用于机动车辆的停车辅助设备的制作方法

本发明涉及一种用于机动车辆的停车辅助设备，其中至少一个传感器用来产生取决于车辆-外部目标的相对位置的传感器信号，以及控制器将该相对位置作为基础用于控制促动器装置。该促动器装置用来告知驾驶员或者驱动所述机动车辆。举例来说，当车辆-外部目标处于预定最小距离内时输出报警声。本发明还包括具有根据本发明的停车辅助设备的机动车辆以及用于操作该停车辅助设备的方法。

背景技术：

现有技术中已知的停车辅助设备通常具有所述的至少一个传感器，例如超声波传感器，以及所述控制器，其控制用于告知驾驶员或者驱动所述机动车辆的促动器。特别地如果目的例如不只是提供简单的距离警告而是全自动的停车或停车位退出辅助，则随着传感器数目增加和由此测量信号的复杂性增加，会出现这样的控制器的处理器能力不足以处理传感器信号以及同时控制所述促动器的问题。

在诸如气囊的个人保护器具的促动的情况下，DE 10 2006 056 838 A1一方面公开了一种从周围照相机接收传感器信号的控制器，以及另一方面公开了一种传感器盒子。为了处理复杂的传感器信号，控制器具有两个处理器，一个用于处理来自于照相机的图像数据，另一个用于其余的计算。用于复杂的照相机数据的传送的导线借助于照相机直接安装在所述控制器的壳体上而被保持在低电平。

技术实现要素：

本发明基于提供可涉及传感器信号的计算密集处理的可靠地工作的停车辅助的目的。

该目的是通过独立权利要求的主题实现的。本发明的有利的展开由从属权利要求的特征产生。

在描述的方式中，根据本发明的用于机动车辆的停车辅助设备具有至少一个传感器，该至少一个传感器被设计成产生取决于车辆外部目标的相对位置的传感器信号。举例来说，该目标可以是不同的车辆或者另一个障碍物。在根据本发明的停车辅助设备的情况下，至少一个传感器被连接到第一控制器，该第一控制器被设计成从至少一个传感器接收它的相应传感器信号，并且大体上，将每个传感器信号作为基础用于产生描述车辆外部目标的相对位置的位置数据。第一控制器此外被设计成经由机动车辆的通信链传送这些位置数据。具体地说，根据本发明的停车辅助设备现在此外具有第二控制器，该第二控制器被设计成经由通信链接收所述位置数据并且，在机动车辆的停车操纵期间，将位置数据作为基础用于产生用来控制机动车辆的促动器装置的控制信号，以及将所述控制信号输出到所述促动器装置。

换句话说，本发明由此提供了一种停车辅助设备或停车辅助系统，其中部件，即至少一个传感器、第一控制器和第二控制器，可位于机动车辆中的分布式配置中，并且其中一方面用于处理传感器数据和另一方面用于产生用于促动器装置的控制信号所需要的处理器能力通过两个控制器被分开。该分开有利地允许控制器的利用水平的降低，以及第二，在一个控制器故障的情况下，还可存在提供冗余的选择，通过该冗余，故障的控制器的功能能够由另一个控制器承担。

在本发明的上下文内，控制器是用来被理解为特别地意味着具有它自己的壳体的内置单元，所述壳体特别地屏蔽控制器的处理器单元以便将灰尘排除在外和/或将喷射物排除在外。至少一个传感器在每种情况下会特别地是超声波传感器或雷达传感器。优选地，至少四个传感器被提供，例如四个、六个、八个或十二个传感器。传感器信号可以是模拟信号或数字信号，也就是说，原始的传感器数据。位置数据可指示例如距离车辆外部目标的距离以及距离多个车辆外部目标的距离或，举例来说，可以是其中车辆外部目标或多个车辆外部目标被记录或绘图的车辆周围的数字地图。

