DE102017125136B4 - Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor - Google Patents

Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor Download PDF

Info

Publication number
DE102017125136B4
DE102017125136B4 DE102017125136.7A DE102017125136A DE102017125136B4 DE 102017125136 B4 DE102017125136 B4 DE 102017125136B4 DE 102017125136 A DE102017125136 A DE 102017125136A DE 102017125136 B4 DE102017125136 B4 DE 102017125136B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
quantization
ultrasonic sensor
output signal
signal change
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.)
Active
Application number
DE102017125136.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102017125136A1 (en
Inventor
Maximilian Poepperl
Raghavendra Gulagundi
Mathieu BAICRY
Frederic Boyron
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.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren 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 Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority to DE102017125136.7A priority Critical patent/DE102017125136B4/en
Priority to PCT/EP2018/077715 priority patent/WO2019081217A1/en
Publication of DE102017125136A1 publication Critical patent/DE102017125136A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102017125136B4 publication Critical patent/DE102017125136B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/523Details of pulse systems
    • G01S7/526Receivers
    • G01S7/53Means for transforming coordinates or for evaluating data, e.g. using computers
    • G01S7/533Data rate converters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/02Delta modulation, i.e. one-bit differential modulation
    • H03M3/022Delta modulation, i.e. one-bit differential modulation with adaptable step size, e.g. adaptive delta modulation [ADM]

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)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals (DS) eines Ultraschallsensors (16) für eine signaltechnische Übertragung, insbesondere eine signaltechnische Übertragung mit begrenzter Übertragungsrate, an einen Signalempfänger (26), bei dem ein -vorzugsweise digitales- Ausgangssignal (RS) des Ultraschallsensors (16) zu dem digitalen Sensorsignal für die signaltechnische Übertragung verarbeitet wird, wobei die Verarbeitung die folgenden Schritte umfasst:
- Ermittlung einer Signaländerung (SC) von aufeinander folgenden Werten des Ausgangssignals (RS),
- Quantisierung dieser Signaländerung (SC) und
- Ausgabe der quantisierten Signaländerung (SC) als das digitale Sensorsignal (DS), dadurch gekennzeichnet, dass die Quantisierungsschrittweite der Quantisierung der Signaländerung (SC)
- in Abhängigkeit einer einem zugeordneten Wert des Ausgangssignals (RS) entsprechenden Größe (SA) oder
- in Abhängigkeit einer zugeordneten Signaländerung (SC) gewählt wird.

Figure DE102017125136B4_0000
Method for providing a digital sensor signal (DS) of an ultrasonic sensor (16) for a signaling transmission, in particular a signaling transmission with a limited transmission rate, to a signal receiver (26), in which a -preferably digital- output signal (RS) of the ultrasonic sensor (16) is processed into the digital sensor signal for signaling transmission, the processing comprising the following steps:
- Determination of a signal change (SC) of successive values of the output signal (RS),
- Quantization of this signal change (SC) and
- Output of the quantized signal change (SC) as the digital sensor signal (DS), characterized in that the quantization step size of the quantization of the signal change (SC)
- depending on a quantity (SA) corresponding to an assigned value of the output signal (RS) or
- is selected depending on an assigned signal change (SC).
Figure DE102017125136B4_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals eines Ultraschallsensors für eine signaltechnische Übertragung, insbesondere eine signaltechnische Übertragung mit begrenzter Übertragungsrate, an einen Signalempfänger, bei dem ein Ausgangssignal des Ultraschallsensors zu dem digitalen Sensorsignal für die signaltechnische Übertragung verarbeitet wird.The present invention relates to a method for providing a digital sensor signal of an ultrasonic sensor for a signaling transmission, in particular a signaling transmission with a limited transmission rate, to a signal receiver, in which an output signal of the ultrasonic sensor is processed into the digital sensor signal for the signaling transmission.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals eines Ultraschallsensors für eine signaltechnische Übertragung an einen Signalempfänger, eine entsprechende Ultraschallsensoreinrichtung mit Ultraschallsensor und derartiger Vorrichtung sowie ein entsprechendes Ultraschallsensorsystem.The invention further relates to a corresponding device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor for a signaling transmission to a signal receiver, a corresponding ultrasonic sensor device with an ultrasonic sensor and such a device, and a corresponding ultrasonic sensor system.

