DE102017201214A1

DE102017201214A1 - Ultraschallsensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102017201214A1
Application number: DE102017201214.5A
Authority: DE
Inventors: Dirk Schmid; Michael Schumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2018-07-26
Also published as: CN110235023B; CN110235023A; JP2020505603A; US11262452B2; EP3574342A1; WO2018137904A1; US20200049817A1; JP6795703B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung (10) umfassend eine Vielzahl von Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6), und ein Steuergerät (7) zum Ansteuern der Ultraschallsensoren (1, 2,3 ,4, 5, 6), wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, wahlweise entweder eine erste Gruppe der Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) oder eine zweite Gruppe der Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) gleichzeitig zu aktivieren, sodass die aktivierten Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) ein Ultraschallsignals aussenden, wobei jeder Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe und jeder Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe angeordnet ist, und wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, nebeneinanderliegende aktive Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen frequenzmodulierten Anregemustern (100, 200, 300) anzusteuern.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung. Die Ultraschallsensorvorrichtung ist vorteilhafterweise in einem Fahrzeug verwendbar.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die ultraschallbasierte Abstandsmesssysteme aufweisen. Ultraschallbasierte Messsysteme werden eingesetzt, um eine Distanz zu einem vor einem Ultraschallsensor befindlichen Objekt zu vermessen. Die eingesetzten Ultraschallsensoren basieren dazu auf dem Puls-Echo-Verfahren. In diesem Betrieb sendet der Sensor einen Ultraschallpuls aus und misst die durch ein Objekt hervorgerufene Reflexion des Ultraschallpulses, somit das Echo. Der Abstand zwischen Sensor und Objekt berechnet sich über die gemessene Echolaufzeit und die Schallgeschwindigkeit. Der Ultraschallsensor fungiert als Sender und Empfänger.
Bei bekannten Fahrzeugen werden typischerweise vier oder sechs Ultraschallsensoren in einem Stoßfänger eingesetzt, um eine Umgebung vor und hinter dem Fahrzeug vermessen zu können. Die Angaben vor und hinter beziehen sich dabei auf eine übliche Fahrtrichtung des Fahrzeuges. Um möglichst schnell die Umgebung erfassen zu können, ist es hilfreich, wenn die Sensoren an den Stoßfängern zeitgleich senden und damit Informationen parallel verarbeiten. Dazu sind insbesondere spezielle Anregungsmuster bekannt, die auch als Codes bezeichnet werden, die für das Aussenden des Ultraschallimpulses verwendet werden. Die Verarbeitung der Echos erfolgt durch signalangepasste Filter, sogenannte Matched Filter.
Ideale Codes sind dadurch gekennzeichnet, dass die Codes untereinander orthogonal sind. Dies bedeutet, dass die Codes eine maximale Unähnlichkeit aufweisen, sodass ein Matched Filter alle außer dem zugeordneten Code auf Amplitude 0 dämpft. In der Praxis ist eine solche komplette Unterdrückung durch die Matched Filter jedoch nicht realisierbar. Insbesondere ist die Unterdrückung dann schlecht, wenn nur eine geringe Bandbreite für die Codes zur Verfügung steht. Bei Wandlern, die derart ausgelegt sind, dass sie in Resonanz arbeiten, ist die Bandbreite besonders stark eingeschränkt und die Unterdrückung entsprechend mangelhaft.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung erlaubt eine Maximierung der Unterdrückung von Fremdcodes und erreicht damit eine optimale Separierbarkeit einzelner Ultraschallcodes. Auf diese Weise lässt sich eine Vielzahl von Messungen parallel durchführen, wodurch eine Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung in kurzer Zeit erfasst werden kann, da das parallele Verarbeiten mehrerer Ultraschallsignale ermöglicht ist. Somit hat die Ultraschallsensorvorrichtung insbesondere dann Vorteile, wenn diese in einem Fahrzeug verwendet wird, da hier ein rasches Erkennen von Objekten in der Umgebung einen großen Vorteil darstellt.
Die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Ultraschallsensoren. Die Vielzahl von Ultraschallsensoren ist eingerichtet, entweder einen Ultraschallpuls auszusenden oder ein Echo eines Ultraschallpulses zu empfangen. Jeder der Ultraschallsensoren ist damit gleichzeitig ein Sender und Empfänger. Die Ultraschallsensorvorrichtung umfasst außerdem ein Steuergerät zum Ansteuern der Ultraschallsensoren. Dazu ist das Steuergerät eingerichtet, wahlweise die Ultraschallsensoren als Sender oder als Empfänger zu verwenden. Erfolgt ein Ansteuern als Sender, so wird der jeweilige Ultraschallsensor mit einem Anregungsmuster angeregt, wodurch dieser einen Ultraschallpuls aussendet. Wird hingegen der Ultraschallsensor als Empfänger verwendet, so erfolgt keine Ansteuerung und der Ultraschallsensor erzeugt bei Eintreffen eines Ultraschallpulses ein entsprechendes Signal, das von dem Steuergerät detektierbar ist. Das Steuergerät ist außerdem eingerichtet, wahlweise entweder eine erste Gruppe der Ultraschallsensoren oder eine zweite Gruppe der Ultraschallsensoren gleichzeitig zu aktivieren. Unter aktivieren ist zu verstehen, dass die Ultraschallsensoren ein Ultraschallsignal aussenden. Aktivieren bedeutet somit insbesondere, dass die Ultraschallsensoren mit einem Anregungsmuster angeregt werden, wodurch das Aussenden des Ultraschallsignals initiiert wird. Erfolgt kein Aktivieren, so dient der jeweilige Ultraschallsensor ausschließlich als Empfänger. Unter einem aktiven Ultraschallsensor ist somit im Rahmen dieser Erfindung ein solcher Ultraschallsensor zu verstehen, der aktuell ein Ultraschallsignal, insbesondere einen Ultraschallpuls, aussendet. Unter Ultraschallpuls ist ein zeitlich begrenztes Ultraschallsignal zu verstehen. Das Steuergerät ist schließlich eingerichtet, nebeneinanderliegende aktive Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen frequenzmodulierten Anregungsmustern anzusteuern. Nebeneinander liegende aktive Ultraschallsensoren bedeuten, dass nur solche Ultraschallsensoren betrachtet werden, die tatsächlich ein Ultraschallsignal aussenden. Solche Ultraschallsensoren, die von dem Steuergerät nicht aktiviert wurden, werden hierbei nicht berücksichtigt. So ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass sich zwischen zwei aktiven Ultraschallsensoren ein nicht aktiver Ultraschallsensor