专利名称：基于超声波的驾驶员辅助系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于机动车的基于超声波的驾 驶员辅助系统如泊车辅助系统的传感器。本发明还涉及具有这种超声波传感器的驾驶员辅 助系统和用于初始化这种系统的方法。
背景技术：
长久以来，例如由DE 10206764A1公开了这种用于机动车的基于超声波的驾驶员 辅助系统，作为泊车辅助系统，用于泊车位测量或者用于照亮死角。在此，传感器发送超声 波范围内的声脉冲并且接收由障碍物反射的信号。典型地，这种系统包括每个保险杠上的 两个到六个相同构造的传感器，这些传感器分别通过点对点连接与相应的控制设备进行通 信。借助于这些点对点连接(通过这些点对点连接也进行传感器的逻辑寻址和地理寻址)， 通过特定于制造商的专用接口传输模拟的原始信号或者经预处理的数据。为了尤其可以实施准确的距离计算或者以横向分辨率控制显示，需要知道保险杠 中每个传感器的安装位置。只有这样，才可以由控制设备分别单独控制传感器，并且使传感 器的信号、尤其是接收到的回声与保险杠中与车辆相关的位置唯一对应。目前，传感器在初 始化范围内的分别单独对应导致相对较高的安装及编程成本。
发明内容
本发明的任务首先在于，提供一种传感器，所述传感器能够借助常用程序功能来 实现简单的初始化和舒适的控制。此外，本发明的任务是提供一种驾驶员辅助系统，所述驾 驶员辅助系统装配有这种传感器。此外，提出一种用于初始化系统或者说安装在系统中的 传感器的简单操作方法。所述任务通过具有权利要求1的特征部分的特征的传感器、具有权利要求7的特 征部分的特征的系统和根据权利要求9的方法解决。在各从属权利要求中提出有利的实施 方式。本发明基于的主要基本构思在于可读取的永久性数据存储器，其集成在传感器中 并且其中存储有个体的识别代码。这个属于存储器自己的代码可以作为唯一传感器序列 号或者说作为传感器ID以例如32-48位的字符串存放在传感器的电可擦写可编程只读存 储器(EEPROM)中，其中，EEPROM在理想情况下已经在制造时通过存入识别代码进行了预加工。根据本发明，传感器还提供一个接口，所述接口适合用于与多个其他系统组件的 通信，在此情形中为与其他相同种类的传感器和与控制设备的通信。因此，所述接口支持通 过“数据总线”与其他总线用户的通信。尤其是，可以通过这个“总线接口”借助于同样通 过总线进行通信的控制设备读取所连接的传感器中每一个的识别代码。在此，同样可以如 作为总线用户的控制设备那样控制传感器，其中，所述传感器与其他传感器一起可以承担 从机的功能而控制设备可以承担主机的功能。
在此，分别存放在持久性数据存储器中的个体的识别代码有助于通过总线的通信 以及尤其是中央传感器的初始化。所述根据本发明的传感器构型允许总线系统中传感器的 特别简单的识别和逻辑寻址。随后描述用于寻址、尤其是用于初始化的相应方法。根据本 发明的传感器和由此可能的通信的显著优点首先在于，可以省弃伴随着较高材料成本和布 线成本的点对点连接。由此，装配有这种传感器的系统成本更低并且更稳健。更换各传感 器也很方便，这显著地提升了系统的易于维护性。如以上所述，根据本发明的基本构思可以特别有利地应用在机动车的基于超声波 的驾驶员辅助系统中，尤其是泊车辅助系统中。这种传感器具有借助于发送和接收超声波 信号来测量到障碍物的距离的发送-接收单元。然而，本发明也可以用于其他环境传感机 构系统，只要这些系统尤其以小于约189k波特的总数据率运行。在此，由其他的应用、例如气囊的控制已知并且如同PSI5( “Peripheral Sensor Interface 外围传感器接口”，参见http://WWW. psi5. org)那样标准化了类似的接口和总 线系统。但这些仅仅在这里讨论的已有传感器的应用的相应改动时适用。