DE102013200475A1 - Method for generating ultrasonic signal, involves dividing ultrasonic signal into multiple time windows, where end frequency of time window is selected as initial frequency of subsequent adjacent time window - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Ultraschallsignals, gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to a method for generating an ultrasonic signal, according to
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ultraschallsignal bereitzustellen, welches wenigstens eine Information trägt.The object of the present invention is to provide an ultrasonic signal which carries at least one piece of information.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Ultraschallsignals gemäß des Patentanspruchs 1 sowie ein System zur Fernaktivierung wenigstens einer Funktion einer Empfangsvorrichtung gemäß des Patentanspruchs 4 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils für sich oder in Kombination erfindungswesentlich sein. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, gelten dabei selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System und umgekehrt. To solve this problem, a method for generating an ultrasonic signal according to the
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Ultraschallsignal in mehrere Zeitfenster unterteilt wird und jedes Zeitfenster ein Ultraschallteilsignal aufweist. Jedes Ultraschallteilsignal weist eine Anfangsfrequenz und eine Endfrequenz auf. Das Ultraschallteilsignal wird dabei im Wesentlichen linear von der Anfangsfrequenz bis zur Endfrequenz durchfahren. Dadurch weist das Ultraschallteilsignal eine Neigung auf. Für angrenzende Zeitfenster von Ultraschallteilsignal wird jeweils eine unterschiedliche Neigung gewählt. Zudem wird die Anfangsfrequenz des folgenden angrenzenden Zeitfensters gleich der Endfrequenz des vorhergehenden Zeitfensters gewählt. Dadurch ist eine charakteristische Kurve des Ultraschallsignals ausgebildet. Das Ultraschallsignal weist demnach eine Kurve auf, wobei die Form, d. h. die Charakteristik der Kurve, eindeutig einer Information zugeordnet werden kann. Damit können verschiedene eindeutige charakteristische Formen des Ultraschallsignals erzeugt werden. Durch die Aufteilung des gesamten Ultraschallsignals in Zeitfenstern, kann pro Zeitfenster ein Ultraschallteilsignal mit einer unterschiedlichen Neigung gewählt werden. Angrenzende Zeitfenster weisen demnach Ultraschallteilsignale auf, die eine unterschiedliche Neigung aufweisen. Die charakteristische Kurve des Ultraschallsignals kann einer bestimmten Information zugeordnet werden. Das Ultraschallsignal kann über eine Ultraschallvorrichtung ausgesendet werden, die gleichzeitig als Sende- und Empfangseinheit dienen kann. So kann die Eindeutigkeit der charakteristischen Kurve z. B. eine Information über die Ultraschallvorrichtung wiedergeben. Die charakteristische Kurve gleicht dementsprechend einem Profil eines Schlüssels, wobei das Profil eines Schlüssels eindeutig ist. According to the invention, it is provided that the ultrasound signal is subdivided into a plurality of time windows and each time window has an ultrasound sub-signal. Each ultrasonic sub-signal has an initial frequency and an end frequency. The ultrasonic sub-signal is traversed substantially linearly from the initial frequency to the final frequency. As a result, the ultrasonic sub-signal has an inclination. For adjacent time window of ultrasonic sub-signal a different inclination is chosen in each case. In addition, the initial frequency of the following adjacent time window is selected equal to the final frequency of the preceding time window. As a result, a characteristic curve of the ultrasonic signal is formed. The ultrasonic signal thus has a curve, the shape, i. H. the characteristic of the curve can be clearly assigned to information. Thus, different unique characteristic shapes of the ultrasonic signal can be generated. By dividing the entire ultrasound signal in time windows, an ultrasound sub-signal with a different inclination can be selected per time window. Adjacent time windows accordingly have ultrasonic sub-signals which have a different inclination. The characteristic curve of the ultrasonic signal can be assigned to a specific information. The ultrasound signal can be transmitted via an ultrasound device, which can simultaneously serve as a transmitting and receiving unit. Thus, the uniqueness of the characteristic curve z. B. reproduce information about the ultrasound device. The characteristic curve is accordingly equal to a profile of a key, the profile of a key being unique.