Das Dokument DE 10 2008 044 058 B4 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals eines Ultraschallsensors für eine signaltechnische Übertragung per LIN-Kommunikation (LIN: Local Interconnect Network) an ein Steuergerät dieses Sensors. Dabei verarbeitet das System ein Ausgangssignal des Sensors zu dem digitalen Sensorsignal für die signaltechnische Übertragung per LIN-Kommunikation.The document DE 10 2008 044 058 B4 describes a method and a system for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor for signaling transmission via LIN communication (LIN: Local Interconnect Network) to a control device of this sensor. The system processes an output signal from the sensor into the digital sensor signal for signaling transmission via LIN communication.

Die Begriffe Signalübertragung beziehungsweise signaltechnische Übertragung stehen allgemein für Informations- und Datenübertragung. Die Datenübertragung zwischen einem Ultraschallsensor und dem für diesen Sensor zuständigen Steuergerät (englisch: ECU: electronic control unit) in Kraftfahrzeugen erfolgt derzeit mittels standardisierter Übertragungsprotokolle, wie zum Beispiel dem Bus-Protokoll für LIN.The terms signal transmission or signal transmission generally stand for information and data transmission. The data transmission between an ultrasonic sensor and the control unit responsible for this sensor (ECU: electronic control unit) in motor vehicles is currently carried out using standardized transmission protocols, such as the bus protocol for LIN.

Die dazu verwendeten Übertragungssysteme sind in ihrer Datenrate begrenzt. Während der Ultraschallsensor selbst mithilfe eines Analog-zu-Digital-Umsetzer mit hoher Abtastrate und hoher Quantisierung, die Information der Membranschwingungen beim Empfang von Ultraschallsignal als Messsignal detailliert zur Verfügung hat, stehen in heutigen Systemen in dem Steuergerät nur stark verlustbehaftete Abbilder der tatsächlichen Messdaten zur Verfügung.The transmission systems used for this are limited in their data rate. While the ultrasonic sensor itself has the information about the membrane oscillations available as a measurement signal in detail using an analog-to-digital converter with a high sampling rate and high quantization, in today's systems the control unit only has very lossy images of the actual measurement data Disposal.

Die Datenrate der Übertragung zwischen Ultraschallsensor und Steuergerät ergibt sich dabei stets aus der verwendeten Abtastrate und der Quantisierung. Durch zu niedrige Abtastraten des im Folgenden als Ausgangssignal des Ultraschallsensors beziehungsweise Rohsignal bezeichneten Messsignals (wobei aus einer Reduzierung der Abtastrate auch eine Reduzierung der notwendigen Datenrate resultiert) entstehen wegen des Informationsverlustes Fehler wie zum Beispiel Aliasing oder eine stark verringerte Auflösung. Durch konventionelle Quantisierung mit geringer Bitzahl, in der Regel kleiner 5, wird ein hohes Quantisierungsrauschen erzeugt, was im schlimmsten Fall eine sinnvolle Verwertung der Daten verhindern kann. Eine Verbesserung des Quantisierungsrauschens kann unter Umständen durch nichtlineare Kennlinien erzielt werden. Jedoch ist auch dieser Ansatz durch die Anzahl der möglichen Quantisierungszustände, die aus den Quantisierungsbits resultieren, stark eingeschränkt.The data rate of the transmission between the ultrasonic sensor and the control device always results from the sampling rate used and the quantization. If the sampling rates of the measurement signal, referred to below as the output signal of the ultrasonic sensor or raw signal, are too low (a reduction in the sampling rate also results in a reduction in the necessary data rate), errors such as aliasing or a greatly reduced resolution arise due to the loss of information. Conventional quantization with a small number of bits, usually less than 5, generates a high level of quantization noise, which in the worst case can prevent meaningful use of the data. An improvement in quantization noise can under certain circumstances be achieved through nonlinear characteristics. However, this approach is also severely limited by the number of possible quantization states that result from the quantization bits.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Informationen, die in dem Steuergerät ankommen, besteht in der Weiterentwicklung und Nutzung komplexerer Übertragungsprotokolle. Die dazu nötigen Anforderungen an Sensor und Steuergerät sind jedoch in der Regel mit steigenden Systemkosten verbunden.One way to improve the information that arrives in the ECU is to further develop and use more complex transmission protocols. However, the necessary requirements for sensors and control devices are usually associated with increasing system costs.

