beispiel aufgrund geringer Störsicherheit gegenüber Ultraschallsignalen von Fremdfahrzeugen. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend identifizierten Nachteile zu lindern bzw. auszuräumen.Today's ultrasonic systems typically work with a fixed operating frequency in the range of 40 kHz to 50 kHz for transmission and reception. The identical working frequency for all sensors ensures that cross-echo operation is possible, i. H. a sensor can receive echoes on the frequency of the transmitting neighboring sensor. In order to use the cross-echo information correctly in a parking assistance system, it must be clearly assigned to the transmitting sensor. Multiple transmissions from sensors with a clear assignment of the echoes to the sensor is only possible if this can be ensured based on the geometric relationships of the sensor installation positions, e.g. B. Front/rear or central sensors compared to the side-mounted sensors. In today's systems, this limits the measurement update rate of the system (measurement cycles per unit of time), since typically four front or rear sensors have overlapping "fields of vision" or detection areas and therefore cannot transmit simultaneously in one measurement cycle. In addition, the use of only one fixed working frequency results in limitations in the detection robustness, for example due to low interference immunity to ultrasonic signals from other vehicles. It is therefore an object of the present invention to alleviate or eliminate the disadvantages identified above.
Des Weiteren offenbart die
Zudem offenbart die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die vorstehend identifizierte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallsendeempfangseinrichtung gelöst. Die Ultraschallsendeempfangseinrichtung kann insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeug (Automobil o. Ä.) ausgestaltet sein. Sie umfasst, wie oben beschrieben, mehrere Ultraschallsensoren, welche derart zueinander angeordnet sind, dass zumindest ihre Erfassungsbereiche (Möglichkeit eines Empfangs eines Echosignals, welches von einem benachbarten Sensor stammt) teilweise einander überlappen. In einem ersten Schritt wir ein erstes Signal repräsentierend ein erstes Codewort mittels eines ersten Ultraschallsensors einer ersten Gruppe von Ultraschallsensoren in einem ersten Messzyklus ausgesendet. Unter einem ersten Messzyklus sei ein solcher Zeitraum verstanden, in welchem ein Ultraschallsignal von der Ultraschallsendeempfangseinrichtung ausgesendet und ein erstes Echo auf das Signal aus der Umgebung in der Ultraschallsendeempfangseinrichtung empfangen worden ist. Erfindungsgemäß wird das erste Signal derart modelliert, dass seine Signaleigenschaften über der Zeit erkennbar und rekonstruierbar verändert werden. Mit anderen Worten trägt das erste Signal eine Art „Fingerabdruck“, welches eine eindeutige Zuordnung auf ihm basierender Echos zum Ursprungsultraschallsensor ermöglicht. Anschließend wir ein zweites Signal mittels eines zweiten Ultraschallsensors der ersten Gruppe oder einer anderen Gruppe in die Umgebung ausgesandt. Das zweite Signal kann ebenfalls ein Codewort aufweisen, welches sich dann allerdings von dem ersten Signal unterscheidet. Anschließend werden Echos des ersten Signals und des zweiten Signals mittels eines weiteren Ultraschallsensors empfangen, wobei der weitere Ultraschallsensor beispielsweise der erste und/oder der zweite Ultraschallsensor sein kann. Alternativ können auch der erste und der zweite Ultraschallsensor im Bezug auf den Empfangsvorgang jeweils als weiterer Ultraschallsensor verstanden werden. Alternativ kann der weitere Ultraschallsensor eine gegenüber dem ersten und dem zweiten Ultraschallsensor zusätzlich vorhandener Ultraschallsensor sein. Optional kann zumindest das Echo des ersten Signals und/oder das Echo des zweiten Signals zusätzlich von einem vierten Ultraschallsensor empfangen werden. Anschließend werden von dem ersten Signal stammende Anteile von vom zweiten Signal stammenden Anteilen mittels einer Dekodierung des Codeworts unterschieden. Dies kann beispielsweise mittels einer angepassten Filterung (engl. „matched filter“) geschehen. Hierbei wird der Zeitverlauf des Filters auf den Zeitverlauf eines erwarteten Signals angepasst, wodurch vom ersten Signal stark verschiedene Echosignalanteile im Filterausgangssignal unterdrückt werden. Anschließend kann ein jeder im empfangenen Echo enthaltene Anteil der Signale einem korrespondierenden Sendevorgang bzw. Ultraschallsensor als Ursprungssensor zugeordnet werden und eine Untersuchung der Umgebung z. B. auf Basis