Es ist vorteilhaft, dass das Zeitfenster in einem Bereich von 0,5 ms bis 2 ms liegt. Die Aussendung eines Ultraschallteilsignals in diesem Zeitbereich reicht dabei aus, damit ein Empfänger des Ultraschallteilsignals die Neigung des Ultraschallteilsignals eindeutig bestimmen kann. Die Vergrößerung des Zeitfensters auf über 2 ms ist dabei auch denkbar, so dass die Bestimmung der Neigung des Ultraschallteilsignals durch den Empfänger sicher und eindeutig bestimmbar ist. Generell gilt dabei, dass je größer das Zeitfenster für die Ultraschallteilsignale gewählt wird, desto länger wird das gesamte Ultraschallsignal, wobei die Zeit zur Ausbildung einer charakteristischen Kurve des Ultraschallsignals zunimmt. Je kleiner das Zeitfenster gewählt wird, desto kürzer ist die Zeit zur Ausbildung einer charakteristischen Kurve des Ultraschallsignals. It is advantageous that the time window is in a range of 0.5 ms to 2 ms. The emission of an ultrasound component signal in this time range is sufficient for a receiver of the ultrasound signal to be able to unambiguously determine the inclination of the ultrasound component signal. The enlargement of the time window to more than 2 ms is also conceivable, so that the determination of the inclination of the ultrasound signal by the receiver can be determined reliably and unambiguously. In general, the larger the time window for the ultrasound component signals is selected, the longer the entire ultrasound signal, whereby the time for forming a characteristic curve of the ultrasound signal increases. The smaller the time window is chosen, the shorter the time is to form a characteristic curve of the ultrasonic signal.
Besonders vorteilhaft ist es, durch die charakteristische Kurve des Ultraschallsignals wenigstens eine Information übertragen wird. Dabei kann durch die Neigung des Ultraschallteilsignals die Information übertragen werden. Das Ultraschallteilsignal kann dabei eine positive oder negative Neigung aufweisen. Bei einer positiven Steigung ist die Anfangsfrequenz des Ultraschallteilsignals kleiner ist als die Endfrequenz. Bei einer negativen Steigung ist die Anfangsfrequenz des Ultraschallteilsignals größer als die Endfrequenz. Auch wird die Steigung maßgeblich von dem Zeitfenster bestimmt. Je kleiner das Zeitfenster desto größer ist die Neigung des Ultraschallteilsignals. Jeder Neigung kann ein Wert zugewiesen werden. Der Wert kann dementsprechend über die Neigung des Ultraschallteilsignals übertragen werden. Somit können über die charakteristische Kurve mehrere Werte übertragen werden. An der Stelle, wo die Endfrequenz eines Ultraschallteilsignals eines Zeitfensters auf die Anfangsfrequenz eines Ultraschallteilsignals eines folgenden Zeitfensters trifft kann ein Frequenzpunkt markiert werden. Dabei kann die charakteristische Kurve mehrere Frequenzpunkte aufweisen. Jeder Frequenzpunkt kann auf einer anderen Frequenz liegen. In einem Koordinatensystem können dann die Frequenzpunkte über die Zeit auf einer Abszisse und über die Frequenz auf einer Ordinate ausgelesen werden. Jedem Frequenzpunkt kann ein Wert zugeordnet werden. Damit können über die Neigung und/oder den Frequenzpunkt Informationen übertragen werden. It is particularly advantageous to transmit at least one piece of information through the characteristic curve of the ultrasonic signal. In this case, the information can be transmitted by the inclination of the ultrasonic component signal. The ultrasonic sub-signal may have a positive or negative slope. With a positive slope, the initial frequency of the ultrasonic component signal is smaller than the final frequency. At a negative slope, the initial frequency of the ultrasonic signal part is greater than the final frequency. Also, the slope is largely determined by the time window. The smaller the time window, the greater the inclination of the ultrasound signal. Each tilt can be assigned a value. The value can accordingly be transmitted via the inclination of the ultrasound signal. Thus, several values can be transmitted via the characteristic curve. At the point where the final frequency of a partial ultrasound signal of a time window meets the initial frequency of an ultrasound signal of a subsequent time window, a frequency point can be marked. The characteristic curve can have several frequency points. Each frequency point can be on a different frequency. In a coordinate system, the frequency points can then be read out over time on an abscissa and over the frequency on an ordinate. Each Frequency point can be assigned a value. This information can be transmitted via the inclination and / or the frequency point.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Anfangsfrequenz und/oder Endfrequenz in einem Bereich von 16 kHz bis 60 kHz liegt. Dazu eignen sich besonders dynamische und elektrostatische Lautsprecher, insbesondere ein Piezolautsprecher. Dabei können Membranen zum Einsatz kommen, wobei dadurch ein verbessertes Übertragungsverhalten erzeugt werden kann. Dementsprechend sind Ultraschallsignale über Piezolautsprecher erzeugbar, wobei die Piezolautsprecher kostengünstig herstellbar sind. Vorteilhafterweise können Ultraschallsignale ab einer Frequenz von 16 kHz von einem menschlichen Ohr wahrgenommen werden. Weiterhin ist der Vorteil von Ultraschallsignalen ab einer Frequenz von 16 kHz bis 60 kHz, dass eine Schallabsorption wesentlich geringer ist, als bei einer Aussendung von höheren Frequenzen.Furthermore, it is advantageous that the initial frequency and / or end frequency is in a range of 16 kHz to 60 kHz. Particularly suitable for this purpose are dynamic and electrostatic loudspeakers, in particular a piezo loudspeaker. In this case, membranes can be used, whereby an improved transmission behavior can be generated. Accordingly, ultrasonic signals can be generated via piezo loudspeakers, wherein the piezo loudspeakers can be produced cost-effectively. Advantageously, ultrasonic signals from a frequency of 16 kHz can be perceived by a human ear. Furthermore, the advantage of ultrasonic signals from a frequency of 16 kHz to 60 kHz, that a sound absorption is much lower than when transmitting higher frequencies.