Alternativ kann die Übertragung auf die Zielechos der Ultraschallsignale konzentriert werden, wodurch jedoch Informationen insbesondere über die Umgebungsbedingungen verloren gehen, welche zum Beispiel zur Einschätzung der Konfidenz der Messungen sinnvoll sind.Alternatively, the transmission can be concentrated on the target echoes of the ultrasonic signals, but this means that information is lost, particularly about the environmental conditions, which is useful, for example, for assessing the confidence of the measurements.

Eine weitere Möglichkeit bildet das sogenannte Sparse Sampling (auch Compressed Sampling/Sensing). Die resultierende Anzahl an zu übertragenden Samples ist mit diesem Verfahren deutlich geringer als bei konventioneller, äquidistanter Datenübertragung, jedoch sind aufwändige Rekonstruktionsverfahren im Steuergerät notwendig, die mit heutigen Steuergeräten kaum implementierbar sind.Another option is so-called sparse sampling (also compressed sampling/sensing). The resulting number of samples to be transmitted with this method is significantly lower than with conventional, equidistant data transmission, but complex reconstruction processes are necessary in the control unit, which can hardly be implemented with today's control units.

Aus der DE 100 24 959 A1 Vorrichtung zum Austausch von Daten zwischen einer Messeinheit und einer Auswerteeinheit bekannt, welche eine Komprimiereinheit aufweist, welche die Messdaten komprimiert.From the DE 100 24 959 A1 Device for exchanging data between a measuring unit and an evaluation unit is known, which has a compression unit which compresses the measurement data.

Aus der DE 10 2015 120 130 A1 ist ein Verfahren zur Übertragung von Daten wenigstens eines Messgrößenaufnehmers, welche wenigstens zu Teil mittels eines Kompressionsalgorithmus komprimiert werden.From the DE 10 2015 120 130 A1 is a method for transmitting data from at least one measurement sensor, which is at least partially compressed using a compression algorithm.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, die eine möglichst genaue Übertragung des Sensorsignals auch bei begrenzter Übertragungsrate ermöglichen.Based on the above-mentioned prior art, the invention is based on the object of specifying measures that enable the sensor signal to be transmitted as precisely as possible, even with a limited transmission rate.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The problem is solved according to the invention by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals eines Ultraschallsensors für eine signaltechnische Übertragung an einen Signalempfänger, bei dem ein -vorzugsweise digitales- Ausgangssignal des Ultraschallsensors zu dem digitalen Sensorsignal für die signaltechnische Übertragung verarbeitet wird, ist vorgesehen, dass die Verarbeitung die folgenden Schritte umfasst: (i) Ermittlung einer Signaländerung von aufeinander folgenden Werten des Ausgangssignals, (ii) Quantisierung dieser Signaländerung und (iii) Ausgabe der quantisierten Signaländerung als das digitale Sensorsignal. Mit anderen Worten wird statt einer (Re-) Quantisierung der Werte des Ausgangssignals, also der Signalamplitude, eine Signaländerung von aufeinander folgenden Werten des Ausgangssignals ermittelt und quantisiert.In the method according to the invention for providing a digital sensor signal of an ultrasonic sensor for a signaling transmission to a signal receiver, in which a - preferably digital - output signal of the ultrasonic sensor is processed into the digital sensor signal for the signaling transmission, it is provided that the processing includes the following steps : (i) detecting a signal change from successive values of the output signal, (ii) quantizing this signal change and (iii) outputting the quantized signal change as the digital sensor signal. In other words, instead of (re)quantizing the values of the output signal, i.e. the signal amplitude, a signal change of successive values of the output signal is determined and quantized.