der Signallaufzeit, der Echostärke etc. gemäß dem Stand der Technik ausgeführt werden. Auf diese Weise können pro Zeiteinheit mehr Ultraschallsignale ausgesandt und Echos empfangen werden, wodurch sich die räumliche und zeitliche Auflösung für eine erfindungsgemäße Ultraschallsendeempfangseinrichtung gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöht. Dabei werden die Informationen zur Umgebung genauer und verlässlicher.The object identified above is achieved according to the invention by a method for operating an ultrasonic transceiver. The ultrasonic transceiver can be designed in particular for use in a vehicle (automobile or the like). As described above, it comprises a plurality of ultrasonic sensors which are arranged in relation to one another in such a way that at least their detection ranges (possibility of receiving an echo signal which originates from an adjacent sensor) partially overlap one another. In a first step, we use a first signal representing a first code word a first ultrasonic sensor of a first group of ultrasonic sensors emitted in a first measurement cycle. A first measurement cycle is understood to be such a period of time in which an ultrasonic signal is emitted by the ultrasonic transceiver and a first echo of the signal from the environment is received in the ultrasonic transceiver. According to the invention, the first signal is modeled in such a way that its signal properties are changed over time in a recognizable and reconstructable manner. In other words, the first signal bears a kind of "fingerprint" which enables echoes based on it to be unambiguously assigned to the original ultrasonic sensor. A second signal is then sent into the environment by means of a second ultrasonic sensor from the first group or from another group. The second signal can also have a code word, which then, however, differs from the first signal. Subsequently, echoes of the first signal and the second signal are received by means of a further ultrasonic sensor, it being possible for the further ultrasonic sensor to be the first and/or the second ultrasonic sensor, for example. Alternatively, the first and the second ultrasonic sensor can each be understood as a further ultrasonic sensor in relation to the reception process. Alternatively, the further ultrasonic sensor can be an ultrasonic sensor that is additionally present compared to the first and the second ultrasonic sensor. Optionally, at least the echo of the first signal and/or the echo of the second signal can also be received by a fourth ultrasonic sensor. Subsequently, portions originating from the first signal are differentiated from portions originating from the second signal by decoding the code word. This can be done, for example, by means of a matched filter. In this case, the time profile of the filter is adapted to the time profile of an expected signal, as a result of which echo signal components in the filter output signal that differ greatly from the first signal are suppressed. Each part of the signals contained in the received echo can then be assigned to a corresponding transmission process or ultrasonic sensor as the original sensor, and an examination of the environment, e.g. B. based on the signal propagation time, the echo strength, etc. can be performed according to the prior art. In this way, more ultrasonic signals can be emitted and echoes received per unit of time, as a result of which the spatial and temporal resolution for an ultrasonic transceiver device according to the invention is significantly increased compared to the prior art. The information about the environment becomes more accurate and reliable.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Bevorzugt sind die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe derart zueinander angeordnet, dass sie eingerichtet sind, Kreuzechos voneinander zu empfangen. Dies kann insbesondere für sämtliche Ultraschallsensoren einer Gruppe gelten. Mit anderen Worten kann ein Mitglied der Gruppe zumindest ein Echo eines weiteren Mitglieds der Gruppe, bevorzugt von sämtlichen Mitgliedern der Gruppe empfangen, sofern das reflektierende Objekt hierzu geeignet ist.The ultrasonic sensors of the first group are preferably arranged in relation to one another in such a way that they are set up to receive cross echoes from one another. This can apply in particular to all of the ultrasonic sensors in a group. In other words, a member of the group can receive at least one echo from another member of the group, preferably from all members of the group, provided the reflecting object is suitable for this.
