初始化包括多个超声波传感器的超声波监控系统的方法和包括多个超声波传感器的超声波监控系统与流程

1.本发明涉及一种用于初始化车辆的超声波监控系统的方法，该超声波监控系统包括布置成级联的多个超声波传感器，其中超声波传感器包括用于连接到dc供电线路的电源电压连接器、用于连接到地的接地连接器、用于连接到通信线路的第一段的输入通信线路连接器，特别是用于在初始化期间监控信号的接收，以及连接到通信线路的第二段的输出通信线路连接器，特别是用于在初始化期间传输信号，以及用于互连输入通信线路连接器和输出通信线路连接器的连接单元。
2.本发明还涉及一种用于车辆的超声波监控系统，其包括布置成级联的多个超声波传感器，其中多个超声波传感器中的每一个包括用于连接到dc供电线路的电源电压连接器、用于连接到地的接地连接器、用于连接到通信线路的第一段的输入通信线路连接器，特别是用于在初始化期间监控信号的接收，用于连接到通信线路的第二段的输出通信线路连接器，特别是用于在初始化期间传输信号，以及用于互连输入通信线路连接器和输出通信线路连接器的连接单元，其中超声波监控系统适于执行上述方法。


背景技术：

3.超声波传感器广泛应用于最新技术的车辆中。超声波传感器将超声波脉冲发射到车辆的环境中，并接收来自周围任何种类的物体的发射脉冲的反射。反射被处理，以便确定到这些物体的距离，或者甚至关于车辆周围的进一步信息。
4.超声波监控系统包括多个超声波传感器，这些传感器例如沿着车辆的前侧或后侧布置。因此，超声波监控系统可以例如用于采用停车辅助功能。在停车辅助的情况下，根据到周围物体的距离产生输出。
5.为了提供该输出，超声波监控系统可以包括中央处理单元，该中央处理单元连接到每个超声波传感器并接收关于周围物体的传感器信息。传感器信息可以包括原始数据，例如关于由超声波传感器发射的超声波脉冲的反射的数据。替代地，传感器信息包括基于原始数据的处理的信息，例如关于每个超声波传感器的范围内的最近物体的信息。该传感器信息通常被处理以产生输出。该输出可以是视觉输出，例如显示在车辆的屏幕上，和/或声学输出，例如声脉冲，特别是不同频率的声脉冲，其使用例如车辆的扬声器或扬声器系统产生。
6.在任一种情况下，超声波传感器的正确设置及其与处理装置的连接都很重要。这对超声波传感器的安装，例如超声波传感器与处理装置的正确物理连接和/或超声波传感器与处理装置的正确逻辑分配带来了很大的影响。当超声波传感器通过由多个装置使用的通信总线连接到处理设备时，正确逻辑分配尤其重要。这种总线可以是超声波监控系统专用的，使得该总线仅由相应的超声波传感器使用，或者它可以是通用总线，该通用总线也由独立于超声波监控系统的车辆的其他装置使用。


技术实现要素：

7.本发明的一个目的是提供一种用于初始化包括级联布置的多个超声波传感器的车辆的超声波监控系统的方法，以及采用这种方法的超声波监控系统，这使得能够在超声波监控系统中简单地安装超声波传感器，并且能够简单地形成采用多个超声波传感器的超声波监控系统。
8.这个目的通过独立权利要求来实现。从属权利要求中给出了有利的实施例。
9.具体而言，本发明提供了一种用于初始化包括级联布置的多个超声波传感器的车辆的超声波监控系统的方法，其中超声波传感器包括用于连接到dc供电线路的电源电压连接器、用于连接到地的接地连接器、连接到通信线路的第一段的输入通信线路连接器，特别是用于在初始化期间监控信号的接收，以及连接到通信线路的第二段的输出通信线路连接器，特别是用于在初始化期间传输信号，以及用于互连输入通信线路连接器和输出通信线路连接器的连接单元，所述方法包括以下步骤：将作为主传感器的初始化信号提供给超声波传感器级联的第一超声波传感器，执行超声波传感器级联的第一超声波传感器作为主传感器的初始化，基于来自被初始化为主传感器的超声波传感器的初始化消息，执行超声波传感器级联的在后超声波传感器作为从传感器的初始化，其中，连接单元将被初始化为从传感器的各个超声波传感器的输入通信线路连接器和输出通信线路连接器互连，验证超声波传感器级联的各个在后超声波传感器是否是超声波传感器级联的最后的超声波传感器，重复执行上述步骤：执行超声波传感器级联的在后超声波传感器作为从传感器的初始化，并且验证超声波传感器级联的各个在后超声波传感器是否是超声波传感器级联的最后的超声波传感器，直到在后超声波传感器是超声波传感器级联的最后的超声波传感器。
10.本发明还提供了一种用于车辆的超声波监控系统，包括级联布置的多个超声波传感器，其中，多个超声波传感器中的每一个包括用于连接到dc供电线路的电源电压连接器、用于连接到地的接地连接器、连接到通信线路的第一段的输入通信线路连接器，特别是用于在初始化期间监控信号的接收，连接到通信线路的第二段的输出通信线路连接器，特别是用于在初始化期间传输信号，以及用于互连输入通信线路连接器和输出通信线路连接器的连接单元，其中超声波监控系统适于执行上述方法。
11.本发明的基本思想是基于将一个超声波传感器作为主传感器的初始化，执行超声波监控系统的所有超声波传感器的简单初始化，作为主传感器的超声波传感器然后将级联的所有在后超声波传感器初始化为从传感器。这为超声波监控系统提供了高度的自主性和灵活性。不需要给超声波监控系统提供给定数量的超声波传感器，因为初始化可以独立于超声波传感器的数量来处理超声波传感器级联的超声波传感器。此外，不需要给特定的超声波传感器分配位置。该分配隐含地由在初始化期间确定的超声波传感器在级联中的位置给出。由于主传感器以相同的方式启动在后超声波传感器作为从传感器的初始化，所以整个方法可以容易地执行。由于被初始化为从传感器的每个超声波传感器仅作为各自初始化的一部分而互连其输入通信线路连接器和其输出通信线路连接器，因此保证了只有相应的在后超声波传感器，即下一个被初始化为从传感器的超声波传感器，接收初始化消息并执行初始化。因此，即使在该方法开始时超声波传感器没有被初始化，也可以可靠地执行整个超声波监控系统的初始化。此外，由于每个超声波传感器被单独供电，所以提供了超声波监控系统的高设计自由度，从而例如任何期望数量的超声波传感器可以被组合在超声波监控
系统中。电源处理独立于作为主传感器或从传感器的初始化。
