[go: up one dir, main page]

WO2018108379A1 - Verfahren zum betrieb eines ultraschallsensors - Google Patents

Verfahren zum betrieb eines ultraschallsensors Download PDF

Info

Publication number
WO2018108379A1
WO2018108379A1 PCT/EP2017/077787 EP2017077787W WO2018108379A1 WO 2018108379 A1 WO2018108379 A1 WO 2018108379A1 EP 2017077787 W EP2017077787 W EP 2017077787W WO 2018108379 A1 WO2018108379 A1 WO 2018108379A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
excitation pulse
frequency
ultrasonic sensor
measuring
excitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/077787
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schumann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to US16/468,369 priority Critical patent/US11366207B2/en
Priority to JP2019528622A priority patent/JP6816279B2/ja
Priority to EP17791685.5A priority patent/EP3555661A1/de
Priority to KR1020197019982A priority patent/KR102353624B1/ko
Priority to CN201780077520.4A priority patent/CN110073241B/zh
Publication of WO2018108379A1 publication Critical patent/WO2018108379A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87—Combinations of sonar systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S15/102—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics
    • G01S15/104—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S15/102—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics
    • G01S15/107—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics using frequency agility of carrier wave
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G01S15/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S15/325—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of coded signals, e.g. of phase-shift keyed [PSK] signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523—Details of pulse systems
    • G01S7/526—Receivers
    • G01S7/527—Extracting wanted echo signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52001—Auxiliary means for detecting or identifying sonar signals or the like, e.g. sonar jamming signals