Das zweite Signal kann ein zweites Codewort repräsentieren. Um eine gute Erkennungssicherheit bei der Unterscheidung vom ersten Signal stammender Anteile bezüglich vom zweiten Signal stammender Anteile des Echos zu erzielen, können die Zeichen des ersten Codeworts jeweils aus einem solchen Signalabschnitt bestehen, dessen Eigenschaften über der Zeit stets mittels einer angepassten Filterung vom zweiten Signal zu unterscheiden sind. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass Zeichen von Codeworten, deren Echos potentiell auf einem identischen Ultraschallsensor einfallen, einander derart überlagern können, dass eine eindeutige Zuordnung zu einem Ursprungsultraschallsensor verhindert wird. Ein Beispiel für solche Code-Wörter sind orthogonale Codes. Beispielsweise können auch zwei voneinander getrennte Signale für das erste und das zweite Codewort verwendet werden. Dies erhöht die Erkennung und Zuordnung der empfangenen Echos erheblich und ermöglicht eine bessere Immunität vor gegenseitiger Störung der Ultraschallsensoren.The second signal can represent a second code word. In order to achieve good recognition reliability when distinguishing components of the echo originating from the first signal with respect to components of the echo originating from the second signal, the characters of the first code word can each consist of a signal section whose properties over time always differ from the second signal by means of adapted filtering are different. In this way, it is ruled out that characters of code words whose echoes are potentially incident on an identical ultrasonic sensor can superimpose one another in such a way that an unambiguous assignment to an original ultrasonic sensor is prevented. An example of such code words are orthogonal codes. For example, two separate signals can also be used for the first and the second code word. This greatly increases the detection and mapping of the received echoes and allows for better immunity from mutual interference between the ultrasonic sensors.
Insbesondere kann sichergestellt werden, dass sich aufeinanderfolgende Zeitsignalabschnitte hinsichtlich einer Grundfrequenz, und/oder eines Grundfrequenzverlaufes, insbesondere hinsichtlich einer Startfrequenz und/oder einer Zielfrequenz und/oder hinsichtlich einer Frequenzänderungsrichtung und/oder hinsichtlich einer Frequenzänderungsgeschwindigkeit und/oder hinsichtlich eines Frequenzbereiches (z.B. gekennzeichnet durch eine untere und eine obere Grenzfrequenz bzw. durch eine Start- und eine Zielfrequenz) voneinander unterscheiden, sodass sie durch eine angepasste Filterung nach dem Empfang eines Echos identifiziert werden können. Aufgrund einzelner oder einer Kombination vorgenannter Signaleigenschaften können unterschiedliche Kennungen bzw. Code-Wörter für die in der erfindungsgemäßen Ultraschallsendeempfangseinrichtung verwendeten Signale eindeutig gekennzeichnet und durch geeignete (digitale und/oder analoge) Filterung voneinander unterschieden werden.In particular, it can be ensured that successive time signal sections differ with regard to a fundamental frequency and/or a fundamental frequency curve, in particular with regard to a start frequency and/or a target frequency and/or with regard to a frequency change direction and/or with regard to a frequency change speed and/or with regard to a frequency range (e.g. characterized by a lower and an upper limit frequency or by a start frequency and a target frequency) from each other, so that they can be identified by adapted filtering after receiving an echo. Due to individual or a combination of the aforementioned signal properties, different identifiers or code words for the signals used in the ultrasonic transceiver according to the invention can be clearly identified and distinguished from one another by suitable (digital and/or analog) filtering.