在用于促动器装置的控制信号还需要适合车辆外部目标的目前测量的相对位置的范围内，提供用于停车辅助的两个控制器不是不言而喻的。为此，停车辅助设备的有利的研究提供用于使第一控制器被设计成对于每个相对位置也经由通信链将时间戳传送到第一控制器。时间戳指示相对位置的捕捉时间。在第二控制器中，然后可以确定多长时间已经过去，因为相对位置被测量。另外，所出现的优点是：例如相对位置的一系列连续的测量能够与时间戳一起用于第二控制器中，以便还基于位置数据确定速度，并且这允许外推。

十分特别地有利的是，第二控制器被设计成它自己从直接地连接到第二控制器的至少一个进一步的传感器直接地接收传感器信号，并且从其产生进一步的位置数据，用于产生所述控制信号。现在这允许车辆外部目标的位置是基于经由通信链接收到的位置数据和由第二控制器自己生成的进一步的位置数据二者被特别精确地估计。如果相应的时间戳在该情况下还由第一控制器传送，那么所述位置数据和进一步的位置数据还可以以时间同步的方式组合。除了至少一个进一步的传感器之外或作为至少一个进一步的传感器的替代，还可存在提供使第二控制器被设计成使用机动车辆的操作数据来确定机动车辆的合适运动的运动数据，所述操作数据例如机动车辆的至少一个轮的滚动速度和/或GPS(全球定位系统)位置。运动数据优选地包括测距法数据。该实施例具有的优点是：在相对位置的测量的时间之间，机动车辆的合适的运动可用来确定相对位置的变化。还在此情况下，特别地有利的是将用于相对位置的捕捉时间的时间戳考虑进去。

特别地有利的是，其中第一控制器的系统时钟和第二控制器的系统时钟没有同步操作，和/或其中在控制器之间的位置数据的传送同样地需要时间的情况也被考虑进去。为此，本发明的特别地优选的实施例提供用于使停车辅助设备设置有一同步装置，该同步装置被设计成确定第一控制器的系统时钟和第二控制器的系统时钟之间的时间偏移。另外或替代地，同步装置可被设计成确定用于位置数据经由通信链的传送的传送周期。举例来说，适合的同步装置可经由控制器之一中的程序模块或通过两个控制器中的程序模块产生。特别优选地，第一和/或第二控制器具有被设计成确定时间偏移和/或传送周期的相应中断程序。这导致的优点是：时间偏移和/或传送周期的确定不能由控制器的另一个操作程序延迟和由此篡改。

为了使第一和第二控制器彼此协调以确定所述时间偏移和/或传送周期，已经发现特别地有利的是通信链被用于根据精确时间协议(PTP)传送。这有利地允许确定达到一个微秒和更少的两个控制器的系统时钟之间的时间差。

进一步优点出现，如果第一和第二控制器具有用于提供所述通信链的相同设计的通信模块。换句话说，控制器的硬件设备对两个控制器是相同的，至少在通信链方面，也就是说，例如使用的集成电路和/或它的互连。这导致特别的优点是：控制器之一可通过测量它自己的处理周期来估计另一个控制器中的通信数据的处理周期。假如通信模块的设计相同的话，可假定另一个控制器还要求相同的处理时间。

十分特别地优选地，通信链包括机动车辆的通信总线，特别地是CAN(控制器区域网)总线和/或FlexRay总线。这导致的优点是：位置数据以确定性地可预定的传送循环传送。特别地，然而，CAN总线在该情况下没有为连接的控制器提供同步机构。然而，在这点上，在本发明的十分特别地优选的实施例中，存在提供用于使第一和第二控制器使用CAN总线以根据用于所描述同步的PTP传达。PTP实际上被提供用于面向分组通信网络，例如以太网。根据本发明，PTP现在经由CAN总线与总线通信结合使用。

根据本发明的一个实施例，第二控制器被设计成使用所述通信链以将用于开始相对位置的测量的至少一个控制指令传送到第一控制器。第二控制器因此能够有目的地启动或开始相对位置的最新测量，如果这对控制所述促动器装置是必需的。优选地，指示希望的测量时间的时间戳在该情况下也与开始指令一起传送。

