专利名称：车辆的探测装置和相应的探测方法
技术领域：
本k明涉及一种车辆探测装置和一种相应的探测方法。
背景技术：
由公开文献DEIO 2004 066 015 Al公开了一种开始所述类型的探测装 置和相应探测方法。在此一装置用于适配探测装置的阈值，优选在用于车 辆周边环境探测的超声波系统中。除了用于发送具有预先确定的脉冲重复 率和预先确定的信号频率的发送脉冲以及用于接收接收信号的发送/接收装 置外，该装置还具有一信号处理装置用于处理接收信号。为此探测装置用 于在一个预先确定的第一持续时间后从一个信号脉冲起在一个预先确定的 第二持续时间内从该接收信号中求得一个接收信号量级作为干扰电平样 本。为了与所探测的作为干扰电平样本的接收信号量级相关地适配探测装 置的阈值，该装置还具有一控制装置。相应地，之前提到的公开文献中所 描述的用于适配探测装置阈值的方法也是这种情况。
但已知装置和所描述的方法的目的在于，扩展的探测功能也可以用在 动态环境中，在该环境中声学噪声水平(例如由于旁边驶过的二冲程摩托 车)、风噪声和/或所谓颤噪噪声能够快速改变。颤噪噪声取决于发动机负载 或者发动机转速或者其它的车辆振动。
发明内容
根据本发明，提出一种车辆的探测装置，该探测装置具有用于发送和 接收信号的功能单元，其中，该功能单元至少具有一个第一和一个另外的 功能元件，所述功能元件的信号输入被比较以确定联合的信号出现，并且， 当在所述功能元件之一上不出现信号时，该功能元件的发送/接收区域按照 要探测的道路地面的配置这样进行使得相应的功能元件在能运转的情况 下被强制调整得用于接收信号反射。
4根据本发明的探测装置提供的优点是，能够检査每个单个功能元件、尤 其是传感器的运行准备以及功能性。在此，功能单元至少具有一个第一功 能元件以及一个另外的功能元件，它们的信号输入被比较以确定联合的信 号出现，当在这些功能元件之一上不出现信号时，将该功能元件的发送/接 收区域按照要探测的道路地面这样配置使得相应的功能元件在能运行的 情况下t强制调整用于接收信号反射。只要道路地面的信号反射或者说回 波还没有被所配置的功能元件探测到，则由此推断相应的功能元件根本 不再能识别或者感测目标并且因此表明处于"丧失功能"或者"失明"状 态。
因此，通过这种情形能够借助功能测试来识别不能运行的传感器。尤其 可以本解决方案来区别以下状况出现"传感失明"或者仅是在该功能元 件的感测范围内不存在物体。因此，在故障情况下可实现探测装置的自动 化自关断或者向车辆驾驶员发出信息。车辆驾驶员则能够在不同选项之间 选择，例如包括手动清洁、手动关断探测装置或者访问最近的客服。本发 明的探测方法也是类似情况。
本发明的一个有利构造方式规定，对于要检査的功能单元，仅对发送/ 接收区裤的部分区域进行配置，从而即使在自测试期间也能够探测车辆环 境中的物体、障碍、人等。换句话说，在检查循环期间也保持探测装置的 探测功能。
在本发明的另一有利构造方式中规定，借助振幅适配来进行发送/接收 区域的配置。在此，将要测试的功能元件、尤其是传感器的振幅阈值这样 重新配置使得不再消隐地面回波。
根据本发明的一个优选构造方式规定，缺少接收信号时生成故障信号。 借助故障信号例如能够启动重新检查相关功能元件、安排探测装置关断或 者还向车辆驾驶员发出信息，据此能够按照试验过的模式进行行动。
根据本发明的另一个优选构造方式规定，借助控制器、尤其是微控制器 进行功能的实施。在此，控制器承担要进行的过程的控制和/或调节，这包 括功能元件的自测试。该控制器或者可以或者作为单独部件使用，或者构 造为已存在的控制器的整体组成部分。
根据本发明，还提出一种探测方法，在该探测方法中设置车辆的探测装 置，该探测装置具有用于发送和接收信号的功能单元，其中，所述功能单元至少具有一个第一和一个另外的功能元件，将所述功能元件的信号输入
进行比较以确定联合的信号出现，并且，当在所述功能元件之一上不出现 信号时，将该功能元件的发送/接收区域按照要探测的道路地面这样配置 使得相应的功能元件在能运转的情况下被强制调整用于接收信号反射。 本发明装置的优点类似地也适用于本发明方法。
下面结合附图中描述的实施例详细阐述本发明及其有利构型，但不因此 而对本发明构成限制，相反，本发明包括在权利要求范围内可实现的所有 的变型、改变和等效方式。附图示出