In Kombination mit der Reduktion der Abtastrate auf ein Minimum zur verlustfreien Datenübertragung entsprechend dem Nyquist-Theorem erlaubt dieses Quantisierungsverfahren eine hohe Kompression von Ultraschall-Messdaten ohne Informationsverlust. Die Quantisierung ist in diesem Zusammenhang also als eine Art „Abbildung zur Datenkompression“ zu verstehen.In combination with reducing the sampling rate to a minimum for loss-free data transmission in accordance with the Nyquist theorem, this quantization method allows high compression of ultrasound measurement data without loss of information. In this context, quantization is to be understood as a kind of “mapping for data compression”.

Eine Quantisierung von Amplitudenwerten des Signals (statt der hier erfindungsgemäß durchgeführten Quantisierung der Signaländerungen) besitzt insbesondere bei Ultraschallechos den Nachteil, dass durch Nachschwingen der Membranen beim Senden hohe Amplitudenausschläge erzeugt werden, während die Signale von Umgebungsechos meist deutlich geringer ausfallen. Um das Signal möglichst vollständig zu quantisieren, kann ein Teil der Quantisierungszustände lediglich für das Nachschwingen genutzt werden, wodurch die Anzahl der Quantisierungszustände bei vorgegebener Bitzahl für die Umgebungsechos gering ist. Aus diesem Grund ist es sinnvoll statt der absoluten Amplituden lediglich Amplitudenunterschiede, also Signaländerungen, zwischen dem aktuellen Wert des Signals und dem letzten Wert zu quantisieren (im Folgenden auch Delta-basierte Quantisierung genannt). Auf diese Weise sind derartig starke Amplitudenschwankungen auch mit geringen Quantisierungsbits quantisierbar. Ein zusätzlicher Vorteil der Delta-basierten Quantisierung liegt darin, dass auch negative Werte, bei denen in Amplituden-basierten Systemen ein Vorzeichenbit oder Ähnliches verwendet werden muss, ohne zusätzliche Datenbits übertragen werden können.A quantization of amplitude values of the signal (instead of the quantization of the signal changes carried out here according to the invention) has the disadvantage, particularly in the case of ultrasonic echoes, that high amplitude deflections are generated by the reverberation of the membranes during transmission, while the signals from environmental echoes are usually significantly lower. In order to quantize the signal as completely as possible, some of the quantization states can only be used for ringing, which means that the number of quantization states for the ambient echoes is small for a given number of bits. For this reason, it makes sense to quantize only amplitude differences, i.e. signal changes, between the current value of the signal and the last value instead of the absolute amplitudes (hereinafter also called delta-based quantization). In this way, such strong amplitude fluctuations can be quantized even with small quantization bits. An additional advantage of delta-based quantization is that negative values, for which a sign bit or similar must be used in amplitude-based systems, can also be transmitted without additional data bits.

Die Quantisierungsschrittweite der Quantisierung kann fest gewählt sein oder in Abhängigkeit von einem oder mehrerer Kriterien variiert werden.The quantization step size of the quantization can be fixed or varied depending on one or more criteria.