befindet. Dies bedeutet, dass die Ultraschallsensoren derart in die erste Gruppe und die zweite Gruppe eingeteilt werden, dass keine Ultraschallsensoren der ersten Gruppe benachbart angeordnet sind und keine Ultraschallsensoren der zweiten Gruppe benachbart angeordnet sind. Vielmehr ist jeder Ultraschallsensor aus der ersten Gruppe benachbart zu einem Ultraschallsensor aus der zweiten Gruppe angeordnet ist. Ebenso ist jeder Ultraschallsensor aus der zweiten Gruppe benachbart zu einem Ultraschallsensor aus der ersten Gruppe angeordnet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen linearen, frequenzmodulierten Chirps angesteuert, was bedeutet, dass sich die Frequenz der Anregung innerhalb eines vordefinierten Zeitraumes linear verändert. Durch die Maßnahmen des frequenzmodulierten Anregemusters, das sich bei benachbarten aktiven Ultraschallsensoren unterscheidet, sowie durch die zuvor beschriebene vorteilhafte Trennung von aktiven Ultraschallsensoren durch einen inaktiven Ultraschallsensor ist verhindert, dass die Echos, die von Objekten in der Umgebung zu der Ultraschallsensorvorrichtung zurückgeworfen werden, nicht separiert werden können. Vielmehr kann jedes Echo eindeutig einem Ultraschallsensor der Vielzahl von Ultraschallsensoren zugeordnet werden. Durch die frequenzmodulierten Anregemuster ist eine hohe Separierbarkeit durch entsprechende Filter, insbesondere durch Matched Filter, erreicht.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die frequenzmodulierten Anregemuster eine kontinuierliche Frequenzveränderung innerhalb einer vordefinierten Bandbreite umfassen. Die vordefinierte Bandbreite ist von ihrer Größe her vorteilhafterweise für alle Anregemuster identisch, kann aber insbesondere auch unterschiedlich sein. Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass sich die frequenzmodulierten Anregemuster in dem Frequenzband, das sie überstreichen, vollständig oder zumindest teilweise unterscheiden. Vorteilhafterweise bedeutet die kontinuierliche Frequenzveränderung eine lineare Frequenzveränderung, wobei die Frequenz linear erhöht oder linear verringert werden kann. Die lineare Frequenzveränderung ermöglicht ein einfaches Ansteuern der Ultraschallsensoren durch das Steuergerät. Alternativ sind andere Ansteuerungsmöglichkeiten denkbar, wie insbesondere eine quadratische Frequenzveränderung oder eine sonstige nicht lineare Frequenzveränderung. Ein derartiges Unterscheiden der frequenzmodulierten Anregemuster ermöglicht ein sicheres und zuverlässiges Unterdrücken von Fremdsignalen in entsprechenden Filtern. Diese Unterdrückung wird maximiert, wenn sich die Frequenzbereiche der unterschiedlichen Anregemuster, wie zuvor beschrieben, über ihre gesamte Bandbreite höchstens teilweise überlappen. Besonders vorteilhaft ist außerdem vorgesehen, dass die Pulsdauer lang ist oder die Koeffizientenzahlen von Matched Filtern groß sind. Dies wird vorteilhafterweise für Pulslängen von mehr als einer Millisekunde erreicht.
Besonders vorteilhaft ist außerdem vorgesehen, dass benachbarte aktive Sensoren gegenläufige Frequenzveränderungen aufweisen. Insbesondere ist somit der Frequenzverlauf von benachbarten aktiven Ultraschallsensoren derart ausgebildet, dass bei einem Ultraschallsensor eine kontinuierlich, insbesondere lineare, Frequenzerhöhung und bei dem anderen Ultraschallsensor eine kontinuierlich, insbesondere lineare, Frequenzverringerung stattfindet. Die Bandbreite der Frequenzveränderung umfasst vorteilhafterweise mindestens 3 kHz.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die erste Gruppe und die zweite Gruppe der Ultraschalsensoren jeweils die Hälfte der Ultraschallsensoren umfasst. Somit ist eine Hälfte der Ultraschallsensoren unabhängig von einer anderen Hälfte der Ultraschallsensoren jeweils gleichzeitig ansteuerbar. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe sind bevorzugt alternierend angeordnet, um die zuvor beschriebene maximale Separierbarkeit der Ultraschallsignale zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren zwei innere Ultraschallsensoren und zwei äußere Ultraschallsensoren aufweisen. Jeder innere Ultraschallsensor ist benachbart zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor sowie zu einem äußeren Ultraschallsensor angeordnet. Dies bedeutet, dass die beiden äußeren Ultraschallsensoren die inneren Ultraschallsensoren umgeben, sodass jeder innere Ultraschallsensor zwei benachbarte Ultraschallsensoren aufweist, während jeder äußere Ultraschallsensor nur einen benachbarten Ultraschallsensor aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass jeder äußere Ultraschallsensor zu einem inneren Ultraschallsensor benachbart angeordnet ist, während jeder innere Ultraschallsensor benachbart zu einem inneren Ultraschallsensor und einem äußeren Ultraschallsensor angeordnet ist. Das Steuergerät ist bevorzugt eingerichtet, jeweils einen inneren Ultraschallsensor und jeweils einen äußeren Ultraschallsensor, die nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren. Dies bedeutet, dass ein äußerer Ultraschallsensor und der nicht benachbart zu besagtem äußeren Ultraschallsensor angeordnete innere Ultraschallsensor die erste Gruppe der Ultraschallsensoren bilden, während die verbleibenden Ultraschallsensoren, d. h. der verbleibende äußere Ultraschallsensor und der verbleibende innere Ultraschallsensor, die zweite Gruppe der Ultraschallsensoren bilden. Somit ist wiederum erreicht, dass die erste Gruppe der Ultraschallsensoren und die zweite Gruppe der Ultraschallsensoren alternierend angeordnet sind. Das Steuergerät ist bevorzugt außerdem eingerichtet, die äußeren Ultraschallsensoren mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster und die inneren Ultraschallsensoren mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster anzusteuern. Das erste frequenzmodulierte Anregemuster ist dabei unterschiedlich zu dem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster. Auf diese Weise wird die zuvor beschriebene maximale Separierbarkeit der Ultraschallsignale erreicht. So wird zu einem ersten Zeitpunkt vorteilhafterweise ein äußerer Ultraschallsensor und ein nicht dazu benachbarter innerer Ultraschallsensor angesteuert, um einen Ultraschallpuls auszusenden. Die aktiven Ultraschallsensoren, d. h. der aktive innere Ultraschallsensor und der aktive äußere Ultraschallsensor, sind somit durch einen nicht aktiven Ultraschallsensor getrennt. Außerdem werden die aktiven Ultraschallsensoren durch unterschiedliche Anregemuster, das erste Anregemuster und das zweite Anregemuster, angesteuert. Besonders vorteilhaft weisen die Anregemuster, wie zuvor beschrieben, kontinuierliche Frequenzveränderungen innerhalb einer vordefinierten Bandbreite auf. Ebenso ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass sich die Frequenzveränderungen des ersten frequenzmodulierten Anregemusters und des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters unterscheiden, wobei insbesondere das erste frequenzmodulierte Anregemuster ein Frequenzmuster mit kontinuierlicher Erhöhung der Frequenz umfasst, während das zweite frequenzmodulierte Anregemuster ein Muster mit kontinuierlich verringernder Frequenz umfasst.