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor, as well as a distance measuring device with at least one ultrasonic sensor, which is operated according to the inventive method.
  • Ultrasonic-based measuring systems are used to measure a distance to an object located in front of an ultrasonic sensor.
  • the sensors used are based on the pulse / echo method.
  • the ultrasonic sensor emits an ultrasonic pulse and measures the reflection of the ultrasonic pulse (echo) caused by an object.
  • the distance between the ultrasonic sensor and the object is calculated using the measured echo time and the speed of sound.
  • the ultrasonic sensor acts as transmitter to receiver.
  • Known applications are, for example
  • the transducer element of an ultrasonic sensor is excited to mechanical vibrations.
  • the excitation results in resonant, ie operated at its resonant frequency converters exponential decay phase of the amplitude of the mechanical oscillation.
  • the ultrasonic sensor may be in the ultrasonic sensor either due to production or by installation in a holder for holding, for example, on a
  • the near zone is defined in particular as the region in the vicinity of the sensor in which a reflecting object leads to such a short transit time of the echo pulse that mechanical oscillation occurs after the echo pulse
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method for operating an ultrasonic sensor, in which the influence of parasitic vibrations is reduced, so that an improved Nahmessstage the ultrasonic sensor is achieved and the occurrence of incorrect measurements (also referred to as "false positives"), in particular is reduced in the vicinity.
  • the invention is based on the observation that the expression of the parasitic oscillation depends on the type of excitation, in particular on the manifestation of the transmission pulse end, and that the parasitic oscillations have frequencies in certain frequency ranges.
  • the invention therefore provides for operating an ultrasonic sensor in such a way that the excitation patterns (also referred to as "codes") are varied from shot to shot such that the frequency range at the end of the excitation, preferably the last 400 ⁇ s of the excitation pulse, is changed.
  • At least two measuring cycles are carried out, preferably at least four.
  • the determined object information from at least two measurement cycles are compared with each other and depending on the result of the comparison, a fault is detected. Under a disturbance becomes thereby
  • Oscillation is caused, which in turn can result from manufacturing tolerances and / or the installation of the sensor in a holder.
  • Ultrasonic sensor for measuring a distance with a special code to operate.
  • Each code corresponds to a particular excitation pattern, it being provided that after each excitation for a new excitation another excitation pattern or a different code is used.
  • the excitation pulses preferably differ within the last 400 ⁇ of the respective excitation pulse, the frequency characteristic of the
  • Excitation pulses of two measuring cycles, in particular two immediately consecutive measuring cycles, at least during the last 400 ⁇ the duration of the respective excitation pulse differ.
  • the excitation pulses preferably have a total duration of ⁇ to 3000 ⁇ 5, preferably ⁇ .
  • a complete measurement cycle may be a
  • the duration of a first excitation pulse of a first measurement cycle differs from the duration of a second excitation pulse of a second measurement cycle, wherein the second measurement cycle follows the time of the first measurement cycle.
  • the second measuring cycle can directly follow the first measuring cycle. This means that no further signal is transmitted between the first and the second measuring cycle, but there may be a pause between the first and the second measuring cycle in which no excitation takes place.
  • the second measurement cycle can not follow directly to the first measurement cycle, but instead a further excitation occurs between the first and the second measurement cycle.
  • the amplitude of a first excitation pulse of a first measurement cycle may differ from the amplitude of a second excitation pulse of a second measurement cycle. This causes the
  • the second measuring cycle can directly follow the first measuring cycle. This means that no further signal is transmitted between the first and the second measuring cycle, but there may be a pause between the first and the second measuring cycle in which no excitation takes place.
  • the second measurement cycle can not immediately follow the first measurement cycle, but between the first and the second measurement cycle another
  • the excitation pulses are preferably designed as frequency-modulated pulses.
  • a frequency-modulated excitation pulse is to be understood as meaning any excitation pulse whose frequency changes during the pulse duration. In this case, continuous or discontinuous changes in the frequency can be provided. Alternatively or additionally, it is also possible to use pulses with a continuously constant excitation frequency.
  • Excitation pulses by a, in particular linear, frequency response, modulated, in particular in a frequency range between 40 kHz and 60 kHz. This means that the frequency of the respective excitation pulse rises steadily and in particular linearly from a starting frequency or drops until an end frequency is reached. Such an excitation is also referred to as "chirp.”
  • the start and end frequencies are preferably selected from the frequency range from 40 kHz to 60 kHz.
  • the signal-to-noise ratio can be improved in an advantageous manner by using the known waveform of the excitation pulse in the selection of the filter in a known manner.
  • object information with higher accuracy is determined.
  • Measuring cycles calculates a probability that a detected object is actually present or that there is a faulty measurement. In this way, a suppression of sensor manufacturing and / or holder-related disturbances in the sense of false positives, in particular in the near range, can be achieved in a particularly efficient manner.
  • a preferred embodiment of the invention are in the operation of the
  • Ultrasonic sensor provided at least four measuring cycles, wherein one of the measuring cycles has an excitation pulse at a constant frequency.
  • a distance measuring device in particular for a motor vehicle, which comprises at least one ultrasonic sensor which is operated according to one of the methods described above.
  • a distance measuring device is provided, which comprises a plurality of ultrasonic sensors, which are operated in accordance with a method as described above, wherein the ultrasonic sensors on a
  • Body part of a motor vehicle are arranged in a row.
  • the ultrasonic sensors are operated in such a way that ultrasonic sensors arranged adjacent to one another have measurement cycles which do not overlap in time.
  • Figure 1 shows schematically a distance measuring device with a plurality of ultrasonic sensors according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows four diagrams of possible frequency profiles for excitation pulses.
  • FIG. 3 shows a table with a sequence of measuring cycles for different ones
  • Ultrasonic sensors of a distance measuring device with a plurality of ultrasonic sensors according to an embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows schematically in plan view the rear of a motor vehicle 8 with a bumper 7, are arranged on the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 in a row.
  • the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are part of a
  • Distance measuring device for detecting the environment of the motor vehicle 8. Furthermore, an object to be detected by means of the ultrasonic sensors 9 in the environment of the motor vehicle 8 is shown. It may be, for example, a traffic obstruction, such as a bucket, a street sign or a lantern as well as another vehicle.
  • Each of the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5 and 6 has an electroacoustic transducer, which by a frequency-modulated excitation pulse to
  • the invention is not limited to the fact that the ultrasonic sensors are arranged at the rear of a motor vehicle 8.
  • ultrasonic sensors may be arranged, for example, in the region of the front of the vehicle and / or on the sides of the motor vehicle 8.
  • a transmission cone of a transmitted measuring signal 10 and a directional arrow 11, which indicates the transmission direction, are shown by way of example. It can be seen that the transmission cone hits the object 9, so that the measurement signal 10 is partially reflected by the object 9 in the direction of the ultrasonic sensor 3 in a second transmission cone (echo) 12.
