DE4003775A1 - Verfahren zur steuerung eines ultraschall-entfernungssensors - Google Patents

Verfahren zur steuerung eines ultraschall-entfernungssensors

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Ultraschall-Entfernungssensors, der wenigstens einen durch eine Steuereinheit mit einer Ultraschallfrequenz erregbaren Ultraschallsender aufweist.
Solche Ultraschall-Entfernungssensoren sind zur Abstandsmessung oder Objekterfassung nach dem Impulslaufzeitmeßverfahren bekannt. Für den Betrieb mehrerer solcher Geräte ist zur Vermeidung von Meßfehlern ein Mindestabstand erforderlich. Die Meßfelder der Sensoren dürfen sich nicht überlappen.
Es ist ferner bekannt, Ultraschall-Entfernungssensoren mit mehreren Arbeitsfrequenzen zu verwenden.
Es ist weiter die gezielte Ansteuerung mehrerer Sensorköpfe von einem zentralen Steuergerät aus bekannt. Bei unabhängigen Geräten ist aber eine störungsfreie Messung nicht möglich.
In Vermeidung der geschilderten Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Einsatz mehrerer unabhängiger Ultraschall-Entfernungssensoren mit überlappenden Arbeitsbereichen zu ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zur Unterscheidung der Meßsignale mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren mindestens einer der Parameter des Ultraschall-Senders des Ultraschall-Entfernungssensors veränderbar ist, wobei als veränderbare Parameter die Frequenz und/oder der zeitliche Abstand mehrerer nacheinander abgesandter kurzer Ultraschall-Stöße und/oder deren Impulsdauer dient.
Dadurch wird erreicht, daß sich die Meßsignale mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren gegenseitig nicht stören. Besonders vorteilhaft kann dies zur Kollisionsdetektion bei fahrerlosen Transportsystemen dienen, die im Verkehr aneinander vorbeifahren.
Besonders vorteilhaft kann der Betrieb derart erfolgen, daß zweckmäßigerweise einer der Parameter in Abhängigkeit einer Pseudozufallszahl verändert wird und daß die durch die Messung der Impulslaufzeit ermittelten Entfernungen aufeinanderfolgender Messungen miteinander verglichen werden, wobei bei Ermittlung stark schwankender Entfernungen ein Abstimmsignal für einen anderen Ultraschall-Entfernungssensor abgesandt und von dem oder den störenden benachbarten Ultraschall-Entfernungssensoren empfangbar ist, und daß für jeden Beteiligten Ultraschall-Entfernungssensor ein anderer Parameter für die Entfernungsmessung bestimmbar ist und mit den so festgelegten Parametern anschließend für eine vorzugsweise vorgegebene Zeit die Entfernungsmessungen durchgeführt werden.
Es erfolgt so eine gegenseitige Abstimmung der aufeinandertreffenden Ultraschall-Entfernungssensoren bei ihren Messungen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Parameter können dann die einzelnen Meßsignale eines Ultraschall-Entfernungssensors von den Meßsignalen der anderen Ultraschall-Entfernungssensoren sicher unterschieden werden.
Besonders vorteilhaft kann den möglichen Parametern eine Rangfolge zugeordnet werden, wobei dann der oder die für einen Ultraschall-Entfernungssensor für eine Meßsituation zu verwendende Parameter durch das Abstimmsignal festgelegt wird.
