超声波传感器系统、操控超声波传感器的方法及机动车辆与流程

1.本发明涉及一种用于机动车辆的超声波传感器系统、一种用于操控机动车辆超声波传感器的方法以及一种机动车辆。


背景技术：

2.超声波传感器包括发送超声波信号的发送装置，超声波信号以大约每秒340米的声速在空气中传播。超声波信号被附近的目标物体反射，并被超声波传感器的接收器装置检测到。考虑到超声波信号的传播速度，可根据发送时间点和接收时间点之间的传播时间差确定到目标物体的距离。
3.超声波传感器用于机动车辆在附近约7米范围内对周围环境进行检测。超声波传感器在例如泊车距离测量、泊车位搜寻等泊车应用中或在自主泊车时发挥着特别重要的作用。泊车过程中典型的距离和速度需要几厘米范围内尽可能小的最小距离、尽可能高的扫描率以及相对于干扰信号的尽可能低的敏感性，这些干扰信号包括源于本身系统或外部系统以及不相关源的超声波信号。在此，与这类要求兼容的可用频率范围在大约45khz和55khz之间。
4.发送超声波信号的同时无法进行信号接收，从而无法识别超声波传感器附近“盲区”内目标物体的后向散射。由此产生的最小测量距离受发送信号的脉冲持续时间影响，因此发送信号的脉冲持续时间必须尽可能短。
5.典型情况下机动车辆中安装有大量超声波传感器。为分析评估超声波信号，例如借助三边测量确定目标物体位置，要求将接收到的反射超声波信号明确分配给发送该超声波信号的相应超声波传感器。一种可能性是，单一传感器以足够长的时间间隔发送超声波信号，从而在下一传感器发送超声波信号前，在考虑最大覆盖范围情况下，相应回波以较高概率衰减。对一大约5米的测量距离，在考虑到一定保护时间情况下，两个先后连续的超声波信号之间最小时间间隔约为50毫秒，从而在多个超声波传感器时，得出的车辆方扫描时间为250毫秒及以上，这对自动泊车尤其导致搜寻泊车位和驾驶操控的速度受到限制。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是简化反射的超声波信号与所发送的超声波信号的分配。
7.该目的通过具有权利要求1特征的用于机动车辆的超声波传感器操控方法、具有权利要求8特征的机动车辆用超声波传感器系统及具有权利要求15特征的机动车辆实现。
8.其他优选的实施方式是从属权利要求的对象。
9.根据第一方面，本发明提出一种用于操控机动车辆超声波传感器的方法，其中，多个超声波信号由各相应超声波传感器发送。超声波信号由基本信号的序列组成。所述基本信号包括信号间隔和多个不同的信号脉冲。超声波信号通过基本信号的序列区分彼此。反射的超声波信号被接收。接收到的反射超声波信号根据基本信号的序列被分配给所发送的超声波信号。
10.根据第二方面，本发明提出一种用于机动车辆的超声波传感器系统，所述超声波传感器系统具有发送装置、接收器装置和分析评估装置。发送装置设置用于，发送大量超声波信号。超声波信号由基本信号的序列组成。基本信号包括信号间隔和多个不同的信号脉冲。超声波信号通过基本信号的序列区分彼此。接收器装置接收反射的超声波信号。分析评估装置根据基本信号的序列将接收到的反射的超声波信号分配给所发送的超声波信号。
11.根据第三方面，本发明涉及一种带有至少一个根据本发明所述超声波传感器系统的机动车辆。
12.本发明的基本想法是，提供能够基于对相应超声波信号典型的基本信号序列区分彼此的超声波信号。在此，本发明基于一种脉冲间隔编码方法，所述方法包括大量不同的信号脉冲，即至少两个信号脉冲。因此，为使用超声波信号，至少采用三个不同的基本信号，即信号间隔和至少两个不同的信号脉冲。由此产生一个至少三值的基本信号组，从而可生成代码序列，该代码序列与使用具有相同长度的二值序列相比特征在于具有更高的信号能量和更大的代码间距，即较小的互相关能量。因此，与使用二值序列相比，用于生成超声波信号的信号空间至少扩展了一维。
13.根据操控超声波传感器的方法的一优选改进方案，基本信号彼此正交。正交的基本信号可理解为其相关函数满足某些次要条件的信号。尤其可要求，自相关函数具有明显突出的主波峰和仅小的次波峰。还可能要求，互相关尽可能小，即小于预定的阈值。基本信号的正交性也可根据描述两个信号相似性的相关系数确定。如果相关系数消失，则所述信号是正交的。正交性可更方便地对基本信号进行分离，从而更容易将反射的超声波信号分配给所发送的超声波信号或相应的超声波传感器。
14.根据操控超声波传感器的方法的一优选的改进方案，多个信号脉冲的信号脉冲通过其调制彼此不同。