12.优选地，超声波监控系统的超声波传感器功能相同。因此，仅根据初始化，每个超声波传感器可以充当主传感器或从传感器。每个超声波传感器可以用在超声波传感器级联中的任何位置。表述“功能相同”指的是具有相同硬件和软件设计的超声波传感器。然而，这包括具有例如不同软件版本但提供相同功能的超声波传感器的情况。
13.为了形成超声波传感器的级联，每个超声波传感器的输出通信线路连接器经由通信线路的一段连接到在后的超声波传感器以形成级联。
14.超声波监控系统受益于超声波传感器的这种设计，因为它易于维护和修理。在超声波监控系统的一个超声波传感器失效的情况下，可以使用单一种类的超声波传感器来替换超声波传感器中的任何一个。因此，不需要存储不同类型的超声波传感器，并且可以以最小的成本提供每个超声波传感器。一旦执行了初始化，超声波监控系统包括一个被初始化为主传感器的超声波传感器和至少一个被初始化为主传感器的超声波传感器，使得超声波监控系统在车辆中的使用方面提供完全的自主性。此外，由于不需要额外的处理装置，超声波监控系统的成本相当低。此外，不需要高成本地集成到车辆的其他电子系统中。此外，超声波监控系统是高度灵活的，因为每个超声波传感器自己供电。
15.车辆中可以使用任意数量的超声波监控系统。因此，一个超声波监控系统可以设置有位于车辆前侧的超声波传感器，和/或一个超声波监控系统可以设置有位于车辆后侧的超声波传感器，特别是集成到车辆的相应前和/或后保险杠中。因此，超声波监控系统可以例如用于采用停车辅助功能。在停车辅助的情况下，根据到周围物体的距离产生输出。
16.每个超声波传感器执行超声波测量以确定关于车辆周围的环境信息。超声波传感器向车辆的环境发射超声波脉冲或超声波脉冲序列，并接收这些超声波脉冲从周围任何种类的物体的反射。反射被处理，以便确定到这些物体的距离，或者甚至关于车辆周围的进一步信息。
17.超声波监控系统的超声波传感器以级联布置。这种级联在本领域中也称为菊花链。每个超声波传感器根据其在级联中的位置连接到一个在前的超声波传感器和/或一个在后的超声波传感器。
18.电源电压连接器将相应的超声波传感器连接到dc供电线路。dc供电线路可以提供永久的dc供电，例如，当车辆启动时，dc供电线路提供dc电力，或者dc供电线路可以仅在要使用超声波监控系统时提供dc电力。在后一种情况下，超声波监控系统通常是断电的，并且在使用时通电。dc供电线路可以例如车辆电池的电压电平供电，该电压电平通常为12v、24v或48v。将来，也可以使用更高的电池电压电平，例如高达96v的电压。
19.接地连接器将超声波传感器连接到地，优选地是车辆的公共地。因此，可以用dc供电线路的单根线实现供电。接地通常由例如车辆底盘提供，而不需要布线。
20.输入通信线路连接器和输出通信线路连接器可以是单线连接器，这在单线通信线路的情况下是足够的。在其他情况下，输入通信线路连接器和输出通信线路连接器可以是多线连接器。
21.通信线路的第一段是方向朝向初始化为主传感器的超声波传感器的通信线路的一部分。通信线路的第二段是方向远离初始化为主传感器的超声波传感器的通信线路的一部分。关于特定超声波传感器的通信线路的第二段对应于在后的超声波传感器的通信线路
的第一段。因此，如果没有被触发以执行作为主传感器的初始化，则超声波传感器可以简单地等待在输入通信线路连接器处接收初始化消息。
22.用于互连输入通信线路连接器和输出通信线路连接器的连接单元可以是例如一种开关，其闭合以在超声波传感器内部互连输入通信线路连接器和输出通信线路连接器。然而，连接单元优选包括一对代码转换器。一个代码转换器连接到输入通信线路连接器，一个代码转换器连接到输出通信线路连接器。每个代码转换器解码在各自的连接器处接收的消息，并编码要经由各自的连接器发送的消息。当两个代码转换器之间的互连被激活时，两个代码转换器之间的通信被启用。超声波传感器内部的输入通信线路连接器和输出通信线路连接器的互连建立了超声波监控系统的通信线路。
23.输入通信线路连接器和输出通信线路连接器分别是用于超声波传感器与在前或在后的超声波传感器的双向通信的连接器。然而，在超声波监控系统的操作期间，在从主传感器向下沿着超声波传感器的级联的方向上执行通信就足够了。
24.初始化信号可以是任何种类的合适信号，以启动被初始化为主传感器的相应超声波传感器的初始化。除了初始化信号本身，不需要更多的信息。初始化信号可以在各个超声波传感器的任何输入连接器处接收，包括适合于输入和输出的连接器，即双向连接器。初始化信号可以是逻辑电压电平或根据用于通信线路上通信的编码标准编码的初始化消息。
25.被初始化为级联的主传感器的超声波传感器执行超声波监控系统的管理任务。这使得超声波监控系统的所有超声波传感器能够可靠地共同运行。此外，主传感器可以从另外的超声波传感器，即从被初始化为从传感器的超声波传感器接收传感器信息，并处理传感器信息。传感器信息可以包括原始数据，例如关于由超声波传感器发射的超声波脉冲的反射的数据。替代地，传感器信息包括基于各个超声波传感器对原始数据的处理的信息，例如关于各个超声波传感器范围内的最近物体的信息。被初始化为主传感器的超声波传感器也可以经由通信线路，特别是经由输出通信线路连接器，传输对应于传感器输入的传感器信息。
26.被初始化为从传感器的超声波传感器经由通信线路传输对应于各个传感器输入的传感器信息。各个传感器信息作为根据用于在通信线路上通信的编码标准编码的消息被传输。来自被初始化为从传感器的超声波传感器的传感器信息可以经由输入通信线路连接器或者经由输出通信线路连接器传输。通常，传感器信息在下游方向上从超声波传感器级联的第一个超声波传感器向级联的最后的超声波传感器传输。
27.超声波监控系统的超声波传感器可以包括至少一个附加连接器，特别是作为通用输入和/或输出连接器。附加连接器通常可以是任何类型的输入和/或输出连接器。因此，超声波传感器可以接收和/或发送另外的信息或信号。该附加连接器可以提供和/或接收逻辑电压电平，例如以指示活动。附加连接器可以被不同地配置，例如关于颤动，这在开关连接到作为输入连接器的附加连接器的情况下是相关的。通用输入和/或输出连接器使得超声波传感器与少量附加连接器的连接具有高度的自由度。特别地，超声波传感器，更特别地，被初始化为主传感器的超声波传感器，可以经由附加连接器接收相应的初始化信号。因此，超声波传感器适于在经由至少一个附加连接器之一接收到初始化信号时执行作为主传感器的初始化。因此，输入通信线路连接器，特别是初始化为主传感器的超声波传感器的输入通信线路连接器，可以不被使用，使得各个超声波传感器可以在其输入通信线路连接器处