Das zweite Signal zeichnet sich erfindungsgemäß durch eine wesentlich kürzere Dauer und/oder eine sich erheblich von der Amplitude des ersten Signals unterscheidende Amplitude aus. Insbesondere eine kürzere Dauer kann dazu führen, dass bei Nahbereichserkennungen schneller Ergebnisse für eine eindeutige Identifikation korrespondierender Echosignale vorliegen und sich die Nahbereichsdetektionsgrenze erheblich verringert. Im Ergebnis können Abstände zu sehr nahen Umgebungsobjekten früher gemeldet und im Bedarfsfall korrespondierende Warnungen früher ausgegeben werden. Auch im Falle sich in Richtung des Ultraschallsensorsystems relativ bewegender Objekte kann eine Warnmeldung mit größerem zeitlichem Vorlauf ausgegeben werden.According to the invention, the second signal is characterized by a significantly shorter duration and/or an amplitude that differs significantly from the amplitude of the first signal. In particular, a shorter duration can mean that in the case of short-range detections, results for a clear identification of corresponding echo signals are available more quickly and the short-range detection limit is significantly reduced. As a result, distances to very close surrounding objects can be reported earlier and, if necessary, corresponding warnings can be issued earlier. Even in the case of objects moving relatively in the direction of the ultrasonic sensor system, a warning message can be issued with a longer lead time.
Hierbei wird ermöglicht, eine Auswertung eines vom zweiten Signal stammenden Echos bereits zu einem Zeitpunkt abzuschließen, zu welchem eine Auswertung des ersten Signals noch andauert. Dies kann auch dann erfolgen, wenn sowohl das erste als auch das zweite Signal von einem identischen Umgebungsobjekt reflektiert werden. Insbesondere kann das Aussenden eines stark verkürzten Signals dann vorteilhaft sein, wenn derselbe Ultraschallsensor zum Empfang des korrespondierenden Echos verwendet werden soll und daher seine Membran eine vordefinierte Schwingungsamplitude unterschritten haben muss, bevor eine zuverlässige Erkennung des Echos gegenüber dem Ausschwingsignal erfolgen kann.This makes it possible to complete an evaluation of an echo originating from the second signal at a point in time at which an evaluation of the first signal is still ongoing. This can also take place when both the first and the second signal are reflected by an identical surrounding object. In particular, the transmission of a greatly shortened signal can be advantageous if the same ultrasonic sensor is to be used to receive the corresponding echo and its membrane must therefore have fallen below a predefined vibration amplitude before the echo can be reliably identified from the decay signal.
Zur Verhinderung Code-spezifischer Störungen über einen längeren Zeitraum kann ein Verfahren angewendet werden, welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung als „Code Toggling“ bezeichnet werden soll. Hierbei wird in einem zweiten Messzyklus, welcher sich insbesondere unmittelbar an den ersten Messzyklus anschließt, ein drittes Signal repräsentierend ein drittes Codewort mittels des ersten Ultraschallsensors der ersten Gruppe von Ultraschallsensoren ausgesendet. Dieser erste Ultraschallsensor hatte in einem vorangegangenen Messzyklus wie oben beschrieben das erste Codewort ausgesendet. Sofern beispielsweise das erste Codewort und das dritte Codewort in unterschiedlichen Frequenzbereichen, insbesondere disjunkten Frequenzbereichen liegen, kann eine schmalbandige Störung (z. B. durch ein Fremdultraschallsignal) lediglich eines der beiden Code-Wörter derart stören, dass eine zuverlässige Erkennung dessen Echos nicht möglich ist. Zumindest eines der ausgesandten Codeworte führt hingegen auch bei fortbestehender Störung zu einem Echo, welches zuverlässig erkannt und zur Umgebungserkennung verwendet werden kann.To prevent code-specific interference over a longer period of time, a method can be used which is to be referred to as “code toggling” within the scope of the present invention. In this case, in a second measurement cycle, which in particular immediately follows the first measurement cycle, a third signal representing a third code word is transmitted by means of the first ultrasonic sensor of the first group of ultrasonic sensors. As described above, this first ultrasonic sensor had transmitted the first code word in a previous measurement cycle. If, for example, the first code word and the third code word are in different frequency ranges, in particular disjunctive frequency ranges, narrow-band interference (e.g. due to an external ultrasonic signal) can only interfere with one of the two code words in such a way that its echoes cannot be reliably detected . On the other hand, at least one of the transmitted code words leads to an echo, even if the interference persists, which can be reliably detected and used for environment detection.