Gemäß der Erfindung wird die Quantisierungsschrittweite der Quantisierung der Signaländerung

  1. (a) in Abhängigkeit einer einem zugeordneten Wert des Ausgangssignals entsprechenden Größe oder
  2. (b) in Abhängigkeit einer zugeordneten Signaländerung
gewählt. Der für den Fall (a) zugrundeliegende Wert des Ausgangssignals ist (natürlich) ein bereits vorliegender Wert, zum Beispiel der letzte bereits vorliegende Wert des Ausgangssignals. Die diesem Wert entsprechende Größe ist der Wert selbst, eine Quantisierung des Wertes oder eine andere diesem Wert entsprechende Größe. Beim Fall (b) wird eine zuvor ermittelte Signaländerung, zum Beispiel die unmittelbar zuvor ermittelte Signaländerung, als Kriterium für die Variation der Quantisierungsschrittweite genutzt.According to the invention, the quantization step size of the quantization of the signal change
  1. (a) depending on a size corresponding to an assigned value of the output signal or
  2. (b) depending on an associated signal change
chosen. The underlying value of the output signal for case (a) is (of course) an already existing value, for example the last already existing value of the output signal. The quantity corresponding to this value is the value itself, a quantization of the value, or another quantity corresponding to this value. In case (b), a previously determined signal change, for example the immediately previously determined signal change, is used as a criterion for varying the quantization step size.

Eine elektronische Komponente oder eine Funktion, die einen Wert bzw. ein Signal quantisiert, wird im Folgenden als Quantisierer bezeichnet. Der beim Quantisieren entstehende Fehler wird Quantisierungsfehler genannt. Der hier verwendete Quantisierer ist also ein Quantisierer mit einstellbarer Quantisierungsschrittweite. An electronic component or a function that quantizes a value or a signal is referred to below as a quantizer. The error resulting from quantization is called quantization error. The quantizer used here is a quantizer with an adjustable quantization step size.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wahl der Quantisierungsschrittweite gemäß einer vorgegebenen Funktion erfolgt, welche die Quantisierungsschrittweite im Fall (a) mit der dem zugeordneten Wert des Ausgangssignals entsprechenden Größe oder im Fall (b) mit der zugeordneten Signaländerung verknüpft.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the choice of the quantization step size takes place according to a predetermined function, which links the quantization step size in case (a) with the size corresponding to the assigned value of the output signal or in case (b) with the assigned signal change.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Funktion als Datensatz vorliegt. Dieser Datensatz entspricht einer hinterlegten Kennlinie. Bevorzugt ist die Kennlinie beziehungsweise der entsprechende Datensatz direkt im Quantisierer hinterlegt.It is preferably provided that the function is available as a data record. This data record corresponds to a stored characteristic curve. The characteristic curve or the corresponding data set is preferably stored directly in the quantizer.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Quantisierungsschrittweite der Quantisierung der Signaländerung bei einer einem zugeordneten Wert des Ausgangssignals entsprechenden Größe oberhalb eines Grenzwertes konstant vorgegeben. Diese Vorgabe ergibt sich vorzugsweise direkt über die Funktion beziehungsweise Kennlinie.According to yet another preferred embodiment of the invention, the quantization step size of the quantization of the signal change is predetermined to be constant at a size corresponding to an assigned value of the output signal above a limit value. This specification is preferably obtained directly via the function or characteristic curve.