因为通过双线连接最多可以在所述领域已知的系统上连接四个传感器，所以对于 每保险杠侧六个或更多传感器而言首先需要两个同步的、类似于PSI5的系统。由于双线连 接，在传感器中还设有用于缓存发送电流的本地能量源。有利地，为此使用缓存电容器，其 可以借助于“同步”脉冲按照PSI协议在两个发送脉冲之间被加载。然而可以有利地如此扩展这种双线连接、如PSI总线，使得可以在总线上连接和 运行多于最多四个传感器。为此，在本发明的一个特殊实施方式中引入另一线路，其可以使 传感器的电流供给和数据传输分离。此扩展的特别优点是，也可以在不使用“菊花链”的情 况下实施传感器的逻辑寻址和地理寻址。即在传感器中不需要附加引脚。此外，可以使用 仅仅在其唯一的内部地址或者序列号方面不同的相同构造的传感器。这种基于三个线路的 总线也可以例如在位宽和扩展的半双工模式方面优化数据协议。半双工模式的扩展在于，取代“同步”脉冲的已定义的时间序列而定义特殊运行模 式，在所述特殊运行模式中“同步”脉冲可以以短的间隔在“数据帧”内进行发送并且可以 作为“同步”数据脉冲用于从控制设备到传感器的快速数据传输。“同步”数据脉冲的出现 可以定义逻辑“1”，“同步”数据脉冲的不出现可以定义逻辑“0”。可以通过“同步”脉冲通 过相应的命令在标准运行模式中激活所述特殊运行模式，并且所述特殊运行模式对于同步 脉冲命令发送之后紧邻的数据帧是有效的。根据本发明的操作方法的优点在于节省线缆束中的线路。因此，根据系统配置，最 多可以节省至每个保险杠中传感器的五个线路，此外，如以上所述，也可以在不使用菊花链 的情况下实现逻辑寻址和地理寻址。基于本发明的总线系统也具有标准化的潜力。
具体实施例方式传感器的逻辑寻址和与位置相关的寻址的基本思想在于在针对性地询问系统中 的序列号的情况下通过总线仲裁的确定形式的寻址序列。随后提出用于总线系统中传感器 的逻辑寻址的两种方法。在此，第一种方法通过连续地询问识别代码用于各总线用户的逻 辑寻址。第二种方法通过在时间上错开地连接到总线系统上用于总线用户的寻址。这些方 法确保，传感器可以分别由控制设备控制并且传感器的信息、尤其是接收到的回声可以唯一地与保险杠中的位置进行对应，由此可以实施例如准确的距离计算或者以横向分辨率控 制显示。在此，安装在传感器总线中的传感器的相应识别代码不必是已知的。尤其是通过 电流接口连接到总线上的传感器也可以不必检测总线的状态。根据本发明的操作方法的优 点是既在第一次开始运行时也在维修情形中自动地识别总线用户。通常，泊车辅助系统由可以可选择地例如通过CAN与车辆信号连接的电子的控制 设备和通过一个或多个传感器总线与控制设备连接的超声波传感器组成。控制设备是总线 主机而传感器是从机。如果多个从机同时发送，主机必须能够识别是否至少一个从机发送。 以将要描述的方式，在总线系统中传感器总线(如PSI总线)中传感器的逻辑寻址是可行 的，在所述传感器总线中传感器可以不检测总线的电平值。在此，每个传感器在其生产时获 得一个唯一的地址，例如是48位值的识别代码，控制设备可以通过传感器总线读取所述地 址。在安装到车辆总线中之前，每个传感器包含无效的逻辑ID。因为在系统中安装有哪些 传感器以及多少传感器是未知的，所以必须求得所安装的传感器的数量和唯一的地址。在初始化阶段期间由总线主机分配逻辑从机ID。在此，是必须在上电之后给每个 从机重新指派其逻辑ID还是对于每个从机而言一次性执行逻辑ID的指派并且将所述逻辑 ID进行存储是不重要的。一旦从机拥有一个有效的逻辑ID，其在初始化模式中不再进行发 送。在其他通信模式中，传感器能够通信其唯一的序列号。在第一种方法的四个随后变型方案的每一个中，总线主机即控制设备首先通过命 令使所有的从机用户即传感器置于初始化模式中，随后向所有的从机发送一定长度的变 量，例如“SerNr ”。