Es kann ferner vorteilhaft sein, dass die charakteristische Kurve des Ultraschallsignals von einer an einem Kraftfahrzeug angeordneten Ultraschallvorrichtung gesendet wird. Damit kann eine bereits vorhandene Ultraschallvorrichtung eines Kraftfahrzeugs genutzt werden. Diese Ultraschallvorrichtung des Kraftfahrzeugs könnte in einer am Kraftfahrzeug angeordneten PDC-Vorrichtung (Park Distance Control) sein. Vorteilhafterweise kann dadurch eine bereits vorhandene Ultraschallvorrichtung mit einer doppelten Funktion belegt werden. Dies kann zum einen in der Aussendung von einfachen Ultraschallsignalen zur Ermittlung einer Entfernung von Objekten in einem Freiraum bestehen oder der Nutzung von charakteristischen Ultraschallsignalen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Ein zusätzlicher Aufwand bei der Anordnung einer zweiten Ultraschallvorrichtung an einem Kraftfahrzeug kann dadurch unterbleiben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei auf einem Steuergerät implementiert sein, das auch die PDC-Vorrichtung steuert. Damit kann ein computergesteuertes Programmprodukt, welches auf dem Steuergerät implementiert ist, zur Ausführung des Verfahrens dienen. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls durch ein System zur Fernaktivierung wenigstens einer Funktion einer Empfangsvorrichtung gelöst. Dabei ist ein Ultraschallsignal durch eine fahrzeugseitige Ultraschallvorrichtung eines Kraftfahrzeugs sendbar. Das Ultraschallsignal ist von der Empfangsvorrichtung empfangbar. An der Empfangsvorrichtung ist eine Rechnereinheit angeordnet, durch die das Ultraschallsignal auswertbar ist. Bei einer positiven Auswertung des Ultraschallsignals ist die Funktion der Empfangsvorrichtung ausführbar. An der Empfangsvorrichtung können verschiedene elektrische oder elektromechanische Komponenten angeordnet sein. So kann an der Empfangsvorrichtung z. B. ein Elektromotor angeordnet sein, der durch die Empfangsvorrichtung steuerbar ist. Die Auswertung des Ultraschallsignals kann dabei durch eine angeordnete Rechnereinheit an der Empfangsvorrichtung erfolgen. Die Ultraschallvorrichtung kann dabei zur Aussendung des Ultraschallsignals zur Fernaktivierung wenigstens einer Funktion der Empfangsvorrichtung ausgesendet werden und/oder zur Aussendung von Ultraschallsignalen zur Bestimmung von Entfernungen von Objekten in einem Freiraum. Damit das Ultraschallsignal zur Fernaktivierung wenigstens einer Funktion der Empfangsvorrichtung nutzbar ist, kann es eine charakteristische Kurve aufweisen, wobei die charakteristische Kurve nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 erzeugt werden kann. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass die Empfangsvorrichtung eindeutig zwischen Ultraschallsignalen zur Bestimmung von Entfernungen oder zur Fernaktivierung einer Funktion unterscheiden kann. It may also be advantageous for the characteristic curve of the ultrasound signal to be transmitted by an ultrasound device arranged on a motor vehicle. Thus, an existing ultrasonic device of a motor vehicle can be used. This ultrasonic device of the motor vehicle could be in a PDC device (Park Distance Control) arranged on the motor vehicle. Advantageously, an already existing ultrasonic device can thereby be assigned a double function. This can consist in the emission of simple ultrasonic signals for determining a distance of objects in a free space or the use of characteristic ultrasound signals in accordance with the method according to the invention. An additional effort in the arrangement of a second ultrasonic device on a motor vehicle can be omitted. The method according to the invention can be implemented on a control unit which also controls the PDC device. Thus, a computer-controlled program product, which is implemented on the control unit, serve to execute the method. The object of the invention is also achieved by a system for remote activation of at least one function of a receiving device. In this case, an ultrasonic signal can be transmitted by a vehicle-side ultrasound device of a motor vehicle. The ultrasonic signal can be received by the receiving device. At the receiving device, a computer unit is arranged, through which the ultrasonic