15.根据操控超声波传感器的方法的一优选的改进方案，多个信号脉冲的信号脉冲包括正线性调频信号(或上调线性调频信号)和负线性调频信号(或下调线性调频信号)。例如，在预定的振荡次数内，例如在8次振荡内，信号脉冲频率可从下限值变为上限值。下限值例如可在45khz和48khz之间的范围内。下限值数值优选为48khz。上限值例如可在51khz和55khz之间的范围内。上限值数值优选为51khz。通过使用相应的滤波器，可区分频率增加的信号脉冲(即正线性调频信号)与频率降低的信号脉冲(即负线性调频信号)。因此，正线性调频信号和负线性调频信号可被视为基本正交的基本信号。由此，通过使用间隔、正线性调频信号和负线性调频信号，有三个基本信号可供使用。
16.根据操控超声波传感器的方法的一优选的改进方案，多个信号脉冲的信号脉冲包括巴克码(barker-codes)或金码(gold-codes)。金码是带低互相关性的二进制序列。巴克码是带最小自相关性的二进制码。基本信号尤其可包括长度为2，即+1
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1和+1 +1的巴克码。基本信号也可包括长度为4，即+1
ꢀ‑
1 +1 +1和+1
ꢀ‑1ꢀ‑1ꢀ‑
1的巴克码。状态+1和-1例如可通过不同的频率表示。状态+1和-1之一例如可对应于49khz的频率，而第二状态可对应41khz的频率。状态+1和-1也可通过在预定振荡次数内发送信号的相位移动来实现。此外，还可预先规定，通过对发送信号的键控(umtasten)，即移动90度或180度实现状态+1和-1。
17.根据操控超声波传感器的方法的一优选的改进方案，将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号包括借助相关滤波器或最佳滤波器对接收到的超声波信号进行过
滤/滤波。相关滤波器可区分例如正线性调频信号和负线性调频信号等不同的信号脉冲，或区分不同巴克码或金码。
18.根据操控超声波传感器的方法的一优选的改进方案，将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号包括借助横向滤波器对接收到的超声波信号进行过滤。根据横向滤波器可区分信号间隔和信号脉冲。
19.根据操控超声波传感器的方法的一优选的改进方案，在将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号时，既可使用相关滤波器，也可使用横向滤波器。超声波信号包括可相关的基本信号序列，即相关序列，它包括信号间隔和信号脉冲。横向滤波器可区分信号间隔和信号脉冲，而相关滤波器可区分彼此不同的信号脉冲。由于相关序列可明确分配给超声波传感器，因此接收到的超声波信号也可相应明确分配给所发送的超声波信号或相应的超声波传感器。
20.根据操控超声波传感器的方法的一优选的改进方案，将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号包括借助最大似然序列估计对接收到的超声波信号进行分析评估。
21.根据超声波传感器系统的一优选的改进方案，基本信号彼此正交。
22.根据超声波传感器系统的一优选的改进方案，多个信号脉冲的信号脉冲通过其调制区分彼此。
23.根据超声波传感器系统的一优选的改进方案，多个信号脉冲的信号脉冲包括正线性调频信号和负线性调频信号。
24.根据超声波传感器系统的一优选的改进方案，多个信号脉冲的信号脉冲包括巴克码或金码。
25.根据超声波传感器系统的一优选的改进方案，分析评估装置设置用于，借助相关滤波器对接收到的超声波信号进行过滤，以便将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号。
26.根据超声波传感器系统的一优选的改进方案，分析评估装置设置用于，借助横向滤波器对接收到的超声波信号进行过滤，以便将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号。在将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号时，尤其既可使用相关滤波器也可使用横向滤波器。