在第一变型方案中，主机作为“SerNr”向所有从机发送长度为η的位组合，其中， 在第一循环中η = 1。检验从机的序列号的η个“最低有效位”在何种程度上与由主机发 送的位组合一致。如果没有从机应答，则翻转“SerNr”中的位η。即使多个从机应答，以η =η+1重复这些步骤。如果在某一时刻仅仅一个从机进行应答，可以给这个传感器指派唯 一的逻辑地址。在最多m次迭代之后(m=唯一的传感器序列号的长度)每个从机被唯一 地识别并且主机可以给每个从机指派其逻辑地址。在第二变型方案中，主机作为“SerNr”向所有从机发送长度为m的位组合以及表 示η个最低有效位的数量的掩码，其中，m是唯一的传感器序列号的长度，η个最低有效位用 于与传感器序列号进行比较。在第一循环中，η = 1。其序列号在η个最低有效位中与由主 机发送的位组合一致的所有从机应答。如果没有从机应答，则翻转“SerNr”中的位η。随着 增加的掩码重复这些步骤。在最多m次迭代之后每个从机被唯一地识别，从而主机可以给 其指派一个逻辑地址。根据第三变型方案，主机发送长度为η的位组合“SerNr”，其中，在第一循环中η = k，其中，k= 1，2...数量可以选择传感器序列号的位。其序列号在η个最低有效位中与由 主机发送的位组合一致的所有从机应答。如果没有从机应答，则修改位组合“SerNr”。重复 这些步骤，直到至少一个从机应答或者已经询问了(n-k)... η内所有的位组合。以长度为 η = n+k的“SerNr”重复这些步骤。在此，需要如此多次迭代，直到已知数量的传感器可通 过最小数量的最低有效位唯一地区分。逻辑ID的指派可以通过借助于最低有效位的最小 数量的寻址进行。在第四变型方案中，主机向所有从机发送长度为m的位组合“SerNr”，其中，m是唯
6一的传感器序列号的长度。此外，主机发送掩码，所述掩码表示η个最低有效位的数量，η 个最低有效位用于与传感器序列号进行比较。在第一循环中n = k(k可以在1，2...传感 器序列号的位的数量之间自由选择)。其序列号在η个最低有效位中与由主机发送的位组 合相一致的所有从机应答。如果没有从机应答，则修改位组合“SerNr”并且重复这些步骤， 直到至少一个从机应答或者已经询问了(n-k)... η内所有的位组合。仅仅需要如此多次迭 代，直到已知数量的传感器可通过最小数量的最低有效位唯一地区分。逻辑ID的指派可以 通过借助于最低有效位的最小数量的寻址进行。对于变型方案三和四，可以在循环内发送 一个唯一的序列号但多个掩码。第二种方法通过在时间上错开地连接到总线系统上用于总线用户的寻址。在可能外部触发的初始化阶段期间，控制设备已经运行并且传感器以确定的顺序 以确定的时间差连接到传感器总线上。时间差必须至少如此大，使得控制设备可以与新连 接的传感器建立通信并且所述传感器可以向控制设备传递其唯一的地址。如果传感器已经 在总线上注册，只要初始化阶段有效，该传感器就建立总线上的通信。随后，下一个传感器 可以被连接并且在传感器总线上注册。以此方式，控制设备可以相继地识别传感器并且在 遵循预先给定的顺序的情况下在安装时也对应相应的位置。则传感器可以由控制设备通过 其唯一的地址控制并且信号可以与位置有关地被分析处理。在唯一的地址特别长的情况下，控制设备可以可选择地给相应的传感器指派一个 逻辑地址，所述逻辑地址短于传感器的原始的唯一地址。因此减轻了协议开销的负担。所 述逻辑地址存储在传感器中。随着改变，传感器知道其已经在传感器总线上注册。在重新 启动系统时可以在控制设备和传感器之间在逻辑地址和唯一地址之间进行比较，从而识别 被更换的传感器。如果总是更换仅仅一个传感器，则在控制设备中被更换的传感器的唯一 地址由新的传感器的唯一地址代替。由此，不需要所有传感器的重新的完全的初始化阶段。如果优选根据传感器在保险杠中的位置以定义的顺序连接这些传感器并且对于 控制设备而言所述顺序是已知的，则控制设备可以根据传感器在总线上注册的顺序推出传 感器在保险杠上的位置。因此，借助这种方法也可以实现地理寻址。可选择地，传感器也可以在没有内部唯一地址的情况下连接到传感器总线上。在 此情况中，在连接到总线上时给传感器指派确定的逻辑地址，所述逻辑地址存储在传感器 中。被更换的传感器被识别，因为其还没有逻辑地址或者默认地址。