图1 车辆的示意性剖视图，具有多个功能元件、尤其是传感器作为 探测装置的一部分；
图2 在要检查的功能元件的振幅阈值被标准调整时的第一振幅-测量 距离曲线图3 在振幅阈值被调整用于感测地面回波时的另一振幅-测量距离曲 线图；以及
图,4 在振幅阈值被组合调整用于探测地面回波和用于感测环境物体 时的最后的振幅-测量距离曲线图。
具体实施例方式
图1示出车辆11的探测装置10，该探测装置10具有用于发送和接收 信号的功能单元12。在本实施例中，功能单元12具有四个功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2。功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2构造为传感器，尤其是 超声波传感器。在此两个功能元件13.1; 13.2布置在车辆11的前保险杠15 上，另两个功能元件14.1; 14.2布置在车辆11的后保险杠16上。在这里， 每个单个功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2在保险杠15; 16上的布置这样
实施使得能够覆盖最大的感测范围。
超声波传感器13.1; 13.2; 14.1; 14.2基于这样的功能原理在该功能
原理中，声音在空间中作为纵波传播，环境空气用作声波的介质。在这种 非均匀的介质中，传播速度与密度并从而与地点有关。在密度变化的位置 处，声波还部分地被反射。在单轴观察这些过程时，通过每个密度变化向超声波源反射一个回波，该回波又可以被作为信号捕获和求值。超声波传 感器13.1; 13.2; 14.1; 14.2利用该效果工作。通过被激励的薄膜，将例如 通过压电式驱动器产生的超声波信号发射到位于两个介质之间的任意成形 的分界面上并接着再捕获该超声波信号。在介质密度已知的情况下，该信 号的发射和接收之间的时间差说明分界面和对应传感器13.1; 13.2; 14.1;
14.2之间的距离。由此能够进行沿着声传播方向的长度测量。在此，超声 波传感器13.1; 13.2; 14.1; 14.2构造为发送器并同时构造为接收器，因而
具有传感器的特性或者致动器的特性。
探测装置10的功能单元12除了包括功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2、 尤其是SVA-传感器(Side View Assist-Sensor，侧视辅助传感器)之外还 包括SVA-控制器17 (Side View Assist - Engine Control Unit,侧视辅助控制 器)，该控制器通过控制和/或数据线路18与传感器处于交换数据的作用连 接中。控制器17还通过相应的线路20将所谓人机接口 19(Human-MaChine-Interface)引入控制调节过程。此外控制器17借助总线系统21、尤其是所 谓低速CAN总线(Low-Speed-CAN-Bus)将信息和数据接收并例如发送给 车辆11的上级控制器。在这里，前面提到的SVA技术代表在泊车和驶出车 位时、在车辆绕行时、以及在交通状况拥挤时向驾驶员提供支持的辅助系 统。该探测装置10尤其用于监视所谓"死角"。
CAN总线(Controller Area Network,控制器局域网)属于现场总线。 它是异步串行总线系统，该总线系统被用于在车内连接控制器。CAN总线 按照CSMA/CR (Carrier Sense Multiple Access/Collision Resolution,载波侦 听多路访问/冲突检测)方法工作。在此，总线访问中的冲突通过仲裁或者 比特仲裁来避免。数据是NRZ-L编码的(Non Return to Zero,非归零)。此 外，为数据安全而使用了循环冗余校验(CRC)。为了总线用户的连续同步 而使用比特填充(BitStuffing)。总线21或者用铜导线构成，或者通过玻璃 纤维构成。CAN总线按照所谓多主机原理工作，其中，多个有同等权利的 控制器(即总线用户)通过拓扑布局相互连接。数据的传输这样进行使 得数据比特视状态不同而优势地(dominant)或者劣势地(rezessiv)作用 于总线^路上。在此，优势的数据比特改写劣势的数据比特。