signal can be evaluated. In a positive evaluation of the ultrasonic signal, the function of the receiving device is executable. At the receiving device, various electrical or electromechanical components may be arranged. Thus, at the receiving device z. B. an electric motor may be arranged, which is controllable by the receiving device. The evaluation of the ultrasonic signal can be carried out by an arranged computer unit at the receiving device. The ultrasound device can be emitted for the purpose of transmitting the ultrasound signal for the remote activation of at least one function of the receiving device and / or for emitting ultrasound signals for determining distances of objects in a free space. In order that the ultrasound signal can be used for the remote activation of at least one function of the receiving device, it can have a characteristic curve, wherein the characteristic curve can be produced by a method according to
Optional ist es denkbar, dass die Empfangsvorrichtung eine Sendevorrichtung aufweist, wobei bei einer positiven Auswertung des Ultraschallsignals als Funktion eine Aussendung eines zweiten Signals durch die Sendevorrichtung erfolgt. Durch das zweite Signal können Informationen übertragen werden. Für die Übertragung der Informationen kann das zweite Signal als Funksignal ausgestaltet sein. Auf diesem Funksignal können Informationen aufmoduliert werden. Hier können verschiedene Modulationsarten zum Einsatz kommen. Eine Frequenzmodulation ist dabei gegenüber einer Amplitudenmodulation gegenüber Störungen unempfindlicher. Die Empfangsvorrichtung und die Sendevorrichtung können in einem Modul ausgeführt sein. Die Sendevorrichtung und die Empfangsvorrichtung, d. h. das Modul aus Sendevorrichtung und Empfangsvorrichtung können vorteilhafterweise mit einer Rechnereinheit verbunden sein. Optionally, it is conceivable that the receiving device has a transmitting device, wherein in a positive evaluation of the ultrasonic signal as a function of a transmission of a second signal is carried out by the transmitting device. Information can be transmitted by the second signal. For the transmission of information, the second signal may be configured as a radio signal. Information can be modulated on this radio signal. Different types of modulation can be used here. Frequency modulation is less susceptible to interference than amplitude modulation. The receiving device and the transmitting device may be embodied in a module. The transmitting device and the receiving device, d. H. the module of transmitting device and receiving device can be advantageously connected to a computer unit.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Sendevorrichtung eine zweite Ultraschallvorrichtung oder eine Ultrahochfrequenzvorrichtung ist. Mit der Ultraschallvorrichtung kann das zweite Signal als zweites Ultraschallsignal ausgesendet werden. Das zweite Ultraschallsignal kann mit einer charakteristischen Kurve gemäß dem Patentanspruch 1 übertragen werden. Durch die Ultrahochfrequenzvorrichtung können höhere Informationsdichten übertragen werden. Hier kann ein Trägersignal in einem Bereich von 890 MHz bis 915 MHz zum Einsatz kommen. Auf dieser Trägerfrequenz können die Informationen aufmoduliert werden. Die Sendevorrichtung kann dabei stationär an einem Gehäuse angeordnet sein, wobei das Gehäuse als z. B. Werbetafel ausgestaltet sein kann. Die Sendevorrichtung kann dann über das zweite Signal aktuelle Werbeangebote aussenden. Auch kann die Sendevorrichtung an einer Ampel angeordnet sein, so dass über das zweite Signal aktuelle Informationen über einen Verkehrsfluss über eine Länge einer Rotphase durch das zweite Signal informiert werden kann.Furthermore, it is advantageous that the transmitting device is a second ultrasonic device or an ultra-high frequency device. With the ultrasonic device, the second signal can be transmitted as a second ultrasonic signal. The second ultrasonic signal can be transmitted with a characteristic curve according to