  • the ultrasonic sensor 3 registers the reflection, and the total elapsed time between emission of the transmission pulse and reception of the reflection is determined. From the elapsed time can be at a known signal speed, for example, the speed of sound in air of about 343 m / s, calculate the distance of the object 9 of the ultrasonic sensor 3.
  • electroacoustic transducer of the ultrasonic sensor is excited.
  • the ultrasound sensor 3 is operated in such a way that several measuring cycles are carried out successively. In each measurement cycle, another excitation pulse is used to excite the
  • electroacoustic transducer used as in the previous measurement cycle.
  • the excitation pulses differ during each of the last 400 is.
  • frequency modulated excitation pulses as
  • the excitation frequency is linearly changed from a start frequency to a target frequency during the excitation pulse, but the invention is not limited to this type of frequency modulation, it is also other excitation patterns Furthermore, for example, constant frequency profiles can be used, at least in sections, for the person skilled in the art, for which a variety of further design possibilities are known. According to a preferred embodiment of the invention is now provided for each of the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5 and 6, the excitation pattern
  • the frequency range of the frequency modulation at the end of the excitation preferably the last 400us of the excitation pulse, is changed.
  • Exemplary excitation patterns for the frequency-modulated excitation pulses are shown in FIGS. 2 a) -d) in diagrams 20-23. In each case the frequency (in kHz) is plotted against the time (in is).
  • This form of excitation pulse is denoted below by the symbol C3.
  • the excitation pulse is a linear chirp of 43.5 kHz after 52.5 kHz with a duration of 1.6 ms. This means that the frequency range of the last 400 ⁇ corresponds to a linear frequency characteristic of 50.25 kHz to 52.5 kHz (see diagram 23 in FIG. 2d)). This form of an excitation pulse is described below with the symbol
  • the excitation pulse is a 60 kHz to 52 kHz linear chirp with a duration of 0.4 ms. This means that the frequency range of the last 400 ⁇ corresponds to a linear frequency characteristic of
  • Excitation pulse of 48 kHz with a duration of 170 is provided (see diagram 20 in Figure 2 a)). This form of an excitation pulse is denoted below by the symbol Cl.
  • Ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5 and 6 are shown in tabular form in FIG.
  • the rows of the table refer to time intervals that are available for a measuring cycle. In such a time interval, both the excitation of the electroacoustic transducer and the reception of reflected ultrasonic signals and the determination of an object information occur. These time intervals can each have the same length, but it can also be provided different lengths.
  • the columns of the table each relate to an ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5 and 6.
  • the ultrasonic sensor 1 at the beginning of the operation of the distance measuring device in a first time interval, according to its first measurement cycle driven with an excitation pulse of the form C3, the electroacoustic transducer of the ultrasonic sensor 1 is thus charged with a corresponding excitation pulse sends us a corresponding measurement signal ,
  • the ultrasonic sensor 5 is driven with an excitation pulse of the form C4.
  • the ultrasonic sensors 1 and 5 are not arranged adjacent to each other.
  • the ultrasound sensors 2 and 6, each with an excitation pulse of the form Cl, are subsequently activated in a second time interval. Also applies to the ultrasonic sensors 2 and 6, that due to the relatively large spatial distance of the ultrasonic sensors 2 and 6 simultaneous operation is possible because the probability of mutual interference is reduced.
  • Ultrasonic sensors 1 and 5 are each driven by an excitation pulse of the form Cl.
  • the ultrasonic sensor 2 is driven with an excitation pulse of the form C4 and the ultrasonic sensor 6 is driven with an excitation pulse of the form C3.
  • the ultrasonic sensor 1 is driven with an excitation pulse of the form C4 and the ultrasonic sensor 5 is driven with an excitation pulse of the form C3.
  • Ultrasonic sensors 2 and 6 are each driven by an excitation pulse of the form C2.
  • Ultrasonic sensors 1 and 5 are each driven by an excitation pulse of the form C2.
  • Ultrasonic sensor 2 is driven with an excitation pulse of the form C3 and the ultrasonic sensor 6 is driven with an excitation pulse of the form C4.
  • the measuring operation can be terminated or the scheme shown in Figure 3 can be repeated, or the distance measuring device can be operated with a different scheme.
  • Ultrasound sensor considered by itself from shot to shot (ie in successive measuring cycles of the respective sensor)
  • Stimulation pattern changes. For example, a measurement is carried out with the ultrasonic sensor 1 in the first time interval.
  • the first time interval thus corresponds to the first measuring cycle of the ultrasonic sensor 1.
  • the electro-acoustic transducer of the ultrasonic sensor 1 is excited with a frequency-modulated excitation pulse of the form C3 to mechanical vibrations. After completion of the measurement cycle, the ultrasonic sensor 1 remains passive until the second measurement cycle of the ultrasonic sensor 1 is performed in the fifth time interval. In this second measuring cycle, the electroacoustic transducer of the ultrasonic sensor 1 with a
  • the third measuring cycle of the ultrasonic sensor 1 takes place in the ninth time interval.
  • the fourth measuring cycle of the ultrasonic sensor 1 takes place in the thirteenth time interval. In each measurement cycle, the frequency response of the frequency-modulated excitation pulse thus differs. This also applies to all other ultrasonic sensors 2 to 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Es wird demnach ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors (1, 2, 3, 4, 5, 6) vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird - ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors mit einem Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal (11) durch den Wandler gesendet wird, - ein Echosignal (12) durch den Wandler empfangen, und - aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt. Der Frequenzverlauf des Anregungspulses unterscheidet sich dabei erfindungsgemäß in zwei zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen zumindest am Ende des Frequenzverlaufs. Erfindungsgemäß werden die ermittelten Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen miteinander verglichen und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Störung erkannt. Unter einer Störung wird dabei insbesondere eine Fehlmessung verstanden, die durch eine parasitäre Schwingung verursacht wird, welche wiederum aus Fertigungstoleranzen und/oder dem Einbau des Ultraschallsensors (1, 2, 3, 4, 5, 6) in einen Halter resultieren können.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors, sowie eine Abstandsmessvorrichtung mit mindestens einem Ultraschallsensor, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.
Stand der Technik
Ultraschallbasierte Messsysteme werden eingesetzt um eine Distanz zu einem vor einem Ultraschallsensor befindlichen Objekt zu vermessen. Die eingesetzten Sensoren basieren auf dem Puls/Echo-Verfahren. In diesem Betrieb sendet der Ultraschallsensor einen Ultraschallpuls aus und misst die durch ein Objekt hervorgerufene Reflexion des Ultraschallpulses (Echo). Der Abstand zwischen Ultraschallsensor und Objekt errechnet sich über die gemessene Echolaufzeit und der Schallgeschwindigkeit. Der Ultraschallsensor fungiert dabei als Senderum Empfänger. Bekannte Anwendungen sind beispielsweise
Abstandswarnsysteme, Parklückendetektoren und Einparkhilfen für
Kraftfahrzeuge.
Die DE 10 2007 029 959 AI offenbart ein derartiges ultraschallbasiertes Messsystem zur Erfassung einer Umgebung. Dabei ist vorgesehen, dass mittels Ultraschallwellen Abstandsmessungen vorgenommen werden können. Um zwei aufeinanderfolgende Pulse unterscheiden zu können, werden diese
frequenzmoduliert.
Im Sendebetrieb wird das Wandlerelement eines Ultraschallsensors zu mechanischen Schwingungen angeregt. Nach der Anregung ergibt sich bei resonanten, also mit ihrer Resonanzfrequenz betriebenen Wandlern eine exponentielle Abklingphase der Amplitude der mechanischen Schwingung.
Aufgrund der wesentlich größeren Abklingamplituden im Vergleich zu den empfangenen Echoamplituden kann in diesem Zeitbereich kein Echo detektiert werden. Diese Abklingzeit wird daher auch als„Totzeit" bezeichnet.
In der Praxis kann es im Ultraschallsensor entweder fertigungsbedingt oder durch den Einbau in einen Halter zur Halterung beispielsweise an einem