连接到监督控制装置。
28.超声波监控系统优选地被提供来根据lin(本地互连网络)标准经由通信线路执行通信。因此，超声波传感器的输入通信线路连接器和输出通信线路连接器被提供为lin总线连接器，用于连接到作为通信线路的lin总线。lin(本地互联网络)是串行网络协议，用于车辆部件之间的通信。这是一个简单的协议，很容易实现。lin可以用单线来实现。
29.根据本发明的修改实施例，将作为主传感器的初始化信号提供给超声波传感器级联的第一超声波传感器包括将来自监督控制装置的初始化信号提供给第一超声波传感器的输入通信线路连接器。来自监督控制装置(例如lin节点)的初始化信号可以是简单的电压电平或从监督控制装置发送的初始化消息。监督控制装置例如在通电时向级联的第一超声波传感器传输初始化信号，该第一超声波传感器成为主传感器。被初始化为主传感器的超声波传感器然后经由连接线路开始将另外的超声波传感器初始化为从传感器。
30.根据本发明的修改实施例，将作为主传感器的初始化信号提供给超声波传感器级联的第一超声波传感器包括在第一超声波传感器的输入连接器处，特别是在第一超声波传感器的输入通信线路连接器处，将初始化信号作为逻辑电压电平提供。作为初始化信号的逻辑电压电平优选为高电压电平。这是一种非常简单的方式来启动作为主传感器初始化的相应超声波传感器的初始化。当超声波监控系统是独立的超声波监控系统时，即当超声波传感器的级联没有连接到lin节点时，这尤其重要。在这种情况下，可以容易地例如从车辆的电源电压提供逻辑电压电平。逻辑电压电平通常可以被提供给适于检测逻辑电压电平的超声波传感器的任何合适的连接器，例如输入通信线路连接器或通用输入和/或输出连接器。
31.优选地，超声波监控系统包括开关装置，特别是当将车辆置于倒车驾驶模式时操作的倒挡开关装置和/或用户操作的开关装置。在任一情况下，开关装置连接在dc供电线路和超声波传感器级联的第一超声波传感器的输入连接器之间。因此，被初始化为主传感器的超声波传感器接收dc供电线路的电压电平作为初始化信号。开关装置可以耦合到车辆的行驶方向，从而例如当车辆处于倒车操作时，超声波监控系统被激活。在具有变速箱的车辆中，开关装置可以耦合到变速箱的操作，即耦合到倒挡的激活。倒挡可以手动或自动激活。当倒挡被手动激活时，优选地，相应的输入连接器可以处理长触点弹跳(long contact bounce)。替代地或附加地，用户操作的开关装置可以提供dc供电线路的电压电平作为初始化信号，使得超声波监控系统根据车辆用户的需要被激活，例如独立于倒挡的激活。用户操作的开关装置通常需要相应的输入连接器能够处理比耦合到倒挡的手动激活的开关装置更短的触点弹跳。触点弹跳，也称为颤动，是机械开关的常见问题，它是由界面处的电接触电阻(ecr)现象引起的。开关触点通常由弹性金属制成。当触点撞击在一起时，它们的动量和弹性共同作用，使它们在稳定接触之前弹开一次或多次。结果是产生快速脉冲电流，而不是从零到全电流的清晰转换。
32.根据本发明的修改实施例，基于来自被初始化为主传感器的超声波传感器的初始化消息，执行超声波传感器级联的在后超声波传感器的作为从传感器的初始化的步骤包括以下步骤：将初始化消息从被初始化为主传感器的超声波传感器的输出通信线路连接器传输到超声波传感器级联的各个在后超声波传感器的输入通信线路连接器，以及将初始化响应从超声波传感器级联的各个在后超声波传感器的输入通信线路连接器传输到被初始化
为主传感器的超声波传感器的输出通信线路连接器。因此，作为从传感器的超声波传感器的初始化是基于超声波传感器之间的双向通信。这使得能够可靠地初始化所有的超声波传感器，从而初始化整个超声波监控系统。
33.根据本发明的修改实施例，该方法包括额外的步骤：将预设地址分配给超声波传感器级联的每个超声波传感器，特别是在超声波传感器级联的超声波传感器通电时，并且基于来自被初始化为主传感器的超声波传感器的初始化消息，执行超声波传感器级联的在后超声波传感器作为从传感器的初始化，包括将唯一地址分配给超声波传感器级联的各个在后超声波传感器。预设地址可以在各个超声波传感器通电期间配置，例如默认地址。该地址可以是为尚未初始化的超声波传感器保留的地址。因此，具有该地址的每个超声波传感器知道它必须等待初始化，或者作为主传感器或者作为从传感器。该唯一地址可以在初始化期间提供给各个在后超声波传感器。初始化为主传感器的超声波传感器可以将预设地址保持为主传感器地址。替代地，也将唯一的地址分配给被初始化为主传感器的超声波传感器。
34.根据本发明的修改实施例，将唯一地址分配给超声波传感器级联的各个在后超声波传感器的步骤包括将唯一地址从被初始化为主传感器的超声波传感器传输到超声波传感器级联的各个在后超声波传感器。因此，被初始化为主传感器的超声波传感器对被初始化为从传感器的超声波传感器的唯一地址的分配进行完全控制。该唯一地址可以已经与初始化消息一起分配，或者随后在另一个消息中分配。
35.根据本发明的修改实施例，向超声波传感器级联的各个在后超声波传感器分配唯一地址的步骤包括在接收到初始化消息时，在超声波传感器级联的各个在后超声波传感器内分配地址。因此，被初始化为从传感器的每个超声波传感器基于各自的初始化消息定义其唯一的地址。该唯一地址可以是取自足够大的地址空间的随机地址。替代地，每个超声波传感器已经配备有唯一的地址，并使用该地址。此外，唯一地址可以从包括在初始化消息中的任何信息中导出。此外，唯一地址可以由初始化为主传感器的超声波传感器针对可能的冲突进行验证。
36.根据本发明的修改实施例，将作为从传感器的初始化消息从被初始化为主传感器的超声波传感器的输出通信线路连接器传送到超声波传感器级联的各个在后超声波传感器的输入通信线路连接器包括：将作为从传感器的初始化消息通过超声波传感器级联的至少一个已经被初始化为从传感器的超声波传感器传递，并且将初始化响应从超声波传感器级联的各个在后超声波传感器的输入通信线路连接器传输到主传感器的输出通信线路连接器，其中将初始化响应传递通过超声波传感器级联的至少一个超声波传感器，至少一个超声波传感器已经被初始化为从传感器。因此，在初始化之后，被初始化为从传感器的所有超声波传感器在两个方向上都转发不指向它们的消息，即从输入通信线路连接器到输出通信线路连接器或者从输出通信线路连接器到输入通信线路连接器。这指的是超声波监控系统的初始化和正常运行。