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren zwei benachbarte erste äußere Ultraschallsensoren, zwei innere Ultraschallsensoren und zwei benachbarte zweite äußere Ultraschallsensoren aufweisen. Es ist vorgesehen, dass jeder innere Ultraschallsensor benachbart zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor und entweder zu einem ersten äußeren Ultraschallsensor oder zu einem zweiten äußeren Ultraschallsensor angeordnet ist. Die ersten äußeren Ultraschallsensoren sind benachbart zueinander angeordnet, ebenso sind die zweiten äußeren Ultraschallsensoren benachbart zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass einer der ersten äußeren Ultraschallsensoren ausschließlich benachbart zu dem anderen äußeren Ultraschallsensor angeordnet ist. Der andere erste äußere Ultraschallsensor ist somit benachbart zu einem inneren Ultraschallsensor und dem zuvor genannten ersten äußeren Ultraschallsensor angeordnet. Gleiches gilt für die zweiten äußeren Ultraschallsensoren. Auch hier ist ein zweiter äußerer Ultraschallsensor sowohl benachbart zu einem inneren Ultraschallsensor als auch zu einem anderen zweiten äußeren Ultraschallsensor angeordnet. Der andere zweite äußere Ultraschallsensor weist neben dem zuvor genannten zweiten äußeren Ultraschallsensor keine weiteren Nachbarn auf. Das Steuergerät ist eingerichtet, jeweils einen inneren Ultraschallsensor, einen ersten äußeren Ultraschallsensor und einen zweiten äußeren Ultraschallsensor, die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren. Somit bilden ein erster äußerer Ultraschallsensor, ein innerer Ultraschallsensor und ein zweiter äußerer Ultraschallsensor die erste Gruppe, während die übrigen Ultraschallsensoren die zweite Gruppe bilden. Wiederum ist bevorzugt vorgesehen, dass sämtliche Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe alternierend zueinander angeordnet sind. Schließlich ist das Steuergerät bevorzugt eingerichtet, die ersten äußeren Ultraschallsensoren und die zweiten äußeren Ultraschallsensoren mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster und die inneren Ultraschallsensoren mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster anzusteuern. Wiederum ist vorgesehen, dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster und das zweite frequenzmodulierte Anregemuster unterschiedlich zueinander sind. Insbesondere weisen das erste frequenzmodulierte Anregemuster und das zweite frequenzmodulierte Anregemuster die zuvor beschriebenen Unterschiede auf. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein maximaler Abstand zwischen den aktiven Ultraschallsensoren vorhanden ist, indem sich stets ein nicht aktiver Ultraschallsensor zwischen zwei aktiven Ultraschallsensoren befindet. Weiterhin ist vorgesehen, dass sich die Ultraschallsignale optimal separieren lassen, da benachbarte aktive Ultraschallsensoren unterschiedliche frequenzmodulierte Anregemuster aufweisen, wobei lediglich die Anregemuster der ersten äußeren Ultraschallsensoren und der zweiten äußeren Ultraschallsensoren identisch sind. Dies hat jedoch aufgrund des großen Abstandes der ersten äußeren Ultraschallsensoren und der zweiten Ultraschallsensoren nur eine geringfügige Auswirkung auf die Separierbarkeit der von der Ultraschallsensorvorrichtung empfangenen Ultraschallsignale.
Bei den beiden zuvor beschriebenen Alternativen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster eine Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite aufweist. Die erste Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz. Die Veränderung der Frequenz erfolgt insbesondere linear. Das zweite frequenzmodulierte Anregemuster weist eine Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite auf. Die zweite Bandbreite beträgt vorteilhafterweise zwischen 3 kHz und 12 kHz, besonders vorteilhaft 5 kHz. Wiederum ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein lineares Verändern der Frequenz erfolgt. Schließlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein erster Frequenzverlauf, der sich über die erste Bandbreite erstreckt, unterschiedlich ist von einem zweiten Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters ist, der sich über die zweite Bandbreite erstreckt. Der erste Frequenzverlauf und der zweite Frequenzverlauf sorgen somit dafür, dass die Ultraschallsensoren niemals ein Ultraschallsignal, insbesondere einen Ultraschallpuls, aussenden, dessen Frequenz sich mit einem anderen Ultraschallpuls, der mittels eines anderen Anregemusters generiert wurde, überschneidet. Auf diese Weise ist eine optimale Separierbarkeit in Filtern ermöglicht. Bei solchen Filtern handelt es sich insbesondere um Matched Filter, wie zuvor beschrieben. Ultraschallsensoren weisen zumeist eine geringe Bandbreite von maximal 12 kHz, insbesondere von maximal 10 kHz auf. Durch das beschriebene erste frequenzmodulierte Anregemuster und das zweite frequenzmodulierte Anregemuster werden die möglichen Bandbreiten der Anregemuster mit beschriebenen vorteilhaften 5 kHz optimal aus der gesamten verfügbaren Bandbreite ausgeschöpft. Gleichzeitig ist ermöglicht, dass sich die Frequenzverläufe des ersten frequenzmodulierten Anregemusters und des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters nicht überschneiden. Auf diese Weise wird eine maximale Separierbarkeit der Frequenzverläufe sichergestellt, da Fremdsignale in passenden Filtern, insbesondere in Matched Filtern, optimal unterdrückbar sind. Somit ist ermöglicht, eine Vielzahl von Ultraschallsensoren parallel zu betreiben, ohne dass die Gefahr einer Verwechslung der ausgesandten Ultraschallpulse besteht. Eine Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung ist somit sicher und zuverlässig erfassbar, wobei ein solches Erfassen innerhalb eines limitierten Zeitraums erfolgt.