参照使用的促动器装置，根据本发明的停车辅助设备提供了多个实施例。所述促动器装置可包括音频发生器，用于产生信号音，以使得第二控制器可将例如车辆外部目标的目标距离作为基础用于产生频率不同的不同信号音和/或暂停长度。所述促动器装置还可具有显示装置，用于提供车辆外部目标的目标距离，也就是说例如条线图。所述促动器装置还可主动地设计成以使得它包括操控装置，其用来执行半自动的停车和/或依靠驾驶员用于机动车辆的停车位退出，无可否认驾驶员不得不执行纵向导引(加速和制动)，但是横向导引(操控)由所述操控装置负责。促动器装置还可包括当存在碰撞的风险时用于紧急制动的制动器控制器。促动器装置还可以包括停车位辨识器和/或停车位监测仪。进一步的实施例提供使促动器装置包括一控制装置，用于执行自动停车操纵，其中机动车辆的用户由此还可在当所述车辆自动地停放或离开停车位时留在机动车辆外部。

因此，本发明还涵盖具有根据本发明的停车辅助设备的实施例的至少一个停车辅助设备的机动车辆。根据本发明的机动车辆具有的优点是：至少一个停车辅助设备可以相应的分布式布置被放入到机动车辆中，并且两个控制器的相应的处理器能力是可用的，用于提供停车辅助的功能。这首先允许冗余其次要提供的增加的处理器能力。

本发明还包括所出现的用于根据本发明的停车辅助设备的操作方法。根据该方法，其中机动车辆停放在停车位或者从停车位出来的停车操纵涉及停车辅助设备的至少一个传感器，其产生取决于车辆-外部目标的相对位置的相应传感器信号，以及停车辅助设备的第一控制器从至少一个传感器接收或接受它的相应传感器信号，并且将每个传感器信号作为基础用于产生位置数据并经由机动车辆的通信链输出该位置数据。该位置数据是所述用于描述所述相对位置的数据。停车辅助设备的第二控制器经由通信链接收所述位置数据并且将该位置数据作为基础用于产生用来控制机动车辆的促动器装置的控制信号。该控制信号被输出到所述促动器装置。根据本发明的方法具有的优点是：停车辅助的功能性现在可通过超过一个的控制器产生，从而意味着两个控制器的冗余和/或组合的处理器能力能够被使用。

该方法的有利的发展提供了：第一控制器和第二控制器具有经由通信链在它们之间一次或重复地或周期性地交换的同步数据，该同步数据用来确定控制器的系统时钟之间的时间偏移和/或确定用于位置数据的传送的传送周期。由于时间偏移和/或传送周期被考虑进去，当控制促动器装置时，第二控制器可有利地考虑由位置数据描述的相对位置是否仍是当前的，或者是否机动车辆或车辆-外部目标的合适的运动意味着另一个相对位置需要被作为基础。同步数据的周期性传送具有特别的优点：它还可以使系统时钟中的漂移被考虑进去或者甚至得到补偿。

传送周期可通过测量所谓的往返时间得到确定。为此，控制器之一传送请求消息并且测量用于该请求消息的传送时间。另一个控制器使用通信链以接收该请求消息并且返回一响应消息。当返回的响应消息被接收时，接收时间因此能够被确定，传送时间与接收时间的比较允许用于来回传送的周期被确定。该传送周期然后被估计为半个往返时间。在该实施例中，描述的同步数据由此由请求消息和响应消息提供。

为了确定时间偏移，以下方法优选地被提供。控制器之一，特别地第一控制器，传送同步消息并且在这样做时测量所述传送时间。具有所述传送时间的测量消息然后同样地被传送。另一个控制器，也就是特别地第二控制器，接收该同步消息并且在这样做时测量所述接收时间。测量消息然后也被接收。在该情况下，同步消息和测量消息形成同步数据。控制器的系统时钟之间的时间偏移然后通过将传送时间、接收时间和传送周期考虑进去被确定。在该情况下，该传送周期优选地以如上所述的方式被估计。