37.根据本发明的修改实施例，验证超声波传感器级联的各个在后超声波传感器是否是超声波传感器级联的最后的超声波传感器包括：验证输出装置与超声波传感器级联的各个在后超声波传感器的连接，特别是验证输出装置与各个在后超声波传感器的输出通信线路连接器的连接。因此，作为其初始化的一部分，各个在后超声波传感器确定与输出装置的
现有连接，使得其可以在初始化响应中将该信息报告给被初始化为主传感器的超声波传感器。在当前被初始化为从传感器的各个在后超声波传感器确定输出装置被连接的情况下，它在其对被初始化为主传感器的超声波传感器的响应中包括该信息。因此，被初始化为主传感器的超声波传感器直接知道没有其他超声波传感器被连接，并停止初始化。输出装置的检测直接指示当前被初始化为从传感器的超声波传感器是超声波传感器级联的最后的超声波传感器。此外，当前被初始化为从传感器的各个在后超声波传感器也知道输出装置的连接，使得它可以使用输出装置而无需进一步配置。可以执行到输出装置的现有连接的确定，例如将测试电压电平施加到相应的输出连接器以验证其阻抗，特别是施加到输出通信线路连接器。如果测试电压电平不变，则相应的输出连接器不再被连接。否则，如果电压电平表现出特征性的电压下降，这可以指示与输出装置的连接。输出装置优选是压电蜂鸣器。
38.根据本发明的修改实施例，验证超声波传感器级联的各个在后超声波传感器是否是超声波传感器级联的最后的超声波传感器包括：对接收关于初始化消息的初始化响应施加超时。因此，被初始化为主传感器的超声波传感器完全控制其它超声波传感器的初始化，从而控制整个超声波监控系统的初始化。当被初始化为主传感器的超声波传感器确定没有其他超声波传感器响应其初始化消息时，假定级联的所有超声波传感器已经被初始化，从而不需要进一步初始化。
39.根据本发明的修改实施例，该方法包括基于超声波传感器级联的被初始化为从传感器的在后超声波传感器的初始化次数，确定连接到被初始化为主传感器的超声波传感器的被初始化为从传感器的超声波传感器的数量的附加步骤。取决于初始化过程的细节，被初始化为主传感器的超声波传感器可以以不同的方式确定该信息。例如，被初始化为主传感器的超声波传感器可以仅仅在在后超声波传感器被初始化为从传感器时对从在后超声波传感器接收到的响应的数量进行计数。然而，也可以执行确定被初始化为从传感器的超声波传感器的数量的其他方式。
40.根据本发明的修改实施例，该方法包括附加步骤：基于连接到被初始化为主传感器的超声波传感器的被初始化为从传感器的超声波传感器的数量，为超声波监控系统的超声波传感器选择合适的测量调度器。由于对于不同的超声波监控系统，超声波传感器的数量可以不同，所以需要设置超声波监控系统的超声波传感器。调度可以指从不同超声波传感器发射超声波脉冲的调度。因此，可以避免相邻超声波传感器的超声波脉冲的干扰。特别地，可以避免相邻超声波传感器的超声波脉冲的反射的干扰。此外，来自不同超声波传感器的超声波脉冲的发射可以被调度以同步多个超声波传感器的共同操作，例如当用一个超声波传感器发射的超声波脉冲的反射将被至少一个相邻的超声波传感器接收和处理时。这使得能够对车辆周围的物体进行更详细的定位。该调度还可以指超声波传感器对通信线路的使用的调度。由于超声波传感器的数量可以不同，该调度使得能够针对超声波监控系统中所有数量和配置的超声波传感器有效地使用通信线路。
41.根据本发明的修改实施例，超声波监控系统包括连接到超声波传感器之一的输出连接器的状态指示器装置，特别是连接到超声波传感器级联的最后的初始化为从传感器的超声波传感器的输出连接器。状态指示器装置可以是简单的照明装置，当超声波监控系统是激活的或者被激活/去激活时，该照明装置被点亮。替代地或附加地，状态指示器装置可
以包括声音输出装置，当超声波监控系统是激活的或者被激活/去激活时，该声音输出装置产生声音。优选地，相应的超声波传感器的通用连接器被用作输出连接器，使得状态指示器装置可以例如经由通用连接器被驱动和供电。
42.根据本发明的修改实施例，超声波监控系统包括输出装置，该输出装置连接到超声波传感器之一的输出连接器，特别是连接到超声波传感器级联的最后的超声波传感器的输出通信线路连接器。因此，输出装置可以直接连接到超声波监控系统的超声波传感器之一。不需要额外的处理来生成关于来自超声波监控系统的超声波传感器的传感器信息的输出，这使得能够将超声波监控系统设置为完全自主的系统。通信线路可以被限制为超声波传感器彼此之间的连接以及超声波传感器与输出装置的连接，从而可以避免与通信线路上的其他设备的交互。没有其他装置连接到通信线路。因此，超声波监控系统可以独立于车辆的其他装置来实现，这降低了由同一通信线路上的多个装置相互操作而引起的问题的风险。
43.因此，超声波传感器级联的最后的超声波传感器可以连接到输出装置，以生成对应于从级联的超声波传感器接收的传感器信息的输出，即，该输出可以基于来自级联中任何在前的超声波传感器的传感器信息生成。输出装置可以是例如声学输出装置，例如扬声器或压电蜂鸣器，其通过相应的超声波传感器在输出通信线路连接器处产生信号脉冲而由相应的超声波传感器直接控制。因此，举例来说，超声波传感器可以包括输出开关，该输出开关可以内部互连输出通信线路连接器，例如经由接地连接器而连接到地或者经由电源电压连接器而连接到dc供电线路，并且输出装置例如压电蜂鸣器可以分别连接到输出通信线路连接器和dc供电线路或地。在这种情况下，最后的超声波传感器可以致动输出开关以产生信号脉冲来操作压电蜂鸣器。然而，在替代或附加实施例中，被初始化为最后的从传感器的超声波传感器可以适于将输出信号传输到车辆的控制装置，以产生例如级联的超声波传感器的传感器信号的视觉输出。在这两种情况下，都不需要额外的连接器。在另一替代实施例中，输出信号经由超声波传感器的不同连接器传输，例如通用输入和/或输出(gpio)。
44.参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐述。实施例中公开的各个特征可以单独或组合地构成本发明的方面。不同实施例的特征可以从一个实施例延续到另一个实施例。