高速总线和 低速总线在CAN总线构建上不同。对于高速总线，最大数据传输率为1 Mbit/s，而对于低速总线，数据传输率仅可达到125 kbit/s。"死角"在平面后视镜情况下出现在车辆11左后侧旁和右后侧旁车辆驾 驶员的视野之外。如果车辆ll被另一交通参与者超越，则被超越的车辆ll 的驾驶员在一定时间内不能觉察该交通参与者，他应当越过其左肩观察。 虽然在德国的道路交通规则里规定了越肩观察，但该谨慎行为经常不被做。 尤其在^道时、超车过程中、转弯时或者是在驶入和到达时，可以帮助更 好地掌握周围环境。所述探测装置10在这方面对驾驶员提供技术支持监 视车辆ll左手和右手的"死角"区域。如果另一车辆位于这些区域中，则 系统通过视觉的和/或听觉的信号警告驾驶员。但如果该另一车辆与车辆11 在相同的行驶方向上运动，则不能指示迎面而来的车辆。原则上针对接近 车辆ll的物体发出警告。可选的是，监视范围或者观察范围的大小能够与 车辆11的自身速度相关地调节。在此，针对相对于车辆11仅轻微移动的 物体的指示和/或警告基于传感器的环境感测进行，例如借助超声波传感器 13.1; 13.2; 14.1; 14.2,在车辆11前进时从一定速度起进行。
为了能够进行这种环境探测，必要的是，借助功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2或者说传感器感测物体并且借助算法正确求得对应物体到车辆11之间
的距离，为此例如使用具有大有效范围以及具有高灵敏度的超声波传感器
(uss)，从而能够测量来自正在接近的物体或车辆的信号反射或者信号回
波。在此，传感器13.1; 13.2; 14.1; 14.2这样配置使得在行驶期间出现 的由道路地面引起的回波通过对应传感器的所调整的振幅阈值来消隐。如 果功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2被污垢、泥、雪、冰等覆盖，则传感器 不再能够接收要感测的、由物体反射的回波，从而在此称为所谓"传感器 失明"。
在前述情况下如此实现补救，即，对功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2 的给定的信号输入进行比较以确定联合的信号出现。换句话说，对由测量 传感器13.1; 13.2; 14.1; 14.2提供的信息进行连续的比较，其中，重点尤 其是前面的传感器的信息与后面的传感器的信息的对比。在此，如果传感 器13.1; 13.2; 14.1; 14.2之一在预给定的时间段上与其它传感器13.1; 13.2;
14.1; 14.2不同不再提供距离测量数据，则仅将该相应传感器的一个确定发
射/接收区域这样调整使得来自道路地面的反射必须被探测。因此，当功 能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2之一上的信号不出现时，将发射/接收区域按 照要感测的道路地面如此配置使得相应的功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2在能运转的情况下强制性地被调整用于接收信号反射。因此，利用这种情 况能够借助功能测试识别出不能运转的传感器。尤其可以借助本解决方案 来区别这些状况出现传感失明或者仅是对应的功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2的感测范围内不存在物体。
该探测装置IO和随之而来的用于监视环境的系统、尤其是驾驶员辅助 系统为此设计 一旦有物体位于车辆"死角"内，警告车辆驾驶员。但不 希望的是，无例外地并且在任何情况下都向驾驶员通报接近的物体，因为 这会导致大量警告并因此最后导致对驾驶员的过度刺激。例如该系统在车 辆沿护栏行驶时会发出持续警告，因此必须局限于重要的物体。在此通过 使用功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2或者传感器来过滤不应感测的物体。
如果考察在车辆上安置在右后部的、相对于车辆纵轴线具有45。感测角的传 感器14.1，则能够识别位于车辆右侧的"死角"中的物体。安置在车辆同 一侧的前部传感器13.1经过一可预定的时间和所走过的行驶距离确认物 体，例如护栏和/或迎面来的车辆，与功能单元12相^^作，从而抑制与此相 关的警告。