27.根据超声波传感器系统的一优选的改进方案，分析评估装置设置用于，借助最大似然序列估计对接收到的超声波信号进行分析评估，以便将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号。
附图说明
28.下面，根据示意图中所给出的实施例对本发明进行进一步的解释。
29.其中：
30.图1是根据本发明一实施方式所述的超声波传感器系统的示意框图；
31.图2是根据本发明一实施方式所述的不同超声波传感器的超声波信号的示意图；
32.图3是根据本发明一实施方式所述的用于操控机动车辆超声波传感器的方法的流程图；以及
33.图4是根据本发明一实施方式所述的机动车辆的示意框图。
gate array)等。此外，分析评估装置51至5n还可具有易失性或非易失性存储器，用于对接收到的超声波信号、分析评估结果或所需分析数据进行存储。
45.分析评估装置51至5n可包括多个滤波器，以过滤接收到的超声波信号。借助横向滤波器，分析评估装置51至5n可区分信号间隔和信号脉冲。借助相关滤波器，分析评估装置51至5n可区分彼此不同的信号脉冲。分析评估装置51至5n可先借助横向滤波器、然后借助相关滤波器进行滤波，反之亦然。
46.通过分析评估超声波信号，分析评估装置51至5n重构接收到超声波信号的基本信号序列。根据基本信号序列到各单一超声波传感器21至2n的预定分配，分析评估装置51至5n识别出哪个超声波传感器21至2n发送了该超声波信号。
47.由于相关序列可明确分配给超声波传感器12至2n，因此接收到的超声波信号也可相应明确地分配给所发送的超声波信号或相应的超声波传感器21至2n。
48.图2展示的是不同超声波传感器21至2n的超声波信号71至7n的示意图。每个超声波信号71到7n由基本信号711-71m到7n1-7nk的序列组成，其中，基本信号711-71m到7n1-7nk的数量m、k对每个超声波信号71到7n可是相同的，但根据其他实施方式也可是不同的。不同超声波信号71至7n的不同之处在于基本信号711-71m到7n1-7nk的序列。
49.图3展示的是操控机动车辆超声波传感器的方法的流程图。所述方法尤其可通过上述超声波传感器系统1实施。
50.在第一方法步骤s1中，多个超声波信号71至7n由各相应的超声波传感器21至2n发送。超声波信号71至7n可按时间先后发送或至少部分以时间上重叠的方式发送。超声波信号71至7n尤其可同时发送。超声波信号71至7n的生成方式是，它们通过基本信号的序列区分彼此。构成超声波信号71至7n的基本信号包括信号间隔和至少两种不同类型的信号脉冲。所述信号脉冲例如可通过其调制区分彼此。信号脉冲例如可包括正线性调频信号和负线性调频信号。所述信号脉冲还可包括巴克码或金码。
51.在第二方法步骤s2中，对目标物体反射的超声波信号71至7n加以接收。接收到的超声波信号被分析评估，以重建基本信号的序列。根据基本信号的序列将接收到的超声波信号71至7n分配给所发送的超声波信号。要分析评估超声波信号，可使用滤波器，尤其是相关滤波器和/或横向滤波器。将接收到的超声波信号分配给所发送的超声波信号可以包括借助最大似然序列估计的分析评估。
52.在另一方法步骤s3中，可进一步分析评估所分析的超声波信号，以便例如借助三边测量、即通过形成交叉点(schnittpunktbildung)对目标定位来定位机动车辆f附近的目标物体。
53.图4展示的是根据本发明实施方式所述机动车辆的示意框图。机动车辆f包括具有多个超声波传感器21至2n的上述超声波传感器系统1。机动车辆f例如可具有八到十二个超声波传感器21到2n。然而，本发明不限于这类数目。因此，也可在机动车辆f上设置少于八个或多于十二个超声波传感器21至2n。机动车辆f还可包括分析评估、例如借助三边测量分析评估超声波信号的分析评估装置。
54.附图标记列表
[0055]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
超声波传感器系统
[0056]
21至2n
ꢀꢀꢀ
超声波传感器
[0057]
31至3n
ꢀꢀꢀ
发送装置
[0058]
41至4n
ꢀꢀꢀ
接收器装置
[0059]
51至5n
ꢀꢀꢀ
分析评估装置
[0060]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制装置
[0061]
71至7n
ꢀꢀꢀ
超声波信号
[0062]
711至71m 基本信号
[0063]
7n1至7nk 基本信号