Kraftfahrzeug, außerdem zu parasitären Schwingungen und damit zu einer Verlängerung der Totzeit kommen. Dadurch kann sich die Nahmessgrenze, also die Fähigkeit Objekte so dicht wie möglich vor dem Ultraschallsensor zu messen, verschlechtern.
Treten mehrere parasitärer Schwingungen gleichzeitig auf, so kann es aufgrund von Interferenz zu Aufklingphänomenen kommen, die fälschlicherweise als Echo interpretiert werden und zu einer Objektbildung im Nahbereich führen (False
Positive).
Der Nahbereich ist dabei insbesondere als der Bereich in der Umgebung des Sensors definiert, in dem ein reflektierendes Objekt zu einer derart kurzen Laufzeit des Echospulses führt, dass mechanischen Schwingung nach der
Anregung der Membran des Wandlers bei der Erfassung des Echopulses noch nicht vollständig abgeklungen ist, die Abklingphase also noch nicht beendet ist.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors anzugeben, bei dem der Einfluss parasitärer Schwingungen vermindert ist, so das eine verbesserte Nahmessfähigkeit des Ultraschallsensors erreicht wird und das Auftreten von Fehlmessungen (auch als„False Positives" bezeichnet), insbesondere im Nahbereich vermindert wird.
Der Erfindung basiert auf der Beobachtung, dass die Ausprägung der parasitären Schwingung von der Art der Anregung, insbesondere von der Ausprägung des Sendepulsendes abhängt, und dass die parasitären Schwingungen Frequenzen in bestimmten Frequenzbereichen aufweisen. Die Erfindung sieht daher vor, einen Ultraschallsensor derart zu betreiben, dass die Anregungsmuster (auch als„Codes") von Schuss zu Schuss derart variiert werden, dass der Frequenzbereich am Ende der Anregung, vorzugsweise der letzten 400us des Anregungspulses, verändert wird.
Es wird demnach ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors
vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird
- ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors mit einem
frequenzmodulierten Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal durch den Wandler gesendet wird,
- ein Echosignal durch den Wandler empfangen, und
- aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt.
Der Frequenzverlauf des Anregungspulses unterscheidet sich dabei
erfindungsgemäß in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen zumindest am Ende des Frequenzverlaufs. Es werden mindestens zwei Messzyklen durchgeführt, bevorzugt mindestens vier.
Erfindungsgemäß werden die ermittelten Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen miteinander verglichen und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Störung erkannt. Unter einer Störung wird dabei
insbesondere eine Fehlmessung verstanden, die durch eine parasitäre
Schwingung verursacht wird, welche wiederum aus Fertigungstoleranzen und/oder dem Einbau des Sensors in einen Halter resultieren können.
Mit anderen Worten ist demnach erfindungsgemäß vorgesehen, einen
Ultraschallsensor zum Messen einer Distanz mit einem speziellen Code zu betreiben. Jeder Code entspricht einem bestimmten Anregungsmuster, wobei vorgesehen ist, dass nach jeder Anregung für eine erneute Anregung ein anderes Anregungsmuster bzw. ein anderer Code verwendet wird.
Auf diese Weise lassen sich Totzeiten aufgrund von Abklingphänomenen verringern. So zeigen sich potentielle Störungen aufgrund der unterschiedlichen Anregungspulse (Codes) jeweils unterschiedlich stark ausgeprägt. Gleichzeitig führen echte Objekte bei allen Anregungspulsen (Codes) zu stabilen Echos und damit zu übereinstimmenden Objektinformationen. Somit lassen sich Störungen zuverlässig von echten Objekten unterscheiden.
Bevorzugt unterscheiden sich die Anregungspulse innerhalb der letzten 400 με des jeweiligen Anregungspulses, wobei sich der Frequenzverlauf der
Anregungspulse zweier Messzyklen, insbesondere zweier unmittelbar aufeinander folgenden Messzyklen, zumindest während der letzten 400με der Dauer des jeweiligen Anregungspulses unterscheiden. Die Anregungspulse weisen dabei bevorzugt eine Gesamtdauer von ΙΟΟμε bis 3000μ5, bevorzugt ΙΘΟΟμε, auf. Ein vollständiger Messzyklus kann beispielsweise eine
Gesamtdauer von 40 ms aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführung unterscheidet sich die Dauer eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus von der Dauer eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus, wobei der zweite Messzyklus zeitlich auf den ersten Messzyklus folgt. Dabei kann der zweite Messzyklus unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen. Das heißt, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus kein weiteres Signal ausgesendet wird, es kann jedoch eine Pause zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus vorhanden sein, in der keine Anregung erfolgt. Alternativ kann der zweite Messzyklus nicht unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen, sondern zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus eine weitere Anregung erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Amplitude eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus sich von der Amplitude eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheiden. Damit wird bewirkt, dass der
Schalldruck der jeweiligen ausgesandten Signale unterschiedlich ist. Dabei kann der zweite Messzyklus unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen. Das heißt, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus kein weiteres Signal ausgesendet wird, es kann jedoch eine Pause zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus vorhanden sein, in der keine Anregung erfolgt. Alternativ kann der zweite Messzyklus nicht unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen, sondern zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus eine weitere
Anregung erfolgen.
Die Anregungspulse sind bevorzugt als frequenzmodulierte Pulse ausgeführt. Als ein frequenzmodulierter Anregungspuls ist im Sinne dieser Erfindung jeder Anregungspuls zu verstehen, dessen Frequenz sich während der Pulsdauer ändert. Dabei können stetige oder/oder unstetige Änderungen der Frequenz vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Pulse mit durchgehend konstanter Anregungsfrequenz verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die jeweiligen
Anregungspulse, durch einen, insbesondere linearen, Frequenzverlauf, moduliert, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 40 kHz und 60 kHz. Dies bedeutet, dass die Frequenz des jeweiligen Anregungspulses von einer Startfrequenz ausgehend stetig und insbesondere linear ansteigt oder abfällt bis eine Endfrequenz erreicht ist. Eine derartige Anregung wird auch als„Chirp" bezeichnet. Die Start- und die Endfrequenz werden dabei bevorzugt aus dem Frequenzbereich von 40 kHz bis 60 kHz ausgewählt.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die
empfangenen Echosignale mittels eines Matched Filters (auch als Optimalfilter oder Korrelationsfilter bezeichnet) gefiltert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das Signal-zu-Rausch Verhältnis verbessert werden indem in bekannter Weise die bekannte Signalform des Anregungspulses bei der Wahl des Filters verwendet wird, Abhängig von dem Filterergebnis wird eine Objektinformation mit höherer Genauigkeit ermittelt.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird abhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Objektinformationen aus mindestens zwei
Messzyklen eine Wahrscheinlichkeit berechnet, dass ein erfasstes Objekt tatsächlich vorhanden ist oder dass eine Fehlmessung vorliegt. Damit kann besonders effizient eine Unterdrückung von Sensorfertigungs- und/oder halterungsbedingten Störungen im Sinne von Fehlmessungen („False Positives"), insbesondere im Nahbereich erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist sind im Betrieb des
Ultraschallsensors mindestens vier Messzyklen vorgesehen, wobei einer der Messzyklen einen Anregungspuls mit einer konstanten Frequenz aufweist. Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist Abstandsmessvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, welches mindestens einen Ultraschallsensor umfasst, der gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren betrieben wird. Insbesondere ist eine Abstandsmessvorrichtung vorgesehen, die eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren, die gemäß einem wie oben beschrieben ausgeführten Verfahren betrieben werden, wobei die Ultraschallsensoren an einem
Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs in einer Reihe angeordnet sind. Dabei werden die Ultraschallsensoren derart betrieben, dass benachbart zueinander angeordnete Ultraschallsensoren zeitlich nicht überlappende Messzyklen aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt schematisch eine Abstandsmessvorrichtung mit einer Mehrzahl Ultraschallsensoren nach einer Ausführung der Erfindung.
Figur 2 zeigt vier Diagramme möglicher Frequenzverläufe für Anregungspulse. Figur 3 zeigt eine Tabelle mit einer Abfolge von Messzyklen für verschieden