因此，为了可靠地监视"死角"，要保证前部传感器13.1; 13.2以及后 部传感器14.1; 14.2的全部功能能力。如果一个或者多个传感器例如由于 结冰、雪覆盖、石头击打等而不有功能，则系统必须识别出这种状况，以 便能够釆取适当的应对或者措施。例如能够采取通知驾驶员、关断系统等 作为措施。为了识别传感器功能故障，可以利用前部传感器13.1; 13.2和 后部传感器14.1; 14.2中的物体式样相关。
在此，经过车辆11旁边的另一车辆很可能产生可归类的式样。按照第 一式样，对向行驶和相应的汽车被车辆11超越，在该式样的情况下，首先 在左前传感器13.2中、紧接着在左后传感器14.2中探测到这些交通参与者。 反之，超越车辆11的交通参与者首先在左后传感器14.2中、随后在左前传 感器14.1中被探测。在明显较少的情况下也可能发生另一车辆在其落后 或者加速之前相对于车辆11以大致相同的间距并以近似相同的速度运动。 仅在这^情况下物体才仅在至少一个前部传感器13.1; 13.2中或者仅在至 少一个后部传感器14.1; 14.2中被探测到。
为了监视传感器13.1; 13,2; 14.1; 14.2的功能可以利用最先提到的两 种情况的高的概率。只要在前部传感器13.1; 13.2或者后部传感器14.1;14.2中探测到物体，就可以认为所有传感器功能正常。但如果重复地仅在 某个前部传感器13.1; 13.2中或者仅在某个后部传感器14.1; 14.2中感测 到物体，而没有在相对应的传感器中探测到物体，则传感器故障的概率显 著提高。
除了前传感器和车尾传感器13.1; 13.2; 14.1; 14.2的相关外车辆11
的速度也对传感器故障概率有影响。在速度非常稳定的情况下，另一车辆 均匀随行的概率提高。车辆ll的剧烈变化的速度又减小了所述概率。车辆
11的非常低的速度意味着城市交通。此时，仅在前传感器13.1; 13.2中或 仅在车尾传感器14.1; 14.2中出现物体的可能性很小，因为静止的物体和
其它交通参与者具有一定持续性地位于车辆ll的前面和后面。很高的速度 意味着高速公路行驶。此时物体仅在车辆11的前面或者后面存在的概率也 很小。因为通常从一定速度起物体例如卡车被超越，例如车辆ll本身被其
它交通参与者超越，因此在所有传感器13.1; 13.2; 14.1; 14.2功能正常的
情况下应该规律地接收回波，尤其是超声回波。
如果传感器故障的概率超过一定值，则这样重新配置相关的或者说可能
"失明"'的传感器的振幅阈值22:使得它现在不再能消隐地面回波。在这种
情况下运行正常的传感器反馈地面回波。但"失明"的传感器还探测不到 回波，以此确认功能故障并且能够采取相应的措施。
在最简单的情况下，根据图3这样调整振幅阈值22:使得不会再有地
面回波被过滤。但这导致，相应的传感器在测试阶段期间不再能探测道路
地面之外的其它物体。 一种最优化的方法可由此得到仅在该传感器的一
个小的测量范围内、优选在较大距离的测量范围内，根据图4降低振幅阈 值22。由此还能够探测近区域内的重要物体，而来自传感器的远区域的地
面回波可被用来探测失明。由此，相应传感器的探测有效范围尽管在失明 探测期间受到限制，但与最先描述的实施方式相比没有被完全抑制。
根据图2在曲线图中示出振幅阈值22的标准调整，该振幅阚值22移植 到地面回波23的上方。在纵坐标上绘出振幅大小，而在横坐标上绘出测量 距离。^图3中，相应传感器的振幅阈值22明显降低，以便能够探测地面 回波23。图4示出振幅阈值22的改进的调整，用于探测地面回波23，同 时感测传感器的该探测范围内的物体。根据图3和图4的两个曲线图中各 自的垂直轴和各自的水平轴相应于图2中的轴。总之，给出了车辆11的探测装置10,该探测装置10具有用于发送和 接收信号的功能单元12，该功能单元12具有至少两个功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2。对由测量功能元件13.1; 13.2; 14.1; 14.2感测的信号进行连
续的、周期性的、或者抽样式的比较。当这些功能元件之一的信号中断时，