附图说明
45.在附图中：
46.图1示出了根据第一优选实施例的具有四个超声波传感器的一个级联的超声波监控系统的示意图，其中一个超声波传感器被初始化为主传感器(master)，其余的超声波传感器被初始化为从传感器(slaves)，具有用于初始化主传感器的开关装置和作为输出装置的压电蜂鸣器，
47.图2示出了根据第一实施例的具有物理lin驱动器、连接单元和逻辑路由器的图1的超声波监控系统的超声波传感器的示意图，
48.图3示出了根据第二实施例的具有四个超声波传感器的一个级联的超声波监控系统的示意图，其中一个超声波传感器被初始化为主传感器，其余的超声波传感器被初始化为从传感器，由此主传感器被连接到用于初始化主传感器的上级处理单元，并且超声波监
控系统包括作为输出装置的压电蜂鸣器，
49.图4示出了根据第三实施例的具有四个超声波传感器的两个相同级联的超声波监控系统的示意图，四个超声波传感器中一个超声波传感器被初始化为主传感器，其余的超声波传感器被初始化为从传感器，由此每个主传感器被连接到用于初始化主传感器的上级处理单元，并且超声波监控系统对于每个级联包括蜂鸣器作为输出装置，以及
50.图5是描述用于初始化图1、3和4的任何超声波监控系统的方法的流程图。
具体实施方式
51.图1示出了根据第一优选实施例的用于车辆的超声波监控系统1。第一实施例的超声波监控系统1是自主系统，其采用超声波停车辅助系统(upa)。
52.超声波监控系统1包括多个超声波传感器12、14的级联10，它们被提供为功能相同的超声波传感器12、14。这种级联10在本领域中也称为菊花链(daisy chain)。在该实施例中，超声波监控系统1包括四个超声波传感器12、14，在该实施例中，这些超声波传感器例如集成在车辆后侧的保险杠中。因此，第一实施例的超声波监控系统1采用关于车辆后侧的停车辅助功能，以产生关于位于车辆周围的物体的警告。
53.图2中以示例的方式示出了超声波传感器12、14中的一个，图2仅提供了超声波传感器12、14的局部视图。超声波传感器12、14执行超声波测量，以确定关于车辆周围的环境信息。因此，超声波传感器12、14将超声波脉冲发射到车辆的环境中，并接收来自周围不同种类的物体的超声波脉冲的反射。反射被处理，以便确定到这些物体的距离，或者确定关于车辆周围环境的更多信息。该传感器信息被提供用于超声波监控系统1中的进一步处理。
54.每个超声波传感器12、14包括用于连接到dc供电线路18的电源电压连接器16以及用于连接到车辆的地22的接地连接器20。dc供电线路18提供永久的dc供电，例如当车辆启动时，dc供电线路18提供dc电力。dc供电线路18以车辆电池的电压电平供电，该电压电平通常为12v、24v或48v。
55.每个超声波传感器12、14还包括用于连接到通信线路28的第一段26的输入通信线路连接器24和用于连接到通信线路28的第二段32的输出通信线路连接器30。相对于超声波传感器12、14中的一个的通信线路28的第一段26对应于超声波传感器12、14中相应的前一个的通信线路28的第二段32。因此，每个超声波传感器12、14的输出通信线路连接器30经由通信线路28的相应段26、32连接到在后的超声波传感器12、14，以形成级联10。因此，每个超声波传感器12、14根据其在级联10中的位置连接到一个在前的超声波传感器12、14和/或一个在后的超声波传感器12、14。
56.根据第一实施例，输入通信线路连接器24和输出通信线路连接器30被提供为lin总线连接器，用于连接到作为通信线路28的lin总线。lin(本地互联网络)是一种串行网络协议，用于车辆部件之间的通信。这是一个简单的协议，可以用单根线容易地实现。因此，输入通信线路连接器24和输出通信线路连接器30是单线连接器。
57.从图2中还可以看出，每个超声波传感器12、14包括两个物理驱动器34，它们设置在输入通信线路连接器24和输出通信线路连接器30上。物理驱动器34接收并解码通信线路28上的电信号。
58.每个超声波传感器12、14还包括连接单元36，用于将其输入通信线路连接器24与
其输出通信线路连接器30互连，如图2所示。详细地，连接单元36连接到两个物理驱动器34。连接单元36包括一对代码转换器38。一个代码转换器38经由相应的物理驱动器34连接到输入通信线路连接器24，另一个代码转换器38经由相应的物理驱动器34连接到输出通信线路连接器30。每个代码转换器38解码在各自的连接器24、30接收的消息，并编码经由各自的连接器24、30发送的消息。两个代码转换器38经由内部总线连接40连接。逻辑路由器42控制连接单元36的代码转换器38的操作。
59.从图1中还可以看出，超声波监控系统1包括开关装置44，在该实施例中，开关装置44是当车辆处于倒车行驶模式时操作的倒挡开关44。因此，倒挡开关44耦合到齿轮箱的操作，即，耦合到倒挡的启动。倒挡开关44连接在dc供电线路18和输入通信线路连接器24之间。因此，当倒挡开关44闭合时，在超声波传感器12、14的级联10的第一超声波传感器12、14的输入通信线路连接器24处提供dc供电线路18的电压电平。
60.超声波监控系统1还包括连接到超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器14的输出通信线路连接器30的输出装置46，该最后的超声波传感器14被初始化为从传感器，如下所述。在该实施例中，输出装置46是压电蜂鸣器46。压电蜂鸣器46连接到输出通信线路连接器30和dc供电线路18。压电蜂鸣器46由超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器14在输出通信线路连接器30处产生的信号脉冲驱动。因此，超声波传感器12、14包括输出开关58，其可以经由接地连接器20将输出通信线路连接器30内部互连到地22。超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器14致动其输出开关58，以产生信号脉冲，从而经由输出通信线路连接器30操作压电蜂鸣器。