Ultraschallsensoren einer Abstandsmessvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren nach einer Ausführung der Erfindung.
Ausführungen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Figur 1 zeigt schematisch in Draufsicht das Heck eines Kraftfahrzeugs 8 mit einer Stoßstange 7, an der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 in einer Reihe angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 sind Teil einer
Abstandsmessvorrichtung zur Erfassung des Umfelds des Kraftfahrzeugs 8. Weiterhin ist ein mittels der Ultraschallsensoren zu erfassendes Objekt 9 in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 8 dargestellt. Es kann sich dabei beispielsweise um ein Verkehrshindernis, wie einen Kübel, ein Straßenschild oder eine Laterne sowie auch um ein weiteres Fahrzeug handeln.
Jeder der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5 und 6 weist einen elektroakustischen Wandler auf, der durch einen frequenzmodulierten Anregungspuls zu
mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal 10 durch den Wandler ausgesendet wird. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die Ultraschallsensoren am Heck eines Kraftfahrzeugs 8 angeordnet sind.
Alternativ oder zusätzlich können weitere Ultraschallsensoren beispielsweise im Bereich der Front des Fahrzeugs und/oder an den Seiten des Kraftfahrzeugs 8 angeordnet sein.
Im Zusammenhang mit dem Ultraschallsensor 3 ist beispielhaft ein Sendekegel eines ausgesendeten Messsignals 10 sowie ein Richtungspfeil 11 dargestellt, der die Senderichtung andeutet. Es ist zu erkennen, dass der Sendekegel das Objekt 9 trifft, so dass das Messsignal 10 teilweise von dem Objekt 9 in Richtung auf den Ultraschallsensor 3 hin in einem zweiten Sendekegel (Echo) 12 reflektiert wird.
Der Ultraschallsensor 3 registriert die Reflexion und es wird die insgesamt zwischen Aussenden des Sendepulses und dem Empfangen der Reflexion verstrichene Zeit bestimmt. Aus der verstrichenen Zeit lässt sich bei bekannter Signalgeschwindigkeit, beispielsweise der Schallgeschwindigkeit in Luft von ca. 343 m/s, der Abstand des Objekts 9 von dem Ultraschallsensor 3 berechnen.
Für die anderen Ultraschallsensoren 1, 2, 4, 5 und 6 gilt dasselbe Messprinzip. Nun kann es in dem Ultraschallsensor 3 entweder fertigungsbedingt oder durch die Befestigung des jeweiligen Ultraschallsensors an der Stoßstange 7, beispielsweise durch einen entsprechenden Halter, zu
parasitären Schwingungen kommen. Durch diese Schwingungen können Objekte 9 die sich sehr nahe an dem Ultraschallsensor 3 befinden unter Umständen nicht mehr zuverlässig erkannt werden, da zum Zeitpunkt an dem das reflektierte Messsignal 12 den Ultraschallsensor 3 erreicht, die Schwingung des
elektroakustischen Wandlers aufgrund der parasitären Schwingung noch nicht in ausreichendem Maße abgeklungen ist. Dadurch verschlechtert sich die
Nahmessgrenze, also die Fähigkeit Objekte 9 so dicht wie möglich vor dem jeweiligen Ultraschallsensor zu messen. Es ist auch möglich, dass mehrere parasitäre Schwingungen gleichzeitig auftreten, und es durch Interferenzeffekte zu sogenannten zu Aufklingphänomenen kommt, die fälschlicherweise als Echo interpretiert werden, obwohl gar kein Objekt 9 vorhanden ist („False Positive"). Wie sehr sich derartige parasitäre Schwingungen auf die Abstandsmessung auswirken, hängt von der Form des Anregungspulses mit dem der
elektroakustische Wandler des Ultraschallsensors angeregt wird ab.
Um diesen Problemen zu begegnen wird der Ultraschallsensor 3 derart betrieben, dass nacheinander mehrere Messzyklen durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird ein anderer Anregungspuls zur Anregung des
elektroakustischen Wandlers verwendet als im vorhergehenden Messzyklus. Insbesondere unterscheiden sich die Anregungspulse während der jeweils letzten 400 is.
Insbesondere werden frequenzmodulierte Anregungspulse (Codes) als
Anregungsmuster gewählt, die als sogenannte„lineare FM Chirps" ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Anregungsfrequenz während des Anregungspulses linear von einer Startfrequenz zu einer Zielfrequenz verändert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art der Frequenzmodulation beschränkt, es sind auch andere Anregungsmuster denkbar, wie etwa auf und dann wieder absteigende Frequenzen während eines Anregungspulses. Weiterhin können beispielsweise auch zumindest abschnittsweise konstante Frequenzverläufe verwendet werden. Dem Fachmann sind hierzu vielfältige weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten bekannt. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist nun vorgesehen für jeden der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5 und 6 die Anregungsmuster
(Anregungspulse, Codes) von Schuss zu Schuss derart zu variieren,
dass der Frequenzbereich der Frequenzmodulation am Ende der Anregung, vorzugsweise der letzten 400us des Anregungspulses, verändert wird.
Beispielhafte Anregungsmuster für die frequenzmodulierten Anregungspulse sind in den Figuren 2 a)-d) in Diagrammen 20-23 aufgezeigt. Dabei ist jeweils die Frequenz (in kHz) gegen die Zeit (in is) aufgetragen.
In einer beispielhaften Ausführung ist vorgesehen, dass
- in einem 1. Zyklus der Anregungspuls als ein linearer Chirp von 54 kHz nach 45 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600μ5) ausgeführt ist. Das bedeutet, dass der Frequenzbereich der letzten 400με einem linearen Frequenzverlauf von 47,25 kHz bis 45 kHz entspricht (siehe Diagramm 22 in Figur 2 c)). Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C3 bezeichnet.
- In einem 2. Zyklus ist der Anregungspuls als ein linearer Chirp von 43,5 kHz nach 52,5 kHz mit einer Dauer von 1,6ms. Das bedeutet, dass der Frequenzbereich der letzten 400με einem linearen Frequenzverlauf von 50,25 kHz bis 52,5 kHz entspricht (siehe Diagramm 23 in Figur 2 d)). Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol
C4 bezeichnet.
- In einem 3. Zyklus ist der Anregungspuls als ein linearer Chirp von 60 kHz nach 52 kHz mit einer Dauer von 0,4 ms. Das bedeutet, dass der Frequenzbereich der letzten 400με einem linearen Frequenzverlauf von
60 kHz bis 52 kHz entspricht (siehe Diagramm 21 in Figur 2 b)). Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C2 bezeichnet. - In einem weiteren Zyklus ist eine konstante Frequenz des
Anregungspulses von 48 kHz bei einer Dauer von 170 is vorgesehen (siehe Diagramm 20 in Figur 2 a)). Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol Cl bezeichnet.
Diese Zyklen können nun bei jedem der Ultraschallsensoren in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden, wobei bei einem Ultraschallsensor sich jeweils zeitlich aufeinanderfolgende Zyklen erfindungsgemäß unterscheiden.
Ein mögliches Beispiel für den zeitlichen Ablauf der Ansteuerung der
Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4, 5 und 6 ist in Figur 3 tabellarisch dargestellt.
Die Zeilen der Tabelle beziehen sich dabei auf Zeitintervalle, die für einen Messzyklus zur Verfügung stehen. In einem solchen Zeitintervall erfolgen sowohl die Anregung des elektroakustischen Wandlers als auch das Empfangen reflektierter Ultraschallsignale und die Ermittlung einer Objektinformation. Diese Zeitintervalle können jeweils die gleiche Länge aufweisen, es können aber auch unterschiedliche Längen vorgesehen sein.
Die Spalten der Tabelle beziehen sich jeweils auf einen Ultraschallsensor 1, 2, 3, 4, 5 und 6.
In diesem Beispiel wird also der Ultraschallsensor 1 zu Beginn des Betriebs der Abstandsmessvorrichtung in einem ersten Zeitintervall, entsprechend seinem ersten Messzyklus mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert, der elektroakustische Wandler des Ultraschallsensors 1 wird also mit einem entsprechenden Anregungspuls beaufschlagt uns sendet ein entsprechendes Messsignal aus. Zeitgleich wird der Ultraschallsensor 5 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert. Die Tatsache, dass die Ultraschallsensoren 1 und 5 einen relativ großen räumlichen Abstand zueinander aufweisen, erlaubt den zeitgleichen Betrieb, da die Wahrscheinlich einer gegenseitigen Störung durch die räumliche Entfernung der Ultraschallsensoren 1 und 5 reduziert ist.
Insbesondere sind die Ultraschallsensoren 1 und 5 nicht benachbart zueinander angeordnet.
Zeitlich an das ersten Zeitintervall anschließend werden in einem zweiten Zeitintervall die Ultraschallsensoren 2 und 6, jeweils mit einem Anregungspuls der Form Cl angesteuert. Auch für die Ultraschallsensoren 2 und 6 gilt, dass aufgrund des relativ großen räumlichen Abstands der Ultraschallsensoren 2 und 6 zueinander ein zeitgleicher Betrieb möglich ist, da die Wahrscheinlich einer gegenseitigen Störung reduziert ist.