Der erste Frequenzverlauf ist vorteilhafterweise gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf. Dies bedeutet, dass der erste Frequenzverlauf vorteilhafterweise ein Ansteigen der Frequenz umfasst, während der zweite Frequenzverlauf ein Abfallen der Frequenz umfasst oder umgekehrt. Somit lassen sich die Ultraschallpulse weiter optimal separieren, da sich nicht nur die Frequenzen selbst unterscheiden, sondern auch die Veränderung der Frequenzen unterschiedlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren zwei äußere Ultraschallsensoren und vier benachbarte innere Ultraschallsensoren aufweisen. Die äußeren Ultraschallsensoren sind dabei derart angeordnet, dass diese die inneren Ultraschallsensoren, die allesamt benachbart zueinander sind, umschließen. Dies bedeutet, dass jeder äußere Ultraschallsensor vorteilhafterweise benachbart zu maximal einem inneren Ultraschallsensor angeordnet ist. Die inneren Ultraschallsensoren sind somit entweder benachbart zu zwei weiteren inneren Ultraschallsensoren angeordnet oder alternativ zu einem äußeren Ultraschallsensor und zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor. Das Steuergerät ist eingerichtet, jeweils zwei innere Ultraschallsensoren und einen äußeren Ultraschallsensor, die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren. Dies bedeutet, dass zwischen zwei aktiven Ultraschallsensoren ein nicht aktiver Ultraschallsensor vorhanden ist. Das Steuergerät ist außerdem eingerichtet, die äußeren Ultraschallsensoren mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster und jeweils einem inneren Ultraschallsensor mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster und einem dritten frequenzmodulierten Anregemuster anzusteuern.
Somit weisen die beiden aktiven inneren Ultraschallsensoren unterschiedliche frequenzmodulierte Anregemuster auf, nämlich das zweite frequenzmodulierte Anregemuster und das dritte frequenzmodulierte Anregemuster. Außerdem weist der zusätzlich aktivierte äußere Ultraschallsensor ein anderes Anregemuster auf, nämlich das erste frequenzmodulierte Anregemuster. Das erste frequenzmodulierte Anregemuster, das zweite frequenzmodulierte Anregemuster und das dritte frequenzmodulierte Anregemuster sind unterschiedlich voneinander ausgebildet. Somit sind alle Signale, die von den aktiven Ultraschallsensoren ausgesandt werden, unterschiedlich voneinander und somit einfach und aufwandsarm zu separieren. Auf diese Weise ist ein schnelles Erfassen einer Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung ermöglicht, wobei durch die Verwendung von vollständig unterschiedlichen Signalen eine Verwechslung der Ultraschallpulse, die von den einzelnen Ultraschallsensoren ausgesandt wurden, verhindert ist, somit kann die Umgebung sicher und zuverlässig erfasst werden.
Das erste frequenzmodulierte Anregemuster umfasst bevorzugt eine Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite. Die erste Bandbreite beträgt vorteilhafterweise zwischen 3 kHz und 12 kHz, insbesondere 3 kHz. Die Veränderung der Frequenz erfolgt insbesondere linear. Das zweite frequenzmodulierte Anregemuster umfasst eine Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite. Die zweite Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, insbesondre 3 kHz. Auch diese Veränderung erfolgt vorteilhafterweise linear. Das dritte frequenzmodulierte Anregemuster umfast eine Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite, wobei die dritte Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist. Auch diese Veränderung der Frequenz erfolgt vorteilhafterweise linear. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein erster Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die erste Bandbreite erstreckt, ein zweiter Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die zweite Bandbreite erstreckt und ein dritter Frequenzverlauf des dritten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, allesamt unterschiedlich zueinander sind. Auf diese Weise ist erreicht, dass sich der erste Frequenzverlauf, der zweite Frequenzverlauf und der dritte Frequenzverlauf nicht überlappen. Vielmehr weist jeder Ultraschallpuls, der von der Ultraschallsensorvorrichtung ausgesandt wird, über dessen gesamte Bandbreite der Frequenzveränderung eine unterschiedliche Frequenz zu jedem anderen Ultraschallpuls, der von der Ultraschallvorrichtung ausgesandt wurde, auf. Somit ist ein Separieren der ausgesandten Ultraschallpulse einfach und aufwandsarm ermöglicht. Ein Ultraschallsensor weist insbesondere eine maximale Bandbreite von 12 kHz, insbesondere 10 kHz, auf. Durch die Verwendung der ersten Bandbreite, der zweiten Bandbreite und der dritten Bandbreite wird diese maximale Bandbreite für das Aussenden der unterschiedlichen Ultraschallpulse optimal ausgeschöpft. Dies bedeutet, dass jedes Anregemuster eine maximale Bandbreite aufweist, gleichzeitig jedoch ein Überlappen der Anregemuster in ihren Frequenzen vollständig vermieden ist.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das zuvor beschriebene erste frequenzmodulierte Anregemuster eine Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite. Die erste Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz. Wiederum erfolgt das Verändern der Frequenz bevorzugt linear. Das zweite frequenzmodulierte Anregemuster umfasst eine Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite. Die zweite Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz. Auch hier erfolgt ein Verändern der Frequenz, vorteilhafterweise linear. Das dritte frequenzmodulierte Anregemuster umfasst eine Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite, wobei die dritte Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, insbesondere 9 kHz, beträgt. Auch hier erfolgt die Veränderung der Frequenz vorteilhafterweise linear. Es ist außerdem vorgesehen, dass ein dritter Frequenzverlauf des dritten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, teilweise mit einem ersten Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die erste Bandbreite erstreckt, und/oder mit einem zweiten Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die zweite Bandbreite erstreckt, überlagert ist. Gleichzeitig ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass sich der erste Frequenzverlauf von dem zweiten Frequenzverlauf unterscheidet, sodass der erste Frequenzverlauf nicht mit dem zweiten Frequenzverlauf überlappt. Somit ist lediglich ein Überlappen hinsichtlich des dritten Frequenzverlaufes vorgesehen. Wiederum weist die maximale Bandbreite der Ultraschallsensoren 12 kHz, insbesondere 10 kHz, auf. Durch die oben beschriebene vorteilhafte erste Bandbreite, zweite Bandbreite und dritte Bandbreite ist somit erreicht, dass die maximale Bandbreite durch die zweite Bandbreite und die dritte Bandbreite optimal ausgeschöpft ist, ohne dass sich der zweite Frequenzverlauf und der dritte Frequenzverlauf überlappen. Gleichzeitig weist das erste frequenzmodulierte Anregemuster mit der ersten Bandbreite eine sehr hohe Bandbreite relativ zu der maximalen Bandbreite der Ultraschallsensoren auf. Aufgrund der großen ersten Bandbreite weist das erste Anregemuster Vorteile bezüglich Dopplerrobustheit bei den äußeren Ultraschallsensoren auf, wobei eine solche Robustheit für höhere Geschwindigkeiten bei der Detektion von Objekten in der Umgebung verwendet werden kann. Somit wird eine geringfügige Verschlechterung der Separierbarkeit der einzelnen Codes durch das Überlappen des ersten Frequenzverlaufs mit dem zweiten Frequenzverlauf und/oder dem dritten Frequenzverlauf durch eine verbesserte Dopplerrobustheit und einer daraus resultierenden höheren Detektionsgeschwindigkeit in Kauf genommen.