Mit Vorteil ist weiterhin vorgesehen, dass die signaltechnische Übertragung eine Datenübertragung über ein BUS-System, insbesondere ein LIN-Bussystem, ist. Das Local Interconnect Network (LIN), auch LIN-Bus genannt, ist ein serielles Kommunikationssystem für die Vernetzung von Sensoren und Aktoren, also ein Feldbus. Der LIN-Bus kommt insbesondere dort zum Einsatz, wo die Bandbreite und Vielseitigkeit eines CAN-Bussystems (CAN: Controller Area Network) nicht benötigt wird. Typische Anwendungsbeispiele sind die Vernetzung innerhalb eines Kraftfahrzeugbereichs.It is also advantageously provided that the signaling transmission is a data transmission via a BUS system, in particular a LIN bus system. The Local Interconnect Network (LIN), also called LIN bus, is a serial communication system for networking sensors and actuators, i.e. a fieldbus. The LIN bus is coming particularly used where the bandwidth and versatility of a CAN bus system (CAN: Controller Area Network) is not required. Typical application examples are networking within a motor vehicle area.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals eines Ultraschallsensors für eine signaltechnische Übertragung, insbesondere eine signaltechnische Übertragung mit begrenzter Übertragungsrate, an einen Signalempfänger, die zum Verarbeiten eines vorzugsweise digitalen Ausgangssignals des Ultraschallsensors in das digitale Sensorsignal für die signaltechnische Übertragung eingerichtet ist, ist vorgesehen, dass diese Vorrichtung eingerichtet ist (i) eine Signaländerung des Ausgangssignals zu ermitteln, (ii) diese und (iii) die quantisierte Signaländerung als das digitale Sensorsignal zur Übertragung auszugeben.In the device according to the invention for providing a digital sensor signal of an ultrasonic sensor for a signaling transmission, in particular a signaling transmission with a limited transmission rate, to a signal receiver, which is set up to process a preferably digital output signal of the ultrasonic sensor into the digital sensor signal for the signaling transmission, it is provided that this device is set up to (i) determine a signal change in the output signal, (ii) output this and (iii) the quantized signal change as the digital sensor signal for transmission.

Die zuvor im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens genannten Ausführungsformen der Erfindung gelten entsprechend auch für die Vorrichtung.The embodiments of the invention mentioned above in the description of the method also apply accordingly to the device.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass diese zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet ist.According to a preferred embodiment of the device according to the invention, it is provided that it is set up to carry out the method mentioned above.

Bei der erfindungsgemäßen Ultraschallsensoreinrichtung mit einem Ultraschallsensor ist vorgesehen, dass diese weiterhin eine dem Ultraschallsensor signaltechnisch nachgeschaltete vorgenannte Vorrichtung zum Erstellen eines digitalen Sensorsignals des Ultraschallsensors aufweist.In the ultrasonic sensor device according to the invention with an ultrasonic sensor, it is provided that it also has an aforementioned device, which is connected downstream of the ultrasonic sensor in terms of signaling, for generating a digital sensor signal of the ultrasonic sensor.

Bei dem erfindungsgemäßen Ultraschallsensorsystem für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Ultraschallsensor und einem Steuergerät ist vorgesehen, dass dieses System weiterhin zumindest eine vorgenannte Vorrichtung zum Erstellen eines digitalen Sensorsignals des Ultraschallsensors aufweist.In the ultrasonic sensor system according to the invention for a motor vehicle, with at least one ultrasonic sensor and a control device, it is provided that this system also has at least one aforementioned device for generating a digital sensor signal of the ultrasonic sensor.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings using preferred embodiments.

Es zeigt

  • 1 ein Kraftfahrzeug, welches ein Fahrerassistenzsystem mit einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist,
  • 2 ein Ersatzschaltbild einer Vorrichtung zum Erstellen eines digitalen Sensorsignals eines Ultraschallsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 ein Ersatzschaltbild einer Vorrichtung zum Erstellen eines digitalen Sensorsignals eines Ultraschallsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 4 eine graphische Darstellung eines ursprünglichen Sensorausgangssignals, eines Signals mit reduzierter Anzahl an Abtastwerten sowie einer lineare Quantisierung des Signals ohne Adaption und
  • 5 eine graphische Darstellung des ursprünglichen Sensorausgangssignals, des Signals mit reduzierter Anzahl an Abtastwerten sowie einer Delta-basierten Quantisierung mit quadratischer Quantisierungskennlinie und Adaption auf Basis der vorangegangen Amplitudenwerte sowie mit zwei festen Quantisierungszuständen.
It shows
  • 1 a motor vehicle which has a driver assistance system with an ultrasonic sensor device according to an embodiment of the invention,
  • 2 an equivalent circuit diagram of a device for creating a digital sensor signal of an ultrasonic sensor according to a first embodiment of the invention,
  • 3 an equivalent circuit diagram of a device for creating a digital sensor signal of an ultrasonic sensor according to a second embodiment of the invention,
  • 4 a graphical representation of an original sensor output signal, a signal with a reduced number of samples and a linear quantization of the signal without adaptation and
  • 5 a graphical representation of the original sensor output signal, the signal with a reduced number of samples and a delta-based quantization with a square quantization characteristic and adaptation based on the previous amplitude values and with two fixed quantization states.