确定的时间偏移可作为基础，用于例如借助于该时间偏移依靠一个同步时钟被设定为与另一个系统时钟的时间相同来使系统时钟同步。

优选地，然而，提供了使第一控制器将至少一个时间戳，其以所述的方式指示车辆外部目标的相对位置的捕捉的时间，传送到第二控制器。第二控制器然后基于所述时间偏移和/或传送周期由每个接收的时间戳计算因此优选地与相对位置有关的虚拟时间戳。这导致的优点是：控制器的系统时钟不需要改变，其确保控制器的稳定运行。

附图说明

下面描述本发明的示例性的实施例。在附图中：

图1示出了根据本发明的机动车辆的实施例的示意性平面图；

图2示出了如可在图1的机动车辆中执行的用于根据本发明的方法的实施例的流程图；

图3示出了如可由图2中示出的方法执行的示出同步数据的交换的曲线图；

图4示出了如可安装在图1的机动车辆中的停车辅助设备的示意图；以及

图5示出了如可以是图4的停车辅助设备的一部分的控制器的处理器装置。

具体实施方式

下面解释的示例性实施例是本发明的优选实施例。然而，在示例性实施例的情况下，该实施例的描述的部件每个都是本发明的单独特征，其可彼此独立地考虑，并且每个还彼此独立地显示出本发明，并且由此还可以单独地或与所示的不同组合而被认为是本发明的一部分。此外，所描述的实施例通过早已描述的本发明的特征的进一步特征还是可扩展的。

图1示出一机动车辆10，其可以是小汽车，特别地例如小客车。机动车辆10可具有停车辅助设备或停车辅助系统或者简称为停车辅助器12。停车辅助器12可具有第一控制器14(ECU–电子控制单元)和第二控制器16，其可经由通信链18，例如CAN总线被连接。

第一控制器14可被设计成处理来自于传感器20特别地超声波传感器的原始的传感器消息S，所述传感器20被连接到第一控制器14，因而，将原始的传感器数据S作为基础，用于产生位置数据P，该位置数据P举例来说描述机动车辆10与诸如混凝土柱或停放的不同车辆的车辆外部目标22的相对位置例如距离D。第一控制器14可经由通信链18将该位置数据P传送到第二控制器16。

第二控制器16可具有用于停车辅助的控制逻辑。为此，第二控制器16还可以从机动车辆10的进一步的数据源24，例如另一个控制器或传感器，接收操作数据B，并且将该操作数据作为基础，用于执行例如用于机动车辆10的测距法测量。为了执行用于机动车辆10的驾驶员(未示出)的停车辅助功能或停车辅助，控制器16可通过产生一控制信号C例如数字控制指令来控制促动器装置26。控制信号C可以是基于位置数据P和可能的操作数据B产生的。第二控制器16还可以经由通信链16将最初信号A传送到控制器14以便开始或提示相对于目标22的相对位置的测量。

机动车辆10还可具有第三控制器14’和一个或更多个进一步的控制器(未示出)，进一步的传感器20’能够被连接到第三控制器14’(和可能地进一步的控制器)以便捕捉相对于进一步的车辆-外部目标(未示出)的相对位置。第三控制器14’可经由进一步的通信链16’被耦连到第二控制器16。为了清楚起见，仅第一控制器14和第二控制器16在下面被论述，而不是可能的进一步控制器14’。该解释以相应的方式适合于第三控制器14’。

控制器14，16经由通信链18，也就是说特别地经由CAN总线，特别地执行时间同步。这特别地是基于PTP或包含来自于PTP的元素的通信协议，但是与CAN总线匹配已经被执行。特别地，经由通信链18的用于位置数据P的总线传送时间被考虑，这实现了用于第二控制器16的时间数据的同步的高精度。

该同步方法在下面参照图2和图3进行解释。

图2示出第一控制器14和第二控制器16以及第一控制器14和第二控制器16使用以交换同步数据28的通信链18。在第一控制器14中，设置了状态机器或简称为机器30，其具有状态M1，M2，M3，M4，M5，M6。在第二控制器16中，设置了具有状态S1，S2，S3，S4，S5的状态机器或简称为机器32。两个机器30，32用来产生同步过程，其中第一控制器14形成主控制器，其规定绝对时间声明(statement)，第二控制器16形成从属控制器，其接纳来自于主控制器的时间声明。机器30由第一控制器14的初始化程序34初始化，机器32由第二控制器16的初始化程序36初始化。