Besonders vorteilhaft ist der erste Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf und/oder zu dem dritten Frequenzverlauf. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Frequenzverlauf insbesondere gegenläufig zu dem dritten Frequenzverlauf. Auf diese Weise erfolgt wiederum eine Verbesserung der Separierbarkeit der einzelnen Ultraschallpulse, die von den Ultraschallsensoren ausgesandt wurden.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:

1 eine schematische Ansicht einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem ersten Zeitpunkt,
2 eine schematische Ansicht der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem zweiten Zeitpunkt,
3 eine schematische Ansicht einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem ersten Zeitpunkt,
4 eine schematische Ansicht der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem zweiten Zeitpunkt,
5 eine schematische Ansicht einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
6 eine schematische Ansicht von Anregemustern zum ansteuern der Ultraschallsensoren der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt schematisch eine Ultraschallsensorvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beim Aussenden von Ultraschallpulsen zu einem ersten Zeitpunkt. 2 zeigt dieselbe Ultraschallsensorvorrichtung 10 beim Aussenden von Ultraschallpulsen zu einem zweiten Zeitpunkt. Der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt liegen zeitlich hintereinander.
Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 umfasst sechs Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6, die sich in zwei benachbarten erste innere Ultraschallsensoren 1, 2, zwei benachbarte zweite äußere Ultraschallsensoren 5, 6 sowie zwei innere Ultraschallsensoren 3, 4 unterteilen. Dabei ist vorgesehen, dass jeder innere Ultraschallsensor 3, 4 benachbart zu einem anderen inneren Ultraschallsensor 3, 4 sowie benachbart zu entweder einem ersten äußeren Ultraschallsensor 1, 2 oder zu einem zweiten äußeren Ultraschallsensor 5, 6 angeordnet ist. In dem in 1 und in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 nebeneinander angeordnet sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Ultraschallsensorvorrichtung 10 in einem Stoßfänger eines Fahrzeuges verwendet wird. Bei einer solchen Anordnung weisen sämtliche Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 mit Ausnahme der Rand-Ultraschallsensoren 1, 6 jeweils zwei Nachbarn auf. Die Rand-Ultraschallsensoren 1, 6 weisen nur einen Nachbarn auf.
Sämtliche Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind mit einem Steuergerät 7 verbunden. Das Steuergerät 7 dient wahlweise zum Aktivieren der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6. Wird ein Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 aktiviert, so führt dies dazu, dass dieser einen Ultraschallpuls aussendet. Wird der Ultraschallsensor nicht aktiviert, so führt dies dazu, dass der Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 zum Empfangen von Ultraschallpulsen verwendet werden kann. In diesem Fall generiert der Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 ein Signal bei Empfangen eines Ultraschallpulses, das von dem Steuergerät 7 erfassbar ist. Jeder Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 ist somit je nach Ansteuerung durch das Steuergerät 7 entweder ein Sender oder ein Empfänger für Ultraschallpulse.
Jeder Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 weist eine maximale Bandbreite von insbesondere 12 kHz oder 10 kHz auf. Um Signale der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 voneinander unterscheiden zu können, werden diese mit unterschiedlichen Anregemustern 100, 200, 300 generiert. Diese unterschiedlichen Anregemuster bedeuten, dass jeder Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 mit einer Spannung angeregt wird, die keine konstante Frequenz aufweist, sondern vielmehr eine kontinuierlich verändernde Frequenz. Dies führt dazu, dass die ausgesandten Ultraschallpulse ebenfalls keine konstante Frequenz aufweisen, sondern einen Frequenzverlauf. Der Frequenzverlauf wird durch das Anregemuster 100, 200, 300 bestimmt. Über passend konfigurierte Matched Filter lassen sich empfangene Signale mit entsprechenden Frequenzverläufen der Anregemuster 100, 200, 300 ausfiltern. So ist vorgesehen, dass die äußeren Ultraschallsensoren 1, 2, 5, 6, das bedeutet die ersten äußeren Ultraschallsensoren 1, 2 und die zweiten äußeren Ultraschallsensoren 5, 6 mit demselben frequenzmodulierten Anregemuster, nämlich dem ersten frequenzmodulierten Anregemuster 100, angesteuert werden. Die inneren Ultraschallsensoren 3, 4 werden mit einem frequenzmodulierten zweiten Anregemuster 200 angesteuert. Dazu ist vorgesehen, dass das Steuergerät 7 jeweils einen ersten äußeren Ultraschallsensor 1, 2, einen zweiten äußeren Ultraschallsensor 5, 6 und einen inneren Ultraschallsensor 3, 4 gleichzeitig aktiviert. Die gleichzeitig aktiven Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind nicht benachbart zueinander angeordnet, sondert es befindet sich ein nicht aktiver Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 zwischen den aktiven Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6. Dies ist in den 1 und 2 gezeigt. Darin sind die jeweils aktiven Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 durch einen ausgefüllten Kreis dargestellt, während die nicht aktiven Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 durch einen nicht ausgefüllten Kreis dargestellt sind. Somit weisen die aktiven Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 stets einen maximalen physischen mechanischen Abstand zueinander auf. Zusätzlich senden benachbarte aktive Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 unterschiedliche Ultraschallsignale aus. Somit ist ein Zuordnen von empfangenen Ultraschallsignalen zu dem jeweiligen Sender ohne Verwechslungsgefahr ermöglicht.