1 zeigt ein vorliegend als Personenkraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug 10 in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 10 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 12, welches dazu dient, einen Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs 10 zu unterstützen. Insbesondere kann das Fahrerassistenzsystem 12 als Parkhilfesystem ausgebildet sein, mittels welchem der Fahrer beim Einparken des Kraftfahrzeugs 10 in eine Parklücke und/oder beim Ausparken aus der Parklücke unterstützt werden kann. 1 shows a motor vehicle 10, which is presently designed as a passenger car, in a top view. The motor vehicle 10 includes a driver assistance system 12, which serves to support a driver in driving the motor vehicle 10. In particular, the driver assistance system 12 can be designed as a parking assistance system, by means of which the driver can be supported when parking the motor vehicle 10 into a parking space and/or when parking out of the parking space.

Das Fahrerassistenzsystem 12 umfasst wiederum eine Ultraschallsensorsystem 14. Das Ultraschallsensorsystem 14 weist zumindest einen Ultraschallsensor 16 auf. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Ultraschallsensorvorrichtung 14 zwölf Ultraschallsensoren 16. Dabei sind sechs Ultraschallsensoren 16 in einem Frontbereich 18 des Kraftfahrzeugs 10 und sechs Ultraschallsensoren 16 in einem Heckbereich 20 des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 16 können insbesondere an den Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 10 montiert sein. Dabei können die Ultraschallsensoren 16 zumindest bereichsweise in entsprechenden Ausnehmungen beziehungsweise Durchgangsöffnungen der Stoßfänger angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ultraschallsensoren 16 verdeckt hinter den Stoßfänger angeordnet sind. Grundsätzlich können die Ultraschallsensoren 16 auch an weiteren Verkleidungsteilen des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein. Beispielsweise können die Ultraschallsensoren 10 an oder verdeckt hinter den Türen des Kraftfahrzeugs 10 angeordnet sein.The driver assistance system 12 in turn includes an ultrasonic sensor system 14. The ultrasonic sensor system 14 has at least one ultrasonic sensor 16. In the present exemplary embodiment, the ultrasonic sensor device 14 comprises twelve ultrasonic sensors 16. Six ultrasonic sensors 16 are arranged in a front area 18 of the motor vehicle 10 and six ultrasonic sensors 16 in a rear area 20 of the motor vehicle 10. The ultrasonic sensors 16 can in particular be mounted on the bumper of the motor vehicle 10. The ultrasonic sensors 16 can be arranged at least in certain areas in corresponding recesses or through openings in the bumpers. It can also be provided that the ultrasonic sensors 16 are arranged concealed behind the bumper. In principle, the ultrasonic sensors 16 can also be arranged on other trim parts of the motor vehicle 10. For example, the ultrasonic sensors 10 can be arranged on or concealed behind the doors of the motor vehicle 10.