Weiter kann das erfindungsgemäße Verfahren ein Aussenden eines vierten Signals repräsentierend das erste Codewort mittels eines vierten Ultraschallsensors einer zweiten Gruppe umfassen. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe können gegenüber denen der zweiten Gruppe derart angeordnet sein, dass sie nicht geeignet sind, Echos zu empfangen, welche auf von der zweiten Gruppe stammenden Ultraschallsignalen basieren. Mit anderen Worten wird das erste Codewort während des ersten Messzyklus zeitgleich vom ersten Ultraschallsensor und vom vierten Ultraschallsensor ausgesandt, sodass sich die Vielzahl der Codeworte verringert und ihr Zeichenabstand erhöht werden kann. Dies erhöht die Erkennungssicherheit. Aufgrund der Tatsache, dass ein Übersprechen zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe bereits aus geometrischen Überlegungen nicht erfolgen kann, wird die Erkennungssicherheit durch die zeitgleiche Verwendung des ersten Codewortes keineswegs verringert.Furthermore, the method according to the invention can include sending out a fourth signal representing the first code word by means of a fourth ultrasonic sensor of a second group. The ultrasonic sensors of the first group can be arranged opposite those of the second group in such a way that they are not suitable for receiving echoes which are based on ultrasonic signals originating from the second group. In other words, the first code word is emitted at the same time by the first ultrasonic sensor and the fourth ultrasonic sensor during the first measurement cycle, so that the large number of code words can be reduced and their character spacing can be increased. This increases the reliability of detection. Due to the fact that crosstalk between the first group and the second group cannot occur due to geometric considerations alone, the recognition reliability is in no way reduced by the simultaneous use of the first code word.
Bevorzugt kann eine Reisegeschwindigkeit der Ultraschallsendeempfangseinrichtung (welche z. B in einem Automobil angeordnet ist) mit einer vordefinierten Referenz verglichen werden und im Ansprechen auf das Ergebnis ein vom ersten Ultraschallsensor in einem zeitlich darauffolgenden Messzyklus zu sendendes Codewort aus einer vordefinierten Vielzahl von Codeworten ausgewählt werden. Beispielsweise kann die Länge des Codewortes angepasst werden, um bei einer Reisegeschwindigkeit oberhalb der vordefinierten Referenz die Vorwarnzeit bis zu einer Kollision durch Verwendung eines kurzen Codewortes oder mehrerer kurzer Codeworte aufrechterhalten zu können. Wie vorbeschrieben könnte ein langes Codewort bei einer hohen Reisegeschwindigkeit eine zu zeitaufwändige Detektion erfordern, während das Umgebungsobjekt sowie der Kollisionszeitpunkt zwischenzeitlich gefährlich nahe rücken. Auf diese Weise können die Aktualisierungsgeschwindigkeit und der Detektionsbereich auf diese Weise auf Kosten einer geringeren Störunterdrückung verbessert werden.Preferably, a travel speed of the ultrasonic transceiver (which is arranged e.g. in an automobile) can be compared with a predefined reference and, in response to the result, a code word to be transmitted by the first ultrasonic sensor in a subsequent measurement cycle can be selected from a predefined plurality of code words. For example, the length of the code word can be adjusted in order to be able to maintain the warning time up to a collision at a cruising speed above the predefined reference by using a short code word or several short code words. As described above, a long code word at a high cruising speed could require detection that is too time-consuming, while the surrounding object and the time of the collision are getting dangerously close in the meantime. In this way, the update speed and the detection range can be improved in this way at the expense of less interference rejection.