61.取决于各自的初始化，每个超声波传感器12、14可以被用作主传感器或从传感器。因此，超声波传感器12、14可以在级联10中的任何位置独立使用。
62.随后，将另外参考图5描述用于初始化具有超声波传感器12、14的超声波监控系统1的方法。
63.该方法从步骤s100开始，步骤s100指的是在超声波传感器12、14通电时，将预设地址分配给超声波传感器12、14的级联10的每个超声波传感器12、14。该实施例中的预设地址是默认地址，其被保留用于尚未初始化的超声波传感器12、14。因此，具有该地址的每个超声波传感器12、14知道它必须等待初始化，或者作为主传感器或者作为从传感器。
64.步骤s110涉及将作为主传感器的初始化信号提供给超声波传感器12、14的级联10的第一超声波传感器12。根据第一实施例，初始化信号在第一超声波传感器12的输入通信线路连接器24处被提供为逻辑电压电平。作为初始化信号的逻辑电压电平是高电压电平。因此，当车辆要沿向后方向移动时，选择倒挡并且操作倒挡开关44以闭合，使得第一超声波传感器12接收dc供电线路18的逻辑电压电平作为初始化信号，以开始作为主传感器的初始化。
65.当超声波监控系统1是独立的超声波监控系统1时，该初始化信号特别重要。
66.步骤s120涉及执行超声波传感器12、14的级联10的第一超声波传感器12作为主传感器的初始化。被初始化为主传感器的超声波传感器12控制级联10。因此，被初始化为超声波传感器12、14的级联10的主传感器的超声波传感器12执行超声波监控系统1的管理任务，如下面更详细讨论的。根据第一实施例，在超声波传感器12被初始化为主传感器的情况下，连接单元36不互连输入通信线路连接器24和输出通信线路连接器30。此外，被初始化为主
传感器的超声波传感器12可以从另外的超声波传感器14接收传感器信息，即从如下所述被初始化为从传感器的超声波传感器14接收传感器信息，并处理传感器信息。传感器信息可以包括原始数据，例如关于由超声波传感器12、14发射的超声波脉冲的反射的数据。替代地，传感器信息包括基于各个超声波传感器12、14对原始数据的处理的信息，例如关于各个超声波传感器12、14的范围内的最近物体的信息。被初始化为主传感器的超声波传感器12也可以经由通信线路28，特别是经由输出通信线路连接器30，传输对应于传感器输入的传感器信息。
67.步骤s130涉及基于来自被初始化为主传感器的超声波传感器12的初始化消息，执行超声波传感器12、14的级联10的在后超声波传感器14作为从传感器的初始化。因此，初始化消息从被初始化为主传感器的超声波传感器12的输出通信线路连接器30传输到超声波传感器12、14的级联10的各个在后超声波传感器14的输入通信线路连接器24，所述在后超声波传感器14将被初始化为从传感器。将被初始化为从传感器的在后超声波传感器14在其输入通信线路连接器24处接收初始化消息，并将其自身初始化为从传感器。这包括连接单元36在内部互连其输入通信线路连接器24和其输出通信线路连接器30，使得两个代码转换器38之间能够通信，从而使得被初始化为从传感器的超声波传感器14能够分别经由输入通信线路连接器24和输出通信线路连接器30中的每一个与在前的和/或在后的超声波传感器12、14进行双向通信。
68.在接收到初始化消息时，被初始化为从传感器的相应在后超声波传感器14例如基于初始化消息中包括的任何信息确定唯一的地址，并且将该唯一的地址分配给其自身。替代地，该唯一地址可以是从足够大的地址空间中取得的随机地址，或者被初始化为从传感器的每个超声波传感器14已经配备有唯一地址，即类似于网络设备的mac地址的工厂地址，并且使用该唯一地址。
69.被初始化为从传感器的超声波传感器14然后经由通信线路28从其输入通信线路连接器24向被初始化为主传感器的超声波传感器12的输出通信线路连接器30发送初始化响应。初始化响应包括唯一的地址，该唯一的地址被初始化为主传感器的超声波传感器12关于可能的冲突而验证。
70.步骤s140涉及检验超声波传感器12、14的级联10的各个在后超声波传感器14是否是超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器12、14。因此，验证了输出装置46与各个超声波传感器14的连接。根据第一实施例，这指的是验证输出装置46与各个在后超声波传感器14的输出通信线路连接器30的连接。因此，被初始化为从传感器的各个在后超声波传感器14确定与输出装置46的存在的连接，并在初始化响应或另一消息中向被初始化为主传感器的超声波传感器12报告该信息。执行到输出装置46的存在的连接的确定例如向输出通信线路连接器30施加测试电压电平以验证其阻抗。如果测试电压电平不变，则相应的输出连接器没有进一步连接或不连接到另一个超声波传感器12、14。否则，如果电压电平执行特征电压降，则这可以指示到输出装置46的连接。
71.检测到连接到输出通信线路连接器30的输出装置46直接指示当前被初始化为从传感器的相应在后超声波传感器14是超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器12、14。因此，当前被初始化为从传感器的超声波传感器14知道输出装置46的连接，并且可以使用输出装置46而无需进一步配置。
72.步骤s150指的是重复执行上述步骤：如步骤s130中所指定的，执行超声波传感器的级联10的相应在后超声波传感器14作为从传感器的初始化，以及如步骤s140中所指定的，验证超声波传感器12、14的级联10的相应在后超声波传感器12、14是否是超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器12、14。相应地，重复步骤s130和s140，直到相应的在后超声波传感器12、14是超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器12、14。