Besonders vorteilhaft kann der oder die für die Entfernungsmessung verwendeten Parameter eines Ultraschall-Entfernungssensor durch die Lageorientierung des Ultraschall-Entfernungssensors gegenüber einer festen Richtung festgelegt wird. Diese Richtung kann bspw. die durch einen Kompaß leicht ermittelbare Nord-Süd-Richtung sein. Es kann dann vorteilhaft einem bestimmten Richtungssektor ein Parameter zugeordnet sein. Bspw. kann von der Nord-Richtung aus eine Unterteilung in drei oder vier Richtungssektoren von jeweils 120° bzw. 90° erfolgen, wobei dann jedem Richtungssektor ein bestimmter Parameter zugeordnet wird. Durch die Unterteilung in mehrere Sektoren ist eine Überschneidung im Bereich der Sektorengrenze sicher ausschließbar, so daß dann sich in verschiedenen Richtungen aufeinander zu bewegende Ultraschall-Entfernungssensoren jeweils mit unterschiedlichen Parametern betrieben werden. Eine gegenseitige Beeinflussung der Entfernungsmeßergebnisse kann so sicher ausgeschlossen werden.
In besonders einfacher Weise kann das Abstimmsignal ein langer Ultraschall-Impuls sein. Es kann aber auch ein optisches Signal, bspw. ein Infrarotsignal sein. Hier besteht allerdings der Nachteil, daß ein entsprechender zusätzlicher Sensor für das optische Signal erforderlich ist.
Durch das Abstimmsignal kann besonders vorteilhaft eine zeitliche Synchronisation aller das Signal erreichenden Ultraschall-Entfernungssensoren erfolgen, wobei dann die Entfernungsmessungen über mehrere Zeitstufen verteilt von den einzelnen beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren erfolgt. Die Reihenfolge kann ggf. durch weitere Abstimmsignale der anderen noch beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren erfolgen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 zwei gegeneinander bewegte Ultraschall-Entfernungssensoren mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen und
Fig. 2 zwei gegeneinander bewegte Ultraschall-Entfernungssensoren die mit zeitlichem Abstand Schallimpulse bestimmter Dauer aussenden.
Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ dargestellt, die mit unterschiedlichen Ultraschallfrequenzen arbeiten, was durch die Schallfelder 2, 2′ verdeutlicht wird. Die Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ können so die eigenen ausgesandten Schallwellen einer bestimmten Frequenz von den Schallwellen des anderen Ultraschall-Entfernungssensors unterscheiden. Die Entfernungsmessungen werden so gegenseitig nicht beeinflußt.
Die abgestrahlte Schallfrequenz kann bspw. in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Ultraschall-Entfernungssensors 1, 1′ vorgegeben werden. Vorteilhaft ist hier, daß die Meßfunktion nicht durch die Relativgeschwindigkeit der sich bewegenden Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ beschränkt ist. Es sind aber für die Abstrahlung unterschiedlicher Ultraschall-Frequenzen unterschiedliche Schallköpfe erforderlich und es stehen nur wenige nutzbare Frequenzbänder zur Verfügung, so daß bei einer gleichzeitigen Begegnung mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ Schwierigkeiten auftreten können, da die Variationsmöglichkeiten der Frequenzen beschränkt sind.
Beim in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel senden die Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ Schallfelder 2, 2′ aus, die aus zeitlich getrennten Schallimpulsen 3 bestehen. Impulsdauer und Impulsabstand können hier ggf. als Parameter variiert werden. Vorteilhaft ist hier, daß einfache Schallköpfe verwendet werden können. Der Zeitabstand der einzelnen Entfernungsmessungen muß aber hier größer gewählt werden, so daß die Entfernungsmessung bei hohen Fahrgeschwindigkeiten Schwierigkeiten bereitet und daher bei einer Fahrzeugbegegnung eine Geschwindigkeitsherabsetzung erforderlich ist.
Der Zwischenraum der einzelnen Schallimpulse kann durch eine akustische oder optische Arbitrierung so gewählt werden, daß jeweils nur ein Ultraschall-Entfernungssensor 1 oder 1′ eine Entfernungsmessung durchführt. Es werden also sogenannte Zeitscheiben gebildet, in denen nur ein Fahrzeug messen darf. Nach dem Erkennen einer Begegnungssituation einigen sich die betroffenen Fahrzeuge auf die Zuteilung der Zeitscheiben - der Reihenfolge der Meßerlaubnis. Durch diese Synchronisierung arbeitet jeweils nur ein Meßsystem. Signalvermischungen werden so vermieden. Vorteilhaft ist hier, daß einfache Sensoren verwendet werden können. Auch die Begegnung mehrerer mit Ultraschall-Entfernungssensoren 1, 1′ bestückter Fahrzeuge ist ohne Schwierigkeiten beherrschbar.