Erfindungsgemäß wird vorausgesetzt, dass die verwendeten Ultraschallsensoren in der Lage sind, ein kodiertes Sendesignal auszusenden und mehrere Fremdcodes von Nachbarsensoren gleichzeitig empfangen und erkennen können. Dies kann beispielsweise durch lineare Frequenzrampen und den Einsatz von Korrelationsverfahren in der Empfangseinheit erfolgen. Durch zusätzliches Verjittern der Reihenfolge der verwendeten Codeworte sowie durch zusätzliche Variation der Codes und durch die Verwendung einer stochastischen Wartezeit zwischen den einzelnen Sendemustern (sämtliche vorgenannten Eigenschaften können einzeln oder in einer beliebigen Kombination miteinander verwendet werden) kann eine zusätzliche Detektionsrobustheitsreserve gewonnen werden. Auf diese Weise können beispielsweise fremde Ultraschallquellen oder Eigenstörungen, die durch ungewollte Reflexionen ausgelöst werden, unterdrückt werden.According to the invention, it is assumed that the ultrasonic sensors used are able to emit a coded transmission signal and can simultaneously receive and recognize several foreign codes from neighboring sensors. This can be done, for example, by means of linear frequency ramps and the use of correlation methods in the receiving unit. An additional detection robustness reserve can be obtained by additional jittering of the order of the code words used and by additional variation of the codes and by using a stochastic waiting time between the individual transmission patterns (all of the aforementioned properties can be used individually or in any combination with one another). In this way, for example, foreign ultrasound sources or internal interference caused by unwanted reflections are suppressed.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ultraschallmesssystem vorgeschlagen, welches eine erste Gruppe von Ultraschallsensoren mit einem ersten und einem zweiten Ultraschallsensor und eine zweite Gruppe von Ultraschallsensoren mit einem weiteren Ultraschallsensor aufweist. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe sind geometrisch derart gegenüber denen der zweiten Gruppe angeordnet, dass sie nicht geeignet sind, Echos von Signalen der zweiten Gruppe zu empfangen. Mit anderen Worten ist ein Empfang von Kreuzechos unter beliebigen technisch sinnvollen Einsatzbedingungen (nahezu) ausgeschlossen. Weiter ist das Ultraschallmesssystem eingerichtet, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen. Die Merkmale, Merkmalskombinationen und die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen denen des vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.According to a second aspect of the present invention, an ultrasonic measuring system is proposed which has a first group of ultrasonic sensors with a first and a second ultrasonic sensor and a second group of ultrasonic sensors with a further ultrasonic sensor. The ultrasonic sensors of the first group are arranged geometrically opposite those of the second group in such a way that they are not suitable for receiving echoes of signals from the second group. In other words, the reception of cross echoes is (almost) impossible under any technically sensible operating conditions. Furthermore, the ultrasonic measuring system is set up to carry out a method according to one of the preceding claims. The features, combinations of features and the resulting advantages correspond to those of the above-described method according to the invention in such a way that reference is made to the above explanations to avoid repetition.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fortbewegungsmittel, insbesondere ein Fahrzeug (z. B. ein PKW, ein Transporter, ein LKW, ein Luft- und/oder Wasserfahrzeug) vorgeschlagen, welches ein Ultraschallmesssystem gemäß dem zweitgenannten Erfindungsaspekt aufweist. Das Fortbewegungsmittel kann das Ultraschallmesssystem zur Ausgabe von Anwenderinformationen und/oder für den Betrieb beliebiger Fahrerassistenzsysteme verwenden. Auch bezüglich des Fortbewegungsmittels wird auf die Merkmale, Merkmalskombinationen und die Vorteile der vorstehend beschriebenen Erfindungsaspekte verwiesen.According to a third aspect of the present invention, a means of transportation, in particular a vehicle (e.g. a car, a van, a truck, an aircraft and/or watercraft) is proposed which has an ultrasonic measuring system according to the second-mentioned aspect of the invention. The means of transportation can use the ultrasonic measurement system to output user information and/or to operate any driver assistance systems. Also with regard to the means of transportation, reference is made to the features, combinations of features and the advantages of the aspects of the invention described above.