73.因此，被初始化为主传感器的超声波传感器12开始其余超声波传感器14作为从传感器的初始化，如上面关于超声波传感器12、14在超声波传感器12被初始化为主传感器之后所讨论的。被初始化为主传感器的超声波传感器12向被初始化为从传感器的各个在后超声波传感器14发送初始化消息，并且初始化消息通过已经被初始化为从传感器的所有超声波传感器14被转发，直到尚未被初始化的超声波传感器12、14接收到初始化消息并执行相应的初始化。重复该过程，直到级联10的最后的超声波传感器12、14在初始化期间确定它是级联10的最后的超声波传感器12、14。该信息包含在发送给被初始化为主传感器的超声波传感器12的确认信号中。
74.因此，作为从传感器的初始化消息通过超声波传感器12、14的级联10的所有超声波传感器14传递，这些超声波传感器14已经被初始化为从传感器。类似地，初始化响应通过超声波传感器12、14的级联10的所有超声波传感器14传递，这些超声波传感器14已经被初始化为从传感器。
75.在初始化之后，被初始化为从传感器的所有超声波传感器14在两个方向上转发不指向它们的消息，即从输入通信线路连接器24到输出通信线路连接器30或者从输出通信线路连接器30到输入通信线路连接器24。这包括超声波监控系统1的初始化以及正常操作。
76.步骤s160涉及基于超声波传感器12、14的级联10的被初始化为从传感器的在后超声波传感器14的初始化次数，确定被初始化为从传感器的超声波传感器14的数量，这些被初始化为从传感器的超声波传感器连接到被初始化为主传感器的超声波传感器12。在该实施例中，被初始化为主传感器的超声波传感器12通过计数从各个在后超声波传感器14接收到的在它们被初始化为从传感器时的初始化响应的数量来确定该信息。
77.步骤s170涉及基于被初始化为从传感器的超声波传感器14的数量而为超声波监控系统1的超声波传感器12、14选择合适的测量调度器，这些被初始化为从传感器的超声波传感器14连接到被初始化为主传感器的超声波传感器12。调度指的是对来自不同超声波传感器12、14的超声波脉冲发射的调度，以避免相邻超声波传感器12、14的超声波脉冲的干扰。此外，来自不同超声波传感器12、14的超声波脉冲的发射可以被调度以同步多个超声波传感器12、14的共同操作，例如当用一个超声波传感器12、14发射的超声波脉冲的反射将被至少一个相邻的超声波传感器12、14接收时。该调度还指超声波传感器12、14对通信线路28的使用的调度。
78.在该初始化之后，超声波监控系统1切换正常操作。被初始化为从传感器的超声波传感器14经由通信线路28传输对应于它们的传感器输入的传感器信息。相应的传感器信息作为根据用于通信的编码标准而编码的消息在通信线路28上传输。来自被初始化为从传感器的超声波传感器14的传感器信息经由输入通信线路连接器24或者经由输出通信线路连接器30被传输，即，在上游方向上朝向被初始化为主传感器的超声波传感器12，或者在下游方向上朝向超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器14，该最后的超声波传感
器14被初始化为从传感器。
79.被初始化为从传感器的最后的超声波传感器14经由其输出通信线路连接器30将输出信号传输到输出装置46。该输出对应于从级联10的超声波传感器12、14接收的传感器信息，即该输出是基于来自级联10的任何在前超声波传感器12、14的传感器信息生成的。输出装置46由级联10的最后的超声波传感器12、14通过在输出通信线路连接器30处产生信号脉冲来直接控制，该信号脉冲对应于输出装置46的声信号。特别地，如上所述，压电蜂鸣器46由超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器14在输出通信线路连接器30处使用输出开关58产生的信号脉冲驱动，输出开关58经由接地连接器20将输出通信线路连接器30内部互连到地22。因此，对于本超声波停车辅助系统，输出包括取决于到车辆周围物体的距离的声音信号。
80.图3示出了根据第二实施例的用于车辆的超声波监控系统1。第二实施例的超声波监控系统1也采用超声波停车辅助系统(upa)。第二实施例的超声波监控系统1基于第一实施例的超声波监控系统1。因此，第二实施例的超声波监控系统1的后续描述集中于第一和第二实施例的超声波监控系统1之间的差异的描述。
81.第二实施例的超声波监控系统1也包括四个超声波传感器12、14的级联10，四个超声波传感器12、14被设置为功能相同的超声波传感器12、14。第二实施例的每个超声波传感器12、14具有与第一实施例的超声波传感器12、14基本相同的设计。仅用于初始化超声波传感器12作为主传感器的操作与第一实施例略有不同。
82.与第一实施例的超声波监控系统1相比，第二实施例的超声波监控系统1不包括开关装置44。相反，超声波传感器12、14的级联10的第一超声波传感器12、14的输入通信线路连接器24经由通信线路28连接到lin节点48，该lin节点48是监督控制装置。lin节点48可以是例如车身控制器模块(bcn)或人机界面(hmi)。
83.第二实施例的超声波监控系统1包括与第一实施例的超声波监控系统1一致的输出装置46。
84.第二实施例的超声波监控系统1的操作也基本上与第一实施例的超声波监控系统1的操作相同。
85.仅涉及将初始化信号提供给将被初始化为主传感器的第一超声波传感器12的步骤s110不同于第一实施例的方法。根据第二实施例，作为主传感器的初始化信号从监督控制装置48提供到将被初始化为主传感器的第一超声波传感器12的输入通信线路连接器24。来自监督控制装置48的初始化信号是从监督控制装置48发送的初始化消息。监督控制装置48例如在通电时向级联的第一超声波传感器12发送初始化消息，该第一超声波传感器12被初始化为主传感器。被初始化为主传感器的超声波传感器12然后经由连接线路28开始另外的超声波传感器14作为从传感器的初始化，如关于第一实施例所讨论的。
86.此外，被初始化为主传感器的超声波传感器12在初始化期间经由其连接单元36将其输入通信线路连接器24与其输出通信线路连接器30互连。因此，启用两个代码转换器38之间的通信，从而启用被初始化为主传感器的超声波传感器12与lin节点48和被初始化为从传感器的在后超声波传感器14的双向通信。
87.图4示出了根据第三实施例的用于车辆的超声波监控系统1。第三实施例的超声波监控系统1也采用超声波停车辅助系统(upa)。第三实施例的超声波监控系统1基于第一和
