用于在超声测量系统中执行诊断或自测试的方法与流程

本专利申请要求2018年9月27日的欧洲专利申请18197281.1的优先权，其内容由此通过引用而属于本申请的主题。

本发明涉及一种用于对超声测量系统的超声接收元件执行诊断和/或自测试的方法，利用该超声测量系统可以探测检测空间中的对象并且该超声测量系统除了超声接收元件之外还具有与该超声接收元件以已知距离布置的超声发射元件。

背景技术：

用于车辆环境中的距离识别的超声测量系统已被广泛使用。这种超声测量系统具有至少一个超声发射元件和至少一个超声接收元件。通常使用所谓的超声换能器，其具有振动元件，该振动元件被电操控以发射超声测量信号并在随后的接收阶段中被对象上反射的超声测量信号机械激励到振荡。然而，近来也越来越多地使用超声设备，其中微机械超声发射元件与微机械超声接收元件安装在一个壳体中或直接并排布置。在本发明的意义上，这种设备也称为超声换能器。

对超声测量系统功能的可靠性的要求正稳步上升。一个原因是基于超声测量系统的驾驶辅助系统必须可靠地工作。因此，人们越来越追求通过诊断和/或自测试来研究超声测量系统的功能。

用于检验特别是用于汽车应用的超声测量系统的功能效率的已知方法在de-b-10164760、jp-a-s59151076、ep-a-0312845、de-a-102005052633和jp-a-2008256521中加以描述。在这些超声测量系统中，所述检验是基于与超声信号的接收相关联地提出的合理性考虑来进行的。

到目前为止，这种功能检验在其中不能进行测量的时间段中进行。但是遗憾的是，由此超声测量系统不能持续地用于测量目的，而这是探测车辆本身的环境中的对象所必须的。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是说明一种用于执行超声测量系统的诊断和/或自测试的方法，其中，执行超声接收元件的诊断和/或自测试以及必要时执行超声发送元件的诊断和/或自测试不能加重该测量系统用于测量目的的可用性的负担。

为了解决该任务，利用本发明建议了一种用于执行超声测量系统的超声接收元件的诊断和/或自测试的方法，该超声测量系统用于探测检测空间中的对象，该超声测量系统除了所述超声接收元件之外还具有与所述超声接收元件以已知距离布置的超声发射元件，其中在该方法中

-借助于超声发射元件在以探测所述检测空间中的对象为目的的测量周期期间发射超声测量信号，

-在通过超声信号的传播速度和超声发射元件与超声接收元件之间的距离定义的、从发射所述超声测量信号开始的时间间隔内，所述超声接收元件执行诊断和/或自测试，其中在所述时间间隔内从所述超声发射元件发射的测量信号还没有到达所述超声接收元件，以及

-最迟在所述时间间隔结束时停止和/或中止所述诊断和/或自测试。

根据本发明的用于优化可用于所述超声测量系统的诊断和自测试的时间段的提议在于，在测量周期期间执行所述诊断和/或自测试。这是基于以下发现：在通过超声发射元件发射超声测量信号与通过超声接收元件接收可能在对象上反射的超声测量信号之间经过了一定量的时间。这也适用于潜在对象非常靠近超声测量系统的情况。

现在根据本发明，所述超声接收元件在以下时间段中受到诊断或接受自测试，该时间段是在由所述超声发射元件发射的超声测量信号通过所谓的直接路径到达所述超声接收元件器之前所经历的时间。该时间间隔是通过超声信号的传播速度和所述超声发射元件与待诊断的超声接收元件之间的距离定义的。在超声测量系统作为车辆的停车辅助的典型应用中，超声元件典型地彼此之间具有40厘米的距离。因此，由于声速，得到约1.2ms的时间段。在该时间期间，超声接收元件不接收来自其相邻超声发射元件的信号，从而该时间可以用于执行自测试或诊断。因此，在所述时间段内执行的自测试或在该时间段内执行的诊断是在所涉及的超声接收元件不接收来自外部的超声信号、特别是由所述超声发射元件发射的信号(必要时作为反射信号)的情况下进行的。根据本发明，不应当排除以下情况：所述超声发射元件可以从与其电连接(总线连接)的通信系统获得触发所述自测试或诊断或传送用于所述自测试或诊断的测试信号的控制信号。

传统地，目前特别是在汽车领域使用具有超声换能器的超声测量系统。在此情况下，所述超声换能器不一定彼此分离，而是经由潜在地位于车辆附近的对象彼此有效连接。在这种场景中，可以按照以下方式来使用根据本发明的方法，即，将超声换能器首先发射以接着准备好接收潜在反射信号的超声测量信号用于预定用于相邻超声换能器的诊断和/或自测试的时间间隔。该相邻超声换能器在该测量周期中不发射超声测量信号，而是等待超声反射信号的接收。因为两个超声换能器相对于潜在障碍物的几何布置，可以假定首次提到的超声换能器的在对象上反射的超声测量信号在上面定义的时间间隔结束后才到达待诊断的超声换能器。因此，通过声速和两个超声换能器之间的距离确定的时间间隔可以被用于诊断和自测试目的。

在先前所描述的场景中，那些接受诊断从而自身不(应当)发射超声测量信号的超声换能器不会损害所述超声测量系统的工作方式。因为在先前所描述类型的测量系统中，完全可以将超声换能器仅用来接收反射信号，而不会损害测量结果。