Das Steuergerät 7 ist eingerichtet, alternierend entweder die erste Gruppe von Ultraschallsensoren 1, 3, 5 zu aktivieren, was in 1 gezeigt ist, und die zweite Gruppe der Ultraschallsensoren 2, 4, 6 zu aktivieren, was in 2 gezeigt ist. Die jeweils nicht aktiven Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 dienen ausschließlich als Empfänger von Ultraschallpulsen.
Die einzelnen ausgesandten Ultraschallpulse lassen sich optimal voneinander separieren. Wird nach dem in 1 gezeigten Aussenden an einem der ersten äußeren Ultraschallsensoren 1, 2 ein Ultraschallpuls empfangen, der das zweite Anregemuster 200 aufweist, so ist dies durch einen entsprechenden Matched Filter erkennbar. Der Matched Filter ist eingerichtet, sämtliche Signale, die nicht den ersten Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 aufweisen, bis auf Amplitude 0 zu unterdrücken. Somit werden an den ersten äußeren Ultraschallsensoren 1, 2 nur solche Signale erfasst, die auch tatsächlich von einem der ersten äußeren Ultraschallsensoren 1, 2 ausgesandt wurden. Gleiches gilt analog für die zweiten äußeren Ultraschallsensoren 5, 6 sowie für die inneren Ultraschallsensoren 3, 4.
Um eine optimale Unterscheidbarkeit der Ultraschallpulse gemäß dem ersten Anregemuster 100 und gemäß dem zweiten Anregemuster 200 zu erreichen, ist vorgesehen, dass das erste Anregemuster 100 eine Veränderung der Frequenz mit einer ersten Bandbreite von 5 kHz umfasst. Ebenso umfasst das zweite Anregemuster ein Verändern der Frequenz mit einer zweiten Bandbreite von 5 kHz. Innerhalb dieser ersten Bandbreite und zweiten Bandbreite werden die entsprechenden Frequenzen kontinuierlich, vorteilhafterweise linear verändert. Besonders vorteilhaft ist diese Veränderung in dem ersten Anregemuster 100 und in dem zweiten Anregemuster 200 gegenläufig. Dies bedeutet, dass bei dem ersten Anregemuster 100 eine Erhöhung der Frequenz stattfindet, während bei dem zweiten Anregemuster 200 eine Verringerung der Frequenz erfolgt. Außerdem ist vorgesehen, dass sich der erste Frequenzverlauf, der sich aus dem ersten Anregemuster 100 ergibt, vollständig von einem zweiten Frequenzverlauf, der sich aus dem zweiten Anregemuster 200 ergibt, unterscheidet. Dies bedeutet, dass sämtliche Ultraschallpulse, die durch das erste Anregemuster 100 generiert werden, keine Frequenz in ihrer gesamten Bandbreite aufweisen, die mit einer Frequenz eines Ultraschallpulses, der mit dem zweiten Anregemuster 200 generiert wurde, übereinstimmt. Auf diese Weise ist verhindert, dass sich der erste Frequenzverlauf und der zweite Frequenzverlauf teilweise oder vollständig überlappen. Dies verbessert die Separierbarkeit der unterschiedlichen Pulse, die durch die verschiedenen Anregemuster 100, 200 generiert wurden.
Die 3 und 4 zeigen eine Ultraschallsensorvorrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wiederum zeigt 3 das Aussenden von Ultraschallpulsen mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 10 zu einem ersten Zeitpunkt, während 4 das Aussenden von Ultraschallpulsen mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 10 zu einem zweiten Zeitpunkt aufweist. Dabei ist das zweite Ausführungsbeispiel identisch zu dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass die Rand-Ultraschallsensoren, 1, 6 aus dem ersten Ausführungsbeispiel nicht vorhanden sind. Somit umfassen die Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 nur die inneren Ultraschallsensoren 3, 4 sowie einen ersten äußeren Ultraschallsensor 2 und einen zweiten Ultraschallsensor 5. Das Ansteuern der Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 erfolgt analog, wie zuvor beschrieben. Somit wird wiederum erreicht, dass eine maximale Separierbarkeit der ausgesandten Ultraschallpulse ermöglicht ist.
Die maximale Bandbreite der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 beträgt in den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen maximal 10 kHz, insbesondere maximal 12 kHz. Durch die Wahl der ersten Bandbreite des ersten Anregemusters 100 und der zweiten Bandbreite des zweiten Anregemusters 200 ist erreicht, dass die maximale Bandbreite vollständig oder nahezu vollständig ausgeschöpft wird, während gleichzeitig ein Überlappen des ersten Frequenzverlaufes und des zweiten Frequenzverlaufes verhindert ist. Außerdem weisen die einzelnen Ultraschallpulse, die mittels des ersten Anregemusters 100 und des zweiten Anregemusters 200 generiert werden, eine maximal mögliche Bandbreite auf, was zu Vorteilen bezüglich Dopplerrobustheit führt. Somit lassen sich die Ultraschallpulse sicher und zuverlässig erkennen und verarbeiten, wodurch ein sicheres und zuverlässiges, gleichzeitig aber auch rasches Erfassen einer Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung 10 ermöglicht ist.