Zudem ist es vorteilhaft, dass die Sendevorrichtung an einem zweiten Kraftfahrzeug angeordnet ist. Dadurch können Informationen zwischen dem Kraftfahrzeug und dem zweiten Kraftfahrzeug ausgetauscht werden. So können Informationen über eine aktuelle Geschwindigkeit oder auch Nutzerprofile ausgetauscht werden. Damit kann jeglicher Art von Information zwischen den Kraftfahrzeugen ausgetauscht werden. Auch kann die aktuelle Geschwindigkeit des zweiten Fahrzeugs an das Fahrzeug übermittelt werden, so dass ein Nutzer des Kraftfahrzeugs entscheiden kann, ob ein z. B. Überholmanöver sicher durchgeführt werden kann. Auch im Falle, dass ein vorausfahrendes zweites Kraftfahrzeug eine starke Bremsung vollzieht, kann dies dem dahinterfahrenden Kraftfahrzeug durch die Ultraschallvorrichtung mit einem zweiten Signal mitgeteilt werden. In addition, it is advantageous that the transmitting device is arranged on a second motor vehicle. As a result, information can be exchanged between the motor vehicle and the second motor vehicle. So information about a current speed or user profiles can be exchanged. This allows any kind of information to be exchanged between motor vehicles. Also, the current speed of the second vehicle can be transmitted to the vehicle, so that a user of the motor vehicle can decide whether a z. B. overtaking maneuver can be performed safely. Even in the event that a preceding second motor vehicle makes a strong braking, this can be communicated to the motor vehicle driving behind it by the ultrasonic device with a second signal.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Empfangsvorrichtung ein Gateway aufweist, wobei durch das Gateway ein Gatewaysignal an eine Auslösevorrichtung übermittelbar ist. Die Empfangsvorrichtung kann dabei ein Ultraschallsignal mit einer besonderen Kennung, z. B. über eine charakteristische Kurve, welche über ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 erzeugbar ist, auswerte. Die Auswertung kann dabei über eine Rechnereinheit erfolgen. Die Empfangsvorrichtung, das Gateway und die Rechnereinheit können dabei in einem Modul ausgeführt sein. Das Ultraschallsignal kann dabei eine Information tragen, wobei eine bestimmte Funktion des Gateways ausgeführt werden kann. Diese Funktion kann in einer Übermittlung des Gatewaysignals an die Auslösevorrichtung bestehen. So kann die Auslösevorrichtung z. B. eine Leuchte aufweisen, die über das Gatewaysignal steuerbar ist. Das Gatewaysignal kann dabei an die Auslösevorrichtung kabelgebunden oder drahtlos erfolgen. Weiterhin ist es denkbar, dass an der Auslösevorrichtung elektrische Komponenten, wie z. B. Elektromotoren oder Alarmsirenen angeordnet sind. Furthermore, it is conceivable that the receiving device has a gateway, wherein a gateway signal can be transmitted to a triggering device by the gateway. The receiving device can be an ultrasonic signal with a special identifier, eg. B. on a characteristic curve, which is generated by a method according to
Es ist vorteilhaft, dass die Auslösevorrichtung einen Türöffner aufweist, insbesondere einen Garagentüröffner aufweist. Da das Ultraschallsignal von einem Kraftfahrzeug aussendbar ist, kann über das Kraftfahrzeug eine Entriegelung einer Tür erfolgen. Dabei ist es denkbar, dass gleichzeitig eine Öffnung der Tür durch den Türöffner erfolgt. Der Türöffner, der insbesondere als Garagentüröffner ausgebildet sein kann, kann dabei einen Elektromotor aufweisen. Dieser Elektromotor kann über eine Mechanik dann die Tür öffnen. It is advantageous that the triggering device has a door opener, in particular has a garage door opener. Since the ultrasound signal can be emitted by a motor vehicle, unlocking of a door can take place via the motor vehicle. It is conceivable that at the same time an opening of the door takes place through the door opener. The door opener, which may be designed in particular as a garage door opener, may have an electric motor. This electric motor can then open the door via a mechanism.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmalen jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:Further measures and advantages of the invention will become apparent from the claims, the following description and the drawings. In the drawings, the invention is shown in several embodiments. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. Show it:
In
In
In
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