Claims (10)

1. Verfahren zur Steuerung eines Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) der wenigstens einen durch eine Steuereinheit mit einer Ultraschall-Frequenz erregbaren Ultraschall-Sender aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterscheidung der Meßsignale mehrerer Ultraschall-Entfernungssensoren (1, 1′) mindestens einer der Parameter des Ultraschall-Senders des Ultraschall-Entfernungssensors (1 bzw. 1′) veränderbar ist, wobei als veränderbare Parameter die Frequenz und/oder der zeitliche Abstand mehrerer nacheinander abgesandter kurzer Ultraschall-Stöße und/oder deren Impulsdauer dient.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Parameter in Abhängigkeit von einer Pseudozufallszahl veränderbar ist, und daß die durch die Messung der Impulsfrequenz ermittelten Entfernungen aufeinanderfolgender Messungen miteinander verglichen werden, und daß bei Ermittlung stark schwankender Entfernungen ein Abstimmsignal für einen anderen Ultraschall-Enfernungssensor (1, 1′) abgesandt wird und von dem oder den störenden benachbarten Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) empfangbar ist, und daß das für jeden beteiligten Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) ein anderer Parameter für die Entfernungsmessung bestimmbar ist und mit den so festgelegten Parametern anschließend für eine vorzugsweise vorgegebene Zeit die Entfernungsmessungen durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den möglichen Parametern eine Rangfolge zugeordnet ist, und daß der oder die für einen Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) für eine Meßsituation verwendeten Parameter durch das Abstimmsignal festgelegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die für die Entfernungsmessungen verwendeten Parameter eines Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) durch die Lageorientierung des Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) gegenüber einer festen Richtung festgelegt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einem bestimmten Richtungssektor ein Parameter zugeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Nord-Richtung eine Unterteilung in drei oder vier Richtungssektoren von jeweils 120° bzw. 90° erfolgt, und daß jedem Richtungssektor ein bestimmter Parameter zugeordnet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmsignal ein langer Ultraschall-Impuls oder ein optisches Signal ist.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Abstimmsignal eine zeitliche Synchronisation aller das Signal erreichenden Ultraschall-Entfernungssensoren (1, 1′) erfolgt, und daß dann die Entfernungsmessungen über mehrere Zeitstufen verteilt von den einzelnen beteiligten Ultraschall-Enfernungssensoren (1, 1′) erfolgt, wobei die Reihenfolge ggf. durch weitere Abstimmsignale der anderen noch beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren oder durch eine durch das Abstimmsignal festgelegte Prioritätszahl erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ultraschall-Entfernungssensor eine Prioritätszahl zugeordnet ist und bei der Begegnung mit dem Ultraschall-Feld (2, 2′) eines anderen Ultraschall-Entfernungssensors (1, 1′) akustisch oder optisch übertragen und verglichen werden, wobei eine höhere Prioritätszahl zur Zuteilung eines Parameters oder mehrerer Parameter höherer Rangfolge bewirkt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ultraschall-Entfernungssensor (1, 1′) eine Prioritätszahl zugeordnet ist und/oder bei einem neuen Begegnungsfall durch einen Zufallsgenerator zugeordnet wird, daß diese Prioritätszahlen akustisch oder optisch übertragen und verglichen werden und danach die Parameter jedes der beteiligten Ultraschall-Entfernungssensoren bestimmt werden, wobei bei gleichem Stand der Prioritätszahlen eine Wiederholung der Zuordnung erfolgt.
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