In einem zeitlich anschließenden dritten Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 4 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden vierten Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 3 mit einem Anregungspuls der Form Cl angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden fünften Zeitintervall werden die
Ultraschallsensoren 1 und 5 jeweils mit einem Anregungspuls der Form Cl angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden sechsten Zeitintervall wird der Ultraschallsensor 2 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert und der Ultraschallsensor 6 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden siebten Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 4 mit einem Anregungspuls der Form Cl angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden achten Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 3 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden neunten Zeitintervall wird der Ultraschallsensor 1 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert und der Ultraschallsensor 5 wird mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden zehnten Zeitintervall werden die
Ultraschallsensoren 2 und 6 jeweils mit einem Anregungspuls der Form C2 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden elften Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 4 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert. In einem zeitlich anschließenden zwölften Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 3 mit einem Anregungspuls der Form C2 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden dreizehnten Zeitintervall werden die
Ultraschallsensoren 1 und 5 jeweils mit einem Anregungspuls der Form C2 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden vierzehnten Zeitintervall wird der
Ultraschallsensor 2 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert und der Ultraschallsensor 6 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden fünfzehnten Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 4 mit einem Anregungspuls der Form C2 angesteuert.
In einem zeitlich anschließenden sechzehnten Zeitintervall wird ausschließlich der Ultraschallsensor 3 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert.
Danach kann der Messbetrieb beendet werden oder das in Figur 3 dargestellte Schema wiederholt werden, oder die Abstandsmessvorrichtung mit eine anderen Schema betrieben werden.
Betrachtet man einen einzelnen Ultraschallsensor der Ultraschallsensoren 1, 2, 3, 4 und 5, so wird aus der Tabelle nach Fig. 3 deutlich, dass jeder
Ultraschallsensor für sich betrachtet von Schuss zu Schuss (also in zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen des jeweiligen Sensors) sein
Anregungsmuster ändert. So wird beispielsweise mit den Ultraschallsensor 1 im ersten Zeitintervall eine Messung durchgeführt. Das erste Zeitintervall entspricht also dem ersten Messzyklus des Ultraschallsensors 1. In diesem ersten
Messzyklus wird der elektroakustische Wandler des Ultraschallsensors 1 mit einem frequenzmodulierten Anregungspuls der die Form C3 aufweist zu mechanischen Schwingungen angeregt. Nach Abschluss des Messzyklus bleibt der Ultraschallsensor 1 passiv, bis im fünften Zeitintervall der zweite Messzyklus des Ultraschallsensors 1 durchgeführt wird. In diesem zweiten Messzyklus wird der elektroakustische Wandler des Ultraschallsensors 1 mit einem
frequenzmodulierten Anregungspuls der die Form Cl aufweist zu mechanischen Schwingungen angeregt. Der dritte Messzyklus des Ultraschallsensors 1 findet im neunten Zeitintervall statt. Der vierte Messzyklus des Ultraschallsensors 1 findet im dreizehnten Zeitintervall statt. In jedem Messzyklus unterscheidet sich damit der Frequenzverlauf des frequenzmodulierten Anregungspulses. Dies gilt auch für alle anderen Ultraschallsensoren 2 bis 6.
Ebenfalls wird deutlich, dass benachbart angeordnete Sensoren nicht gleichzeitig betrieben werden.
In den, beispielsweise durch einen oder mehrere Matched Filter, gefilterten Empfangsdaten aus jedem Messzyklus zeigen sich potentielle Störungen nun in jedem Messzyklus unterschiedlich stark ausgeprägt oder sind für manche Anregungsmuster gar nicht vorhanden. Echte Objekte 9 hingegen führen bei allen verwendeten Anregungsmustern (Codes) zu stabilen Echos. Somit können Störungen von tatsächlichen Objekten („true positives") durch eine getrennt werden, zum Beispiel durch entsprechende nachgelagerte Algorithmik, mittels derer überprüft wird, ob jeder bzw. eine Mehrzahl der verwendeten Codes zur Erkennung eines Objektes führen. Beispielsweise kann eine Objekt/Echo- Wahrscheinlichkeit an die Zahl der Code-Bestätigungen gekoppelt werden, also aus mehreren Messzyklen eine Wahrscheinlichkeit berechnet wird, dass ein erfasstes Objekt tatsächlich vorhanden ist oder dass eine Fehlmessung vorliegt, indem beispielsweise bestimmt wird bei wie vielen und welchen
Anregungsmustern ein Objekt erkannt wurde.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors (1, 2, 3, 4, 5, 6), wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden, wobei in jedem Messzyklus
ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors (1, 2, 3, 4, 5, 6) mit einem Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal (11) durch den Wandler gesendet wird,
ein Echosignal (12) durch den Wandler empfangen wird aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt wird, wobei sich der Frequenzverlauf (20, 21, 22, 23) des Anregungspulses in zwei zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen zumindest am
Ende des Anregungspulses unterscheidet,
dadurch gekennzeichnet, dass
Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen miteinander verglichen werden und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs eine Störung erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Frequenzverlauf (20, 21, 22, 23) der Anregungspulse zweier
Messzyklen, insbesondere zweier unmittelbar aufeinander folgenden Messzyklen, zumindest während der letzten 400με der Dauer des jeweiligen Anregungspulses unterscheiden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Anregungspulse eine Gesamtdauer von ΙΟΟμε bis 3000μ5, bevorzugt ΙΘΟΟμε, aufweisen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus sich von der Dauer eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude eines ersten Anregungspulses eines ersten
Messzyklus sich von der Amplitude eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anregungspuls als frequenzmodulierter
Anregungspuls ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anregungspuls insbesondere durch einen linearen Frequenzverlauf (20, 21, 22, 23), zwischen einer Startfrequenz und einer Endfrequenz moduliert wird, wobei die Startfrequenz und die Endfrequenz aus einem Frequenzbereich zwischen 40 kHz bis 60 kHz gewählt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Echosignale mittels eines Matched Filters gefiltert werden und abhängig von dem Filterergebnis eine Objektinformation ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen eine Wahrscheinlichkeit berechnet wird, dass ein erfasstes Objekt (9) tatsächlich vorhanden ist oder dass eine Fehlmessung vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messzyklen durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vier oder mehr Messzyklen vorgesehen sind, wobei mindestens einer der Messzyklen einen Anregungspuls mit einer konstanten Frequenz aufweist.
12. Abstandsmessvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (8), umfassend mindestens einen Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6), der gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betrieben wird.
13. Abstandsmessvorrichtung umfassend eine Mehrzahl von
Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6), die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betrieben werden, wobei die
Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) an einem Karosserieteil (7) eines Kraftfahrzeugs (8) in einer Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) derart betrieben werden, dass benachbart zueinander angeordnete
Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) zeitlich nicht überlappende Messzyklen aufweisen.
PCT/EP2017/077787 2016-12-14 2017-10-30 Verfahren zum betrieb eines ultraschallsensors Ceased WO2018108379A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/468,369 US11366207B2 (en) 2016-12-14 2017-10-30 Method for operating an ultrasonic sensor
JP2019528622A JP6816279B2 (ja) 2016-12-14 2017-10-30 超音波センサを動作させるための方法
EP17791685.5A EP3555661A1 (de) 2016-12-14 2017-10-30 Verfahren zum betrieb eines ultraschallsensors
KR1020197019982A KR102353624B1 (ko) 2016-12-14 2017-10-30 초음파 센서를 작동시키기 위한 방법
CN201780077520.4A CN110073241B (zh) 2016-12-14 2017-10-30 用于运行超声传感器的方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016224928.2A DE102016224928A1 (de) 2016-12-14 2016-12-14 Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors
DE102016224928.2 2016-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018108379A1 true WO2018108379A1 (de) 2018-06-21