因此，利用本发明的提议不会以任何方式损害超声测量信号的可用性，尽管所述超声测量系统必要时要接受持续的诊断和自测试。当然，这种诊断和自检不需要持续地执行。但是尽管如此，有利的是可以几乎在该测量系统的测量工作期间的每个任意时刻、也就是可以在每个测量周期开始时执行诊断和自测试。

在本发明的进一步的合适的实施方式中可以规定，该测量系统具有多个超声发射元件和多个超声接收元件和/或多个被构造为超声换能器的组合，所述组合分别由超声发射元件和超声接收元件组成，以及在测量周期中至少一个超声发射元件发射超声测量信号并且针对多个超声接收元件分别执行诊断和/或自测试，而且是在分别从发射所述超声测量信号开始并在通过超声信号的传播速度和所述超声发射元件与相应的超声接收元件之间的距离定义的时间结束之后的时间间隔内。

根据本发明的方法首先可以尤其是用在具有多个超声元件的测量系统中，所述多个超声元件中一个超声元件被构造为超声发射元件而其他超声元件被构造为超声接收元件。

如上所述，以典型方式使用的超声测量系统的超声元件可以被构造为微电声机械元件(meamf)。

如上所述，所述超声测量系统具有多个超声换能器，每个超声换能器被构造为超声发射器和超声接收器的组合。

除了上述作为超声换能器在本发明的范围中还理解为其中安装了两个机械微电声元件的这种设备的可能性之外——其中一个机械微电声元件作为发射元件工作而另一个作为接收元件工作，在常规设计的超声换能器中使用共同的电声振荡元件，其既发射超声测量信号又接收超声信号，并且特别是接收超声反射信号。

同样如上所述合适的是，如果要对换能器进行诊断或进行自测试，则将超声换能器仅作为超声接收器来运行。

在本发明的另一个合适的实施方式中可以规定，所述测量系统具有控制单元，并且操控所述超声发射元件和超声接收元件以用于启动具有或不具有诊断和/或自测试的测量周期。

最后，在本发明的合适的实施方式中还可以规定，评估在诊断和/或在自测试时所需要的信号和/或所累积的数据，以用于分析超声换能器的超声接收元件和/或超声发射元件的状态和/或功能，所述超声换能器被构造为超声发射元件和超声接收元件的组合。

根据本发明的方案的主要优点是优化超声测量系统用于测量目的的可用性。由于与公知系统背道而驰地不必提供测量时间之外的时间段来用于执行诊断和/或自测试，可以延长主动测量时间，使得可以不中断地执行所述测量，并且由此将更多的测量数据提供给超声系统。这又对于本发明在驾驶员辅助系统中的汽车领域中的应用是重要的。因此，利用本发明现在可以将迄今为止未使用的时间用于执行测量而无需放弃诊断和自测试。

基于内部产生的信号或经由超声接收器元件的总线连接在外部产生的信号，可以根据非常不同的场景执行自测试或诊断。作为超声接收元件的自测试或自诊断的例子，参见wo-a-2019/030113，其内容由此通过引用而属于本申请的主题。

附图说明

下面将基于附图详细地解释本发明。

在图1中示意性地示出车辆的后部的俯视图，在该车辆的减震器中布置有超声换能器形式的4个超声元件，这些超声元件例如经由总线系统与控制单元(或以“点对点”的形式)一起工作。

具体实施方式

在车辆10的后部中，示例性地安装了四个超声换能器12，14，16和18，这些超声换能器的超声信号被发射到检测空间20中。超声测量系统22还具有(中央)控制单元24，该控制单元操控超声元件12，14，16，18和接收它们的必要时经过预处理的接收信号。控制单元24可以进一步处理这些接收信号本身，或者必要时还在中间处理之后将这些信号转发给(未示出的)上级控制单元。所有这些对于本发明都是次要的。

如上所述，四个超声元件被实施为超声换能器。相邻超声换能器的距离26分别是已知的。在本实施例中假设，这四个超声换能器分别以40cm的距离彼此相邻地布置。因此，例如从超声换能器12发射的超声测量信号的渡越时间是1.2ms，直到该超声测量信号经直接路径到达相邻的换能器14为止。在此情况下，该信号路段可以经由空气或经由减震器的材料来给定。

在用于实现根据本发明的方法的一种可能的场景中，例如通过以下方式来继续：两个超声换能器14和18在发射/接收模式下工作，而其他两个超声换能器12，16仅在接收模式下运行。在该安排中，如图中示例性所示的，可以探测两个不同的对象28，30。对象28将由超声换能器18发射的超声测量信号既反射回超声换能器18、又朝着在接收模式下工作的相邻超声换能器16的方向反射。同样，由超声换能器14发射的超声测量信号被对象30一方面反射回超声换能器14，但是另一方面也到达相邻的超声换能器12和16。随着由超声换能器14，18开始发射超声测量信号，以下时间间隔也开始，在该时间间隔内运行在接收模式下的超声换能器14，16可以执行自诊断或自测试。在该实施例中，所述时间间隔在约1.2ms之后结束。通常情况下，此时间足以执行维持系统功能所需的诊断和自测试步骤的至少一部分。然后，在多个这种时间段期间可以几乎逐步地执行诊断或自测试，如果在该时间段内不能执行整个诊断或整个自测试的话。

这四个超声换能器12，14，16，18的上述不同运行可以交替地或循环地互换或持续执行，从而逐渐地所有超声换能器都能针对它们的功能接受检查。

附图标记列表

10车辆

12超声换能器(超声元件)

14超声换能器(超声元件)

16超声换能器(超声元件)

18超声换能器(超声元件)

20检测空间

22超声测量系统

24控制单元

26两个超声换能器之间的距离

28对象

30对象