这样进行其发送/接收区域针对要探测的道路地面的调整或者说参数化使
得重要的功能元件在能运行的情况下被强制调整用于接收通过道路地面的 信号反射。因此，通过来自测量传感器的信号的相关实现失明探测。此外， 相应的方法用于检査车辆运行期间超声波传感器的功能能力。
权利要求
1. 车辆(11)的探测装置(10)，该探测装置具有用于发送和接收信号的功能单元(12)，其特征在于，该功能单元(12)至少具有一个第一和一个另外的功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)，所述功能元件的信号输入被比较以确定联合的信号出现，并且，当在所述功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)之一上不出现信号时，该功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)的发送/接收区域按照要探测的道路地面的配置这样进行使得相应的功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)在能运转的情况下被强制调整得用于接收信号反射。
2. 根据权利要求1所述的探测装置(10)，其特征在于，对于所述相 应的功能元件(13.1; 13.2; 14.1; 14.2)，仅发生对发送/接收区域的一个部分区域的配置。
3. 根据前述权利要求之一所述的探测装置(10)，其特征在于，所述发送/接收区域的配置借助振幅适配进行。
4. 根据前述权利要求之一所述的探测装置(10)，其特征在于，由于缺少接收信号而发生故障信号的生成。
5. 根据前述权利要求之一所述的探测装置(10)，其特征在于，所述 功能的实施借助控制器(17)、尤其是微控制器进行。
6. 探测方法，在该探测方法中设置车辆(11)的探测装置(10)，该 探测装置具有用于发送和接收信号的功能单元(12),其特征在于，所述功能单元'(12)至少具有一个第一和一个另外的功能元件(13.1; 13.2; 14.1;14.2)，将所述功能元件的信号输入进行比较以确定联合的信号出现，并且， 当在所述功能元件(13.1; 13.2; 14.1; 14.2)之一上不出现信号时，将该 功能元件(13.1; 13.2; 14.1; 14.2)的发送/接收区域按照要探测的道路地面这样配置使得相应的功能元件(13.1; 13.2; 14.1; 14.2)在能运转的 情况下被强制调整用于接收信号反射。
7. 根据权利要求6所述的探测方法，其特征在于，对于所述相应的功能元件(13.1; 13.2; 14.1; 14.2)，仅对发送/接收区域的一个部分区域进行配置。
8. 根据权利要求6或7所述的探测方法，其特征在于，对所述发送/接收区域或者其部分区域借助振幅适配进行配置。
9. 根据权利要求6至8之一所述的探测方法，其特征在于，由于缺少 接收信号而生成故障信号。
10. 根据权利要求6至9之一所述的探测方法，其特征在于，借助控 制器(17)、尤其是微控制器实施所述功能。
全文摘要
本发明涉及车辆(11)的探测装置(10)，该探测装置具有用于发送和接收信号的功能单元(12)。建议，该功能单元(12)至少具有一个第一和一个另外的功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)，所述功能元件的信号输入被比较以确定联合的信号出现，并且，当在所述功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)之一上不出现信号时，将该功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)的发送/接收区域按照要探测的道路地面这样配置使得该相应的功能元件(13.1；13.2；14.1；14.2)在能运转的情况下被强制调整得用于接收信号反射。本发明还涉及一种相应的方法。
文档编号G01S7/52GK101545975SQ20091013879
公开日2009年9月30日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月16日
发明者U·克莱, W-C·李 申请人:罗伯特·博世有限公司