5 zeigt schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel der Ultraschallsensorvorrichtung 10. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind wiederum sechs Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 vorhanden. Diese Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 umfassen vier benachbart angeordnete innere Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5, sowie zwei äußere Ultraschallsensoren 1, 6. Die vier inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 sind entweder benachbart zu zwei weiteren inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 oder benachbart zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor 2, 3, 4, 5 und zu einem äußeren Ultraschallsensor 1, 6 angeordnet. Die äußeren Ultraschallsensoren 1, 6 weisen nur einen einzigen benachbarten Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 auf, wobei es sich hierbei um einen der inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 handelt.
Wiederum sind alle Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 mit einem Steuergerät 7 verbunden. Das Steuergerät 7 dient zum gleichzeitigen Ansteuern einer ersten Gruppe der Ultraschallsensoren 1, 3, 5 oder einer zweiten Gruppe der Ultraschallsensoren 2, 4, 6. Durch das Steuergerät 7 ist somit alternierend die erste Gruppe der Ultraschallsensoren 1, 3, 5 und die zweite Gruppe der Ultraschallsensoren 2, 4, 6 aktivierbar. Die jeweils nicht aktivierten Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 dienen ausschließlich als Empfänger.
Das Steuergerät 7 ist eingerichtet, die inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 entweder mit einem ersten Anregemuster 100 oder mit einem zweiten Anregemuster 200 anzusteuern. Außerdem ist das Steuergerät 7 eingerichtet, die äußeren Ultraschallsensoren 1, 6 mit einem dritten Anregemuster 300 anzusteuern. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils zwei benachbarte innere Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 gleichzeitig aktiviert werden, sodass ein aktiver innere Ultraschallsensor 2, 3, 4, 5 mit dem ersten Anregemuster 100 und ein anderer aktiver innerer Ultraschallsensor mit dem zweiten Anregemuster 200 angeregt wird. Dies bedeutet, dass während des Aktivierens der ersten Gruppe der Ultraschallsensoren 1, 3, 5 Ultraschallpulse ausgesandt werden, die allesamt von unterschiedlichen Anregemustern 100, 200, 300 generiert wurden. Selbiges gilt für das Aktivieren der zweiten Gruppe der Ultraschallsensoren 2, 4, 6.
Für die Ausgestaltung des ersten Anregemusters 100, das zweite Anregemuster 200 und das dritte Anregemuster 300 sind zwei Alternativen möglich. In einer ersten Alternative umfassen alle Anregemuster 100, 200, 300 eine kontinuierliche, insbesondere lineare, Frequenzveränderung mit einer Bandbreite von 3 kHz. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass die Frequenzverläufe, die durch die Anregemuster 100, 200, 300 generiert werden, nicht überlappen. Somit ist sichergestellt, dass jeder Ultraschallpuls eine Frequenz aufweist, die vollständig unterschiedlich von jedem anderen von der Ultraschallsensorvorrichtung 10 ausgesandten Ultraschallpuls ist. Auf diese Weise lassen sich sämtliche Ultraschallpulse sicher und zuverlässig separieren. Außerdem ist jeweils die maximale Bandbreite der Ultraschallsensoren von 12 kHz, insbesondere 10 kHz, optimal ausgeschöpft. Somit weisen die Ultraschallpulse eine maximale Dopplerrobustheit auf.
In einer zweiten Alternative wird eine geringfügige Überlappung der Frequenzen der Ultraschallpulse in Kauf genommen. So kann die zuvor beschriebene Bandbreite der Veränderungen der Frequenz von 5 kHz für eine ausreichende Dopplerrobustheit nicht genügend sein. Daher ist in der zweiten Alternative vorgesehen, dass das erste Anregemuster 100 zu einem Verändern der Frequenz mit einer ersten Bandbreite von 5 kHz erfolgt. Gleiches gilt für das zweite Anregemuster 200, bei dem eine Frequenzveränderung mit einer zweiten Bandbreite von ebenfalls 3 kHz erfolgt. Bei dem dritten Anregemuster 300 erfolgt ein Verändern der Frequenz innerhalb von einer dritten Bandbreite von 9 kHz. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass sich die Frequenzverläufe des ersten Anregemusters 100 und des zweiten Anregemusters 200 nicht überlappen. Dahingegen überlappt der Frequenzverlauf des dritten Anregemusters 300 mit dem Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 und/oder dem Frequenzverlauf des zweiten Anregemusters 200 teilweise. Allerdings weist das dritte Anregemuster 300 einen Frequenzverlauf auf, der eine hohe Bandbreite von 9 kHz umfasst. Somit entspricht die Bandbreite des dritten Frequenzverlaufs des dritten Anregemusters 300 insbesondere einem Großteil der maximalen Bandbreite der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6. Dies führt zu einer erheblich verbesserten Dopplerrobustheit, die auch für höhere Detektionsgeschwindigkeiten von Objekten in der Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung 10 verwendet werden kann. Die inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 senden nur solche Ultraschallpulse aus, deren Frequenzen sich zu keiner Zeit überlappen.
In den beiden zuvor beschriebenen Alternativen ist vorteilhaft, dass die Veränderungen der Frequenz bei dem zweiten Anregemuster 200 gegenläufig zu der Veränderung bei dem ersten Anregemuster 100 und dem dritten Anregemuster 300 ist. Dies führt dazu, dass benachbarte aktive Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 Ultraschallpulse aussenden, die einen gegenläufigen Frequenzverlauf aufweisen. Dies verbessert die Separierbarkeit der ausgesandten Ultraschallpulse.
In 6 ist ein vorteilhafter Verlauf der Frequenzen für die unterschiedlichen Anregemuster 100, 200, 300 dargestellt. In 6 ist ausschließlich die zuvor beschriebene zweite Alternative gezeigt. Die Frequenzverläufe der Anregemuster 100, 200, 300 sind dabei in einem Koordinatensystem mit einer Frequenzachse 8 und eine Zeitachse 9 dargestellt.