Family

ID=60191397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/077787 Ceased WO2018108379A1 (de) 2016-12-14 2017-10-30 Verfahren zum betrieb eines ultraschallsensors

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11366207B2 (de)
EP (1) EP3555661A1 (de)
JP (1) JP6816279B2 (de)
KR (1) KR102353624B1 (de)
CN (1) CN110073241B (de)
DE (1) DE102016224928A1 (de)
WO (1) WO2018108379A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020214788A1 (de) 2020-11-25 2022-05-25 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung und Verfahren zur Umfelddetektion eines Fortbewegungsmittels
DE102021103058A1 (de) 2021-02-10 2022-08-11 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Identifizieren einer Störung in empfangenen Echosignalen einer Gruppe von Sensoren
KR102753793B1 (ko) * 2022-02-16 2025-01-13 한국자동차연구원 초음파 센서 시스템 및 그 동작 방법
DE102023107269A1 (de) * 2023-03-23 2024-09-26 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh System zur ultraschallbasierten objekterkennung
CN119846083B (zh) * 2025-03-18 2025-06-06 沈阳西诺尔电气有限公司 一种水利工程管道探伤方法及设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4003775A1 (de) * 1990-02-08 1991-08-14 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur steuerung eines ultraschall-entfernungssensors
DE102007029959A1 (de) 2007-06-28 2009-01-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Umgebung
DE102010033207A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Umfeldüberwachung für ein Fahrzeug
DE102011075484A1 (de) * 2011-05-09 2012-11-15 Robert Bosch Gmbh Ultraschall-Messsystem mit verringerter minimaler Reichweite und Verfahren zum Detektieren eines Hindernisses