为了随后的机器30和32的解释，还参照图3，其中测量时间沿着用于时间t的时间线被指示，所述测量时间被确定以便确定为经由通信链18的数据传输所需要的传送时间Tb，在第一控制器14和第二控制器16内的用于通信消息的处理时间Tp被考虑进去。传送时间Tb和传送器端和接收器端处理时间Tp一起形成传送周期Tdelay＝2Tp+Tb。

主控制器的系统时钟(未示出)指示作为系统时间T的时间t以及从属控制器的系统时钟(未示出)指示作为系统时间T’的时间t。所述系统时钟的同步是以两个阶段P1，P2执行的，在主控制器和从属控制器的系统时钟之间的时间偏移To的第一估计在第一阶段P1被确定，第一估计还包括用于通信的传送期间Tdelay。根据同步阶段的结论，传送期间Tdelay在第二阶段P2被确定，然后用于时间偏移To的更精确值被确定。

初始化程序34使所述主控制器进入到其中它开始所述同步的状态M1。在状态M1下，主控制器可监视或控制相应的预定周期在两个同步循环之间消逝，所述周期能够举例来说在从0.5秒到10秒的范围内，特别地0.5秒到2秒的范围内，例如能够是1秒。同步循环一需要执行，所述主控制器就变化到状态M2。

初始化程序36使所述从属控制器进入到状态S1，从该状态S1，所述从属控制器自动变化状态S2并且等候来自于所述主控制器的消息。进一步的状态转移由事件信号Rx_Notification、Message_Sent、Tx_Notification、Message_Received，控制，这些事件信号由传送或接收过程起动。

在同步循环的第一阶段P1中，主控制器将同步消息Master_Slave_Sync_Frame发送到从属控制器并且记录或储存同步消息的传送时间T1。时间测量在同步消息从特别地是CAN驱动器的通信模块传送到通信链18时就发生。从属控制器接收所述同步消息，并且这开始用于接收时间T1’的时间测量，其储存在从属控制器中。

在主控制器已经传送所述同步消息之后，这作为Tx_Notification发送信号，主控制器变化为状态M3，其中它将具有测量的传送时间T1的测量消息Master_Slave_Follow_Up_Frame作为传送数据传送到从属控制器。该消息是必需的，因为它可提供CAN驱动器的CAN传送功能和精确的传送时间之间的偏移。在通信链18的另一端处的从属控制器储存主控制器接收的传送时间T1，其描述同步消息的精确的传送时间。这终止了第一阶段，并且存在两个可利用的时间测量值，基于此，时间偏移可被粗略地估计，粗略的估计意味着仍有未知的传送周期Tdelay也包含在该估计中。时间偏移根据以下公式获得:To＝T1–T1’.

第一阶段的终止提示变化到主控制器中的状态M4和从属控制器中的状态S3。在第二阶段，传送周期Tdelay被确定。为此，从属控制器发送一请求消息Slave_Master_Delay_Req_Frame到主控制器并且这样做时确定传送时间T2’，其储存在从属控制器中。从属控制器然后从状态S3变化到状态S4。主控制器接收该消息然后以响应消息Master_Slave_Delay_Res_Frame进行响应。为此，主控制器从状态M4变化到状态M5。在该情况下，尽可能短的处理周期应当在主控制器中实施，这能够特别地基于中断来实现。

从属控制器接收所述响应消息并且确定所述接收时间T3’。基于传送时间T2’和接收时间T3’，传送周期Tdelay可根据以下公式进行确定：Tdelay＝(T3’–T2’)/2＝2Tp+Tb.