权利要求
传感器，尤其是用于基于超声波的驾驶员辅助系统、如泊车辅助系统，具有发送单元和/或接收单元并且具有用于与控制设备进行数据交换的接口，其特征在于一可读取的持久性数据存储器，其存放有个体的识别代码，其中，所述接口被构造为总线接口，其可以实现与多个其他总线用户的通信，其中，所述识别代码可通过所述接口由所述控制设备读取。
2.根据权利要求1所述的传感器， 其特征在于，所述持久性数据存储器被构造为电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)，其在制造商方 面以所述识别代码被预加工。
3.根据权利要求2所述的传感器， 其特征在于，所述识别代码是独一无二的传感器序列号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器， 其特征在于设有用于借助于发送和接收超声波信号测量到障碍物的距离的装置。
5.根据权利要求中1至4中任一项所述的传感器， 其特征在于，所述接口是双线总线接口，其尤其是按照PSI标准(“Peripheral Sensor Interface") 构造的，其中，在所述传感器中设有作为本地能量源的电容，所述电容缓存所述传感器的发 送电流。
6.根据权利要求中1至4中任一项所述的传感器， 其特征在于，设有三线总线接口，其中，电流供给和数据传输是分开的。
7.基于超声波的驾驶员辅助系统，尤其是泊车辅助系统，具有多个根据以上权利要求 中任一项所述的传感器，并且具有控制设备，其特征在于，设有多于四个相同类型的传感器、尤其是六个传感器，这些传感器通过具有数据线路 总线的三个线路彼此连接以及与所述控制设备连接。
8.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于，所述线路中的一个设置用于所述电流供给并且所述线路中的两个用于所述数据传输。
9.用于初始化根据权利要求7或8的系统的方法，尤其是用于所述系统中的传感器的 逻辑寻址的方法，其特征在于，为了进行识别，询问各传感器的识别代码并且将这些识别代码以原始形式或者变化形 式存储在所述控制设备中。
10.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于，连续地询问所述识别代码，其方式是，预先给定一个变量并且将所述变量的值与所述 传感器中存在的代码进行比较，其中，在一致的情况下存储所述代码，其中，在不一致的情 况下改变所述变量，尤其是增加所述变量。
11.根据权利要求9所述的方法， 其特征在于，将所述传感器在时间上错开地连接到所述总线系统上，其中，在所述连接之后存储传 感器的识别代码。
全文摘要
传感器，尤其是用于基于超声波的驾驶员辅助系统、如泊车辅助系统，具有发送单元和/或接收单元并且具有用于与控制设备进行数据交换的接口并且具有可读取的持久性数据存储器，其存放有个体的识别代码，其中，所述接口被构造为总线接口，其可以实现与多个其他总线用户的通信，其中，所述识别代码可通过所述接口由所述控制设备读取。
文档编号G01S15/93GK101960328SQ200880127892
公开日2011年1月26日 申请日期2008年11月12日 优先权日2008年3月7日
发明者A·克洛茨, B·赫德, C·奥尔, D·施密德, M·塞特尔, M·格拉赫, M·黑林, P·拉普斯, T·特肋普托, T·瓦尔克 申请人:罗伯特·博世有限公司