Der Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 führt zu einem Ansteigen, insbesondere einem linearen Ansteigen der Frequenz, um den Wert Δf. der Frequenzverlauf des zweiten Anregemusters 200 führt zu einem Verringern der Frequenz um den Wert Δf. Somit entspricht der Wert Δf für das erste Anregemuster 100 und das zweite Anregemuster 200 der jeweiligen ersten Bandbreite und zweiten Bandbreite der Frequenzveränderung. Die erste Bandbreite und die zweite Bandbreite sind in diesem Fall identisch und betragen vorteilhafterweise jeweils 5 kHz. Der Frequenzverlauf des dritten Anregemusters 300 umfasst eine erheblich höhere dritte Bandbreite, insbesondere die zuvor beschriebene Bandbreite von 9 kHz. Es ist ersichtlich, dass somit der Frequenzverlauf des dritten Anregemusters 300 teilweise mit dem zweiten Frequenzverlauf des zweiten Anregemusters 200 und dem ersten Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 überlappt. Eine solche Überlappung wird in Kauf genommen, da gleichzeitig eine erheblich vergrößerte dritte Bandbreite für den Frequenzverlauf des dritten Anregemusters 300 erreicht wird. Dies führt zu der vorbeschriebenen erhöhten Dopplerrobustheit, was zu einem verbesserten zeitlichen Detektieren von Hindernissen in der Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung 10 führt.
Jedes Anregemuster 100, 200, 300 wird vorteilhafterweise während eines Zeitraumes T von 1,6 Millisekunden durchgeführt. Somit weisen alle Ultraschallpulse, die von der Ultraschallsensorvorrichtung 10 ausgesandt werden, dieselbe zeitliche Länge auf. Die Veränderungen der Frequenz durch das erste Anregemuster 100, das zweite Anregemuster 200 und das dritte Anregemuster 300 erstrecken sich insbesondere symmetrisch um eine Standardfrequenz f₀ von 48 kHz. Eine solche Standardfrequenz ist für Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 vorteilhaft.

Claims

Ultraschallsensorvorrichtung (10) umfassend • eine Vielzahl von Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6), und • ein Steuergerät (7) zum Ansteuern der Ultraschallsensoren (1, 2,3 ,4, 5, 6), • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, wahlweise entweder eine erste Gruppe der Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) oder eine zweite Gruppe der Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) gleichzeitig zu aktivieren, sodass die aktivierten Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) ein Ultraschallsignals aussenden, • wobei jeder Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe und jeder Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe angeordnet ist, und • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, nebeneinanderliegende aktive Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen frequenzmodulierten Anregemustern (100, 200, 300) anzusteuern.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die frequenzmodulierte Anregemuster (100, 200, 300) eine kontinuierliche Frequenzveränderung innerhalb einer vordefinierten Bandbreite umfassen.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe und die zweite Gruppe jeweils eine Hälfte der Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) umfassen.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) zwei innere Ultraschallsensoren (3, 4) und zwei äußere Ultraschallsensoren (2, 5) aufweisen, • wobei jeder innere Ultraschallsensor (3, 4) benachbart zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor (3, 4) und einem äußeren Ultraschallsensor (2, 5) angeordnet ist, • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, jeweils einen inneren Ultraschallsensor (3, 4) und jeweils einen äußeren Ultraschallsensor (2, 5), die nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren, • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, die äußeren Ultraschallsensoren (2, 5) mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster (100) und die inneren Ultraschallsensoren (3, 4) mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) anzusteuern, und • wobei das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) unterschiedlich von dem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) ist.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) zwei benachbarte erste äußere Ultraschallsensoren (1, 2), zwei innere Ultraschallsensoren (3, 4) und zwei benachbarten zweite äußere Ultraschallsensoren (5, 6) aufweisen, • wobei jeder innere Ultraschallsensor (3, 4) benachbart zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor (3, 4) und entweder zu einem ersten äußeren Ultraschallsensor (1, 2) oder zu einem zweiten äußeren Ultraschallsensor (5, 6) angeordnet ist, • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, jeweils einen inneren Ultraschallsensor (3, 4), einen ersten äußeren Ultraschallsensor (1, 2) und einen zweiten äußeren Ultraschallsensor (5, 6), die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren, • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, die ersten äußeren Ultraschallsensoren (1, 2) und die zweiten äußeren Ultraschallsensoren (5, 6) mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster (100) und die inneren Ultraschallsensoren (3, 4) mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) anzusteuern, und • wobei das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) unterschiedlich von dem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) ist.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, • dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist, • dass das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist, und • dass ein erster Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten Anregemusters (100), der sich über die erste Bandbreite erstreckt, unterschiedlich ist von einem zweiten Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters (200), der sich über die zweite Bandbreite erstreckt.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf ist.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) zwei äußere Ultraschallsensoren (1, 6) und vier benachbarte innere Ultraschallsensoren (2, 3, 4, 5) aufweisen, • wobei jeder innere Ultraschallsensor (2, 3, 4, 5) entweder benachbart zu zwei weiteren inneren Ultraschallsensoren (2, 3, 4, 5) oder zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor (2, 3, 4, 5) und zu einem äußeren Ultraschallsensor (1, 6) angeordnet ist, • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, jeweils zwei innere Ultraschallsensoren (2, 3, 4, 5) und einen äußeren Ultraschallsensor (1, 6), die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren. • wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, die äußeren Ultraschallsensoren (1, 6) mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster (100), und jeweils einen inneren Ultraschallsensor (2, 3, 4, 5) mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) und einem dritten frequenzmodulierten Anregemuster (300) anzusteuern, und • wobei das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100), das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) und das dritte frequenzmodulierte Anregemuster (300) unterschiedlich voneinander sind.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, • dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist, • dass das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist, • dass das dritte frequenzmodulierte Anregemuster (300) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist, und • dass das ein erster Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten Anregemusters (100), der sich über die erste Bandbreite erstreckt, ein zweiter Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters (200), der sich über die zweite Bandbreite erstreckt, und ein dritter Frequenzverlauf des dritten frequenzmodulierten Anregemusters (300), der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, allesamt unterschiedlich zueinander sind.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, • dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist, • dass das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist, • dass das dritte frequenzmodulierte Anregemuster (300) eine, insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 9 kHz, aufweist, und • dass das ein erster Frequenzverlauf des dritten frequenzmodulierten Anregemusters (300), der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, teilweise mit einem ersten Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten Anregemusters (100), der sich über die erste Bandbreite erstreckt, und/oder teilweise mit einem zweiten Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters (200), der sich über die zweite Bandbreite erstreckt, überlagert ist.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlaufs und/oder zu dem dritten Frequenzverlauf ist und/oder der dritte Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf ist.