T3’–T2’的差是往返时间Trrt。

出现的延迟可分为程序相关的软件延迟和电路相关的硬件延迟。如果程序是基于中断实施的，那么软件延迟可以确定性地可预测的时间间隔受到一致地限制。在该情况下它是特别地有利的，如果第一控制器14和第二控制器16具有相同的电路设计，以使得处理周期Tp可被假设为在第一控制器14和在第二控制器16中是相同的。如果不同的硬件被使用，因此，需要两个不同的处理周期Tp和Tp’被作为基础。对于结果的传送周期Tdelay，该结果那么是：Tdelay＝Tp’+Tp+Tb.

在从属控制器中，现在存在对传送周期Tdelay和时间偏移To是可用的估计，借助于该估计，从属控制器可将它从主控制器接收到的时间声明转变为以从属控制器的系统时钟为目标的时间声明。为此，例如从属控制器可酌情调节系统时钟。

在该情况下适合的另一个构思是将已经从主控制器接收的时间戳转换为虚拟的时间戳，其中所述构思实施起来更简单且还特别地适合于使用进一步的控制器，例如第三控制器14’。在这点上，图3示出用于主控制器即第一控制器14在其处已经估计所述传感器信号S，也就是说已经操作所述传感器20的测量时间的时间戳Tm如何可在从属控制器端转换为虚拟的时间戳Tm’:

通过使用虚拟的时间戳，还可以将用于所述主控制器的从属控制器中的特殊程序的执行时间的时间戳Te转换为虚拟的时间戳Te’。

在两个控制器14，16还有进一步的控制器中处理的时间戳的精确校准允许单独的主控制器到多个从属控制器的联网以非常简单和可靠的方式实施。每个从属控制器可通过单个主控制器执行两个模拟阶段P1和P2，然后它具有可用的必需的时间测量以便将时间戳虚拟化。

下面的内容描述处理周期Tp如何可设定为用于停车辅助系统10的小的值。在诸如第一控制器14和第二控制器16的控制器中，通常存在实际的用户软件在一个或更多个层的操作软件上处于合适位置的问题，如图4所示的。

图4示出第一控制器14从传感器20接收所述传感器信号S，以及接收的传感器信号需要在实际的传感器软件(传感器SWC)能够处理传感器信号S，并能够从其计算位置数据P之前首先传送穿过基本软件层BSW，然后穿过运行环境层RTE。为了传送所述位置数据P，传感器软件需要穿过RTE层和BSW层将计算的位置数据传送到通信模块的驱动器，用于经由通信链18传送。基本上，这可导致比希望的处理周期Tp更长得多的处理周期TP。

因此，在第二控制器16中真实的是，接收的位置数据P需要通过基本软件BSW和运行环境RTE形成信道到实际的控制逻辑(系统SWC)，以便提供停车辅助。用于促动器装置ACT 26的基于位置数据P计算的控制指令同样地需要通过控制逻辑穿过RTE层和BSW层再次到通信网络的驱动器。也在此情况下，结果再次是比希望的处理周期Tp长得多的处理周期TP。

因此，既然现在只要在第一控制器16和第二控制器18内的尽可能短的处理周期Tp中处理所述同步数据28，相应的中断程序可被提供。这在图5的CAN总线控制器的上下文内进行了描述。

图5示出了对于控制器14，16，来自于收发器30的信号如何可作为基础用于控制在控制器14，16之一的板34上的中断控制器INTC 32。举例来说，板34可具有中央处理器，也就是说，CPU，或控制器14，16的微控制器控制单元MCU。中断控制器32可被耦连到总线驱动器CAN控制器36，其被耦连到收发器30的传送线CAN_0_H和CAN_0_L。在图5中示出的用于收发器30的PIN分配对应于已知的收发器电路TJA1042的PIN分配。

为了传送同步数据，协议控制器38经由示出的PIN借助于数字输入/输出DIO 40与收发器30交换CAN传送协议CAN-TP。这可涉及被识别的传送和接收时间，其进而起动中断控制器32上的中断服务程序ISR的开始，该中断服务程序可储存在电路34的存储器42中。中断服务程序ISR可被设计成储存它的相应的起始时间，其意味着描述的时间T1，T1’，T2’和T3’因此能够被确定。

大体上，所述示例示出了精确时间协议(PTP)如何可用来经由CAN总线提供时间同步。