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5225641Y2 (de) * 1972-03-07 1977-06-10
JPS6421383A (en) * 1987-07-16 1989-01-24 Daifuku Kk Obstruction detector for moving vehicle
GB9119790D0 (en) * 1991-09-17 1991-10-30 British Nuclear Fuels Plc Ultrasonic ranging devices
JPH0996674A (ja) * 1995-09-29 1997-04-08 Mazda Motor Corp 車両の障害物検知装置
JP3221821B2 (ja) * 1995-10-20 2001-10-22 ナイルス部品株式会社 車両用障害物監視装置
DE19901847A1 (de) * 1998-08-06 2000-02-10 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Objekten, insbesondere als Einparkhilfe-Assistenz-Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug
DE19908471A1 (de) * 1999-02-26 2000-09-14 Siemens Ag Hohlzylindrische Feder
JP3537355B2 (ja) 1999-07-12 2004-06-14 新潟原動機株式会社 回転検出装置
CA2411043A1 (en) * 2000-05-17 2001-11-22 Wireless Technologies Research Limited Octave pulse data method and apparatus
KR100387622B1 (en) 2002-10-18 2003-06-18 Bo Yeoun Hwang Can opening apparatus
DE102005033462A1 (de) * 2005-07-18 2007-01-25 Siemens Ag System zur Überwachung des Außennahbereichs eines Kraftfahrzeugs
KR100739506B1 (ko) * 2006-09-25 2007-07-13 한국과학기술원 정합필터의 간략한 계산을 사용한 초음파 거리 정밀측정방법
DE102008007667A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Einparkhilfesystems
JP5483044B2 (ja) * 2008-03-27 2014-05-07 アイシン精機株式会社 物体検出装置及び当該物体検出装置を用いた車両の開閉制御システム、並びに包絡線の立ち上がり検出方法
JP2010182874A (ja) 2009-02-05 2010-08-19 Oki Semiconductor Co Ltd プローブカードのメンテナンス方法
US8548759B2 (en) * 2009-11-06 2013-10-01 University Of Virginia Patent Foundation Methods, apparatus, or systems for characterizing physical property in non-biomaterial or bio-material
DE102010021960B4 (de) * 2010-05-28 2021-05-06 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verrfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102010033210A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Fahrerassistenzsystems in einem Kraftfahrzeug, Fahrerassistenzsystem und Kraftfahrzeug
DE102010041424A1 (de) * 2010-09-27 2012-03-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erfassen eines Umfelds eines Fahrzeugs
US20130303907A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Volcano Corporation Device and System For Imaging and Blood Flow Velocity Measurement
JP6048731B2 (ja) * 2012-05-29 2016-12-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 障害物検知装置
DE102012016866A1 (de) * 2012-08-25 2014-02-27 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zur verbesserten Ansteuerung von Ultraschallsensoren, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug
JP6123133B2 (ja) * 2013-03-04 2017-05-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両用障害物検知装置および、車両用障害物検知システム
CN203381621U (zh) * 2013-06-21 2014-01-08 西安文理学院 一种汽车车速智能控制系统
DE102013015410A1 (de) * 2013-09-17 2015-03-19 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors Ultraschallsensorvorrichtung und Kraftfahrzeug
DE102013218571B4 (de) * 2013-09-17 2025-05-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur seitlichen Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs
DE102013223240B3 (de) * 2013-11-14 2014-10-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit Verdeckungserkennung für Ultraschallsensoren
JP2015184235A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 日本電気株式会社 探信装置、測定方法及びプログラム
US9972480B2 (en) * 2015-01-30 2018-05-15 Agilent Technologies, Inc. Pulsed ion guides for mass spectrometers and related methods
DE102017103275B4 (de) * 2017-02-17 2024-08-14 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren zum Erfassen eines Objekts in einem Umgebungsbereich eines Kraftfahrzeugs mithilfe eines Ultraschallsensors mit verbesserter Filterung von Bodenreflexionen, Steuergerät, Ultraschallsensorvorrichtung sowie Kraftfahrzeug

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4003775A1 (de) * 1990-02-08 1991-08-14 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur steuerung eines ultraschall-entfernungssensors
DE102007029959A1 (de) 2007-06-28 2009-01-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung einer Umgebung
DE102010033207A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-09 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Umfeldüberwachung für ein Fahrzeug
DE102011075484A1 (de) * 2011-05-09 2012-11-15 Robert Bosch Gmbh Ultraschall-Messsystem mit verringerter minimaler Reichweite und Verfahren zum Detektieren eines Hindernisses

Also Published As

Publication number Publication date
EP3555661A1 (de) 2019-10-23
KR102353624B1 (ko) 2022-01-21
JP2020502499A (ja) 2020-01-23
DE102016224928A1 (de) 2018-06-14
US20210286058A1 (en) 2021-09-16
CN110073241A (zh) 2019-07-30
CN110073241B (zh) 2023-08-08
JP6816279B2 (ja) 2021-01-20
US11366207B2 (en) 2022-06-21
KR20190093637A (ko) 2019-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2171495B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erfassung einer umgebung
EP2707746B1 (de) Ultraschall-messsystem mit verringerter minimaler reichweite und verfahren zum detektieren eines hindernisses
EP0326623B1 (de) Verfahren zum Orten eines Hindernisses
EP2181343B1 (de) Abstandsensor und verfahren zum bestimmen eines abstands
DE102017123052B3 (de) Echokodierung und -Dekodierung von Ultraschallsignalen unter Verwendung von zweiwertigen Chirp-Signalen durch Schwellwertvergleich der Frequenzänderung
WO2018108379A1 (de) Verfahren zum betrieb eines ultraschallsensors
DE102017123049B3 (de) Echokodierung und -Dekodierung von Ultraschallsignalen unter Verwendung von zweiwertigen Chirp-Signalen durch Vorzeichenermittlung der Frequenzänderung
DE102010021960B4 (de) Verrfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug
DE102010034263B4 (de) Verfahren zur Erzeugung einer Schwellwertkurve sowie Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Ultraschallsensors und Vorrichtung zur Umfelderfassung
EP3011360A1 (de) Verfahren zum betrieb eines umfelderfassungssystems eines fahrzeugs
EP2569650A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der position eines objektes relativ zu einem fahrzeug, insbesondere einem kraftfahrzeug, zur verwendung in einem fahrerassistenzsystem des fahrzeuges
DE102013218571A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur seitlichen Umfelderfassung eines Kraftfahrzeugs
WO2018108388A1 (de) Verfahren zum betrieb eines ultraschallsensors
EP1058126A2 (de) Abstandserfassungsvorrichtung
DE19842250A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Abstandes zwischen einem Objekt und einer sich örtlich verändernden Einrichtung, insbesondere einem Kraftfahrzeug
EP2251710A2 (de) Ultraschallobjekterfassungssystem und Verfahren zur Erfassung von Objekten mit Hilfe von Ultraschall
DE102017120682A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum betreiben eines ultraschallsensors
DE102012202975A1 (de) Verfahren zur Umfelderkennung sowie Fahrassistenzsystem
DE102011016287B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs
DE10146095A1 (de) Verfahren zur Abstandsmessung
EP2322952B1 (de) Verfahren zum Detektieren eines Objektes, Fahrerassistenzeinrichtung und Fahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinrichtung
EP3324207A1 (de) Verfahren zum betreiben eines ultraschallsystems
WO2018137904A1 (de) Ultraschallsensorvorrichtung
DE10225614A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Ultraschall-Abstandssensors
DE102006041529B4 (de) Verfahren zur Entfernungsbestimmung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17791685

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019528622

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20197019982

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017791685

Country of ref document: EP

Effective date: 20190715