第二实施例的超声波监控系统1。因此，第三实施例的超声波监控系统1的后续描述集中在第一和第二实施例的超声波监控系统1与第三实施例的超声波监控系统相比的差异的描述上。
88.第三实施例的超声波监控系统1包括两个级联10，每个级联10具有四个超声波传感器12、14。两个级联10的超声波传感器12、14经由通信线路28与相应的第一超声波传感器12、14相互连接。此外，超声波传感器12、14的两个级联10经由通信线路28连接到lin节点48，如上面关于第二实施例已经讨论的。
89.超声波传感器12、14被提供为功能相同的超声波传感器12、14。第三实施例的每个超声波传感器12、14具有与第一实施例的超声波传感器12、14基本相同的设计。然而，第三实施例的超声波传感器12、14包括两个附加连接器50、52，它们被提供作为第一和第二通用输入和/或输出连接器50、52(gpio)。第三实施例的通用输入和/或输出连接器50、52可以提供和/或接收逻辑电压电平。第三实施例的通用输入和/或输出连接器50、52可以被不同地配置，例如关于颤动。
90.类似于第一实施例的超声波监控系统1，第三实施例的超声波监控系统1包括两个开关装置44、54。开关装置44、54中的第一个是倒挡开关44，如上面关于第一实施例已经讨论的。然而，根据第三实施例，倒挡开关44连接在dc供电线路18和第一通用输入和/或输出连接器50之间。在操作倒挡开关44时，dc供电线路18的电压电平被提供给第一通用输入和/或输出连接器50。开关装置44、54中的第二个是用户操作的开关装置54。用户操作的开关装置54指的是例如按钮开关或任何其他种类的手动或电子开关。用户操作的开关装置54连接在dc供电线路18和第二通用输入和/或输出连接器52之间。因此，在用户操作开关装置54的操作下，dc供电线路18的电压电平被提供给第二通用输入和/或输出连接器52。
91.超声波监控系统1还包括状态指示器装置56，其连接到超声波传感器12、14的级联10的最后的超声波传感器14的第一通用输入和/或输出连接器50，该最后的超声波传感器14被初始化为从传感器。状态指示器装置56可以是简单的照明装置，当超声波监控系统1是激活的或者被激活/去激活时，该照明装置被点亮。替代地，状态指示器装置56是声音输出装置，其在超声波监控系统1是激活的或者被激活/去激活时产生声音。
92.为了简化附图，倒挡开关44、用户操作的开关装置54和状态指示器装置56在图4中仅针对超声波监控系统1的超声波传感器12、14的级联10中的一个进行了描绘。然而，超声波传感器12、14的另一个级联10也包括如上所述的倒挡开关44、用户操作的开关装置54和状态指示器装置56。
93.作为主传感器初始化的第一个超声波传感器12可以用不同的方式初始化。在第一种方式中，当相应的第一超声波传感器12从lin节点48接收到第一初始化消息时，作为主传感器的第一超声波传感器12的初始化开始，如上面关于第二实施例所述。在第二种方式中，当倒挡开关44闭合并且dc供电线路18的电压电平被提供给第一通用输入和/或输出连接器50时，作为主传感器的第一超声波传感器12的初始化开始。在第三种方式中，当用户操作的开关装置54闭合并且dc供电线路18的电压电平被提供给第二通用输入和/或输出连接器52时，作为主传感器的第一超声波传感器12的初始化开始。随后，被初始化为主传感器的每个超声波传感器12开始初始化相应级联10的剩余超声波传感器14，如以上关于第一和第二实施例所述。
94.附图标记列表
[0095]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
超声波监控系统
[0096]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
超声波传感器的级联
[0097]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
超声波传感器，主传感器
[0098]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
超声波传感器，从传感器
[0099]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀ
电源电压连接器
[0100]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀ
dc供电线路
[0101]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀ
接地连接器
[0102]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀ
地
[0103]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀ
输入通信线路连接器
[0104]
26
ꢀꢀꢀꢀꢀ
通信线路的第一段
[0105]
28
ꢀꢀꢀꢀꢀ
通信线路
[0106]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀ
输出通信线路连接器
[0107]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀ
通信线路的第二段
[0108]
34
ꢀꢀꢀꢀꢀ
物理驱动器
[0109]
36
ꢀꢀꢀꢀꢀ
连接单元
[0110]
38
ꢀꢀꢀꢀꢀ
代码转换器
[0111]
40
ꢀꢀꢀꢀꢀ
总线连接
[0112]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀ
逻辑路由器
[0113]
44
ꢀꢀꢀꢀꢀ
开关装置，倒挡开关
[0114]
46
ꢀꢀꢀꢀꢀ
输出装置，压电蜂鸣器
[0115]
48
ꢀꢀꢀꢀꢀ
监督控制装置，lin节点
[0116]
50
ꢀꢀꢀꢀꢀ
附加连接器，第一通用输入和输出连接器
[0117]
52
ꢀꢀꢀꢀꢀ
附加连接器，第二通用输入和输出连接器
[0118]
54
ꢀꢀꢀꢀꢀ
开关装置，用户操作的开关装置
[0119]
56
ꢀꢀꢀꢀꢀ
状态指示器装置
[0120]
58
ꢀꢀꢀꢀꢀ
输出开关。