Entgegen dem Stand der Technik schlägt die vorliegende Erfindung also nicht lediglich das Verjittern und eine stochastische Wartezeit der Senderansteuerungen unterschiedlicher Ultraschallsensoren vor. Vielmehr wird durch die geschickte Wahl von Codes („Codeworten“) und eine entsprechende Verschaltung der Ultraschallsensoren im Systemverbund als „Sender“, „Empfänger“ oder als „Sender und Empfänger“ zur Realisierung der vorstehend beschriebenen Vorteile das Ultraschallmesssystem derart verwendet, dass der unmittelbare Nahbereich als auch der Fernbereich des Umfeldes abgedeckt werden können und ein Mehrfachsenden in überlappenden Detektionsbereichen der Sensoren möglich wird. Optional wird durch das Code Toggling die Detektionssicherheit im Sinne einer Unterdrückung von irrtümlichen Objekterkennungen erhöht.Contrary to the state of the art, the present invention does not only propose the jittering and a stochastic waiting time of the transmitter controls of different ultrasonic sensors. Rather, through the skillful selection of codes ("code words") and a corresponding connection of the ultrasonic sensors in the system network as "transmitter", "receiver" or as "transmitter and receiver" to realize the advantages described above, the ultrasonic measuring system is used in such a way that the immediate The close range as well as the far range of the environment can be covered and multiple transmission in overlapping detection areas of the sensors is possible. Optionally, code toggling increases detection reliability in terms of suppressing erroneous object detections.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Systemübersicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallmesssystems; -
2 eine erste Tabelle, welche eine erste Betriebsweise eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallmesssystems repräsentiert; -
3 eine zweite Tabelle, welche eine alternative Betriebsweise eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallmesssystems repräsentiert; -
4 eine dritte Tabelle, welche eine alternative Betriebsweise eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallmesssystems repräsentiert; -
5 eine vierte Tabelle, welche eine alternative Betriebsweise eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallmesssystems repräsentiert; -
6 eine fünfte Tabelle, welche eine alternative Betriebsweise eines erfindungsgemäß ausgestalteten Ultraschallmesssystems repräsentiert; und -
7 ein Flussdiagram veranschaulichend Schritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic system overview of an ultrasonic measuring system designed according to the invention; -
2 a first table, which represents a first mode of operation of an ultrasonic measuring system designed according to the invention; -
3 a second table, which represents an alternative mode of operation of an ultrasonic measuring system designed according to the invention; -
4 a third table, which represents an alternative mode of operation of an ultrasonic measurement system designed according to the invention; -
5 a fourth table, which represents an alternative mode of operation of an ultrasonic measurement system designed according to the invention; -
6 a fifth table, which represents an alternative mode of operation of an ultrasonic measuring system designed according to the invention; and -
7 a flow chart illustrating steps of an embodiment of a method according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
-„s“, dass der Sensor in dem Messzyklus sowohl sendet als auch direkt Echos empfängt,
-„r“, dass der Sensor in dem Messzyklus ausschließlich Kreuzechos empfängt und keine Signale aussendet, und
-„s/r“, dass der Sensor sowohl sendet als auch Direkt- und Kreuzechos empfängt. Im rechten Teil der Tabelle ist für die sechs Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 (Nummerierung innerhalb der ersten Zeile sämtlicher Tabellen entsprechend
-"s" that the sensor both sends and directly receives echoes in the measurement cycle,
-"r" that the sensor only receives cross echoes in the measurement cycle and does not emit any signals, and
- "s/r" means that the sensor both transmits and receives direct and cross echoes. In the right part of the table for the six
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