Mithilfe der jeweiligen Ultraschallsensoren 16 können Sensorsignale bereitgestellt werden, welche zumindest ein Objekt 22 in einem Umgebungsbereich 24 des Kraftfahrzeugs 1 beschreiben. Vorliegend ist schematisch ein Objekt 22 in dem Umgebungsbereich 24 gezeigt. Zum Bestimmen des Sensorsignals kann mit jedem der Ultraschallsensoren 16 ein Ultraschallsignal ausgesendet werden. Im Anschluss daran kann das von dem Objekt 22 reflektierte Ultraschallsignal wieder empfangen werden. Anhand der Laufzeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallsignals und dem Empfangen des von dem Objekt 22 reflektierten Ultraschallsignals kann dann ein Abstand zwischen dem Ultraschallsensor 16 und dem Objekt 22 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die jeweiligen Abstände, die mit unterschiedlichen Ultraschallsensoren 16 bestimmt werden, berücksichtigt werden. Somit kann mittels Trilateration die relative Lage zwischen dem Kraftfahrzeug 10 und dem Objekt 22 bestimmt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Ultraschallsignal, das von einem der Ultraschallsensoren 16 ausgesendet wurde, mit einem anderen der Ultraschallsensoren 16 empfangen wird. Dies wird auch als Kreuzmessung bezeichnet.With the help of the respective ultrasonic sensors 16, sensor signals can be provided which describe at least one object 22 in a surrounding area 24 of the motor vehicle 1. In the present case, an object 22 is shown schematically in the surrounding area 24. To determine the Sensor signal can be sent out with each of the ultrasonic sensors 16. The ultrasonic signal reflected by the object 22 can then be received again. Based on the transit time between the emission of the ultrasonic signal and the reception of the ultrasonic signal reflected by the object 22, a distance between the ultrasonic sensor 16 and the object 22 can then be determined. It can also be provided that the respective distances, which are determined with different ultrasonic sensors 16, are taken into account. The relative position between the motor vehicle 10 and the object 22 can thus be determined by means of trilateration. It can also be provided that the ultrasonic signal that was emitted by one of the ultrasonic sensors 16 is received by another of the ultrasonic sensors 16. This is also known as cross measurement.

Des Weiteren umfasst das Ultraschallsensorsystem 14 ein elektronisches Steuergerät 26, welches mit den Ultraschallsensoren 16 zur Datenübertragung über eine Datenleitung 28 beziehungsweise ein Bussystem verbunden ist (Leitung 28 ist in 2 gezeigt). Über die Datenleitung 28 können die mit den jeweiligen Ultraschallsensoren 16 bestimmten Sensorsignale an das Steuergerät 26 übertragen werden. Anhand der Sensorsignale kann das Steuergerät 26 überprüfen, ob sich das Objekt 22 in dem Umgebungsbereich 24 befindet und an welcher Position sich das Objekt 22 in dem Umgebungsbereich 24 befindet. Diese Information kann dann von dem Fahrerassistenzsystem 12 genutzt werden, um eine Ausgabe an den Fahrer des Kraftfahrzeugs 10 auszugeben. Zudem kann es vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 12 in eine Lenkung, ein Bremssystem und/oder einen Antriebsmotor eingreift, um das Kraftfahrzeug 10 in Abhängigkeit von dem zumindest einen erfassten Objekt 22 autonom oder zumindest semi-autonom zu manövrieren.Furthermore, the ultrasonic sensor system 14 includes an electronic control device 26, which is connected to the ultrasonic sensors 16 for data transmission via a data line 28 or a bus system (line 28 is in 2 shown). The sensor signals determined by the respective ultrasonic sensors 16 can be transmitted to the control device 26 via the data line 28. Based on the sensor signals, the control device 26 can check whether the object 22 is in the surrounding area 24 and at what position the object 22 is in the surrounding area 24. This information can then be used by the driver assistance system 12 to output an output to the driver of the motor vehicle 10. In addition, it can be provided that the driver assistance system 12 intervenes in a steering system, a braking system and/or a drive motor in order to maneuver the motor vehicle 10 autonomously or at least semi-autonomously depending on the at least one detected object 22.

2 zeigt eine Vorrichtung 30 zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals DS eines Ultraschallsensors 16 aus dem im Folgenden als Ausgangssignal (oder Rohsignal) RS bezeichneten ursprünglichen Messsignal des Sensors 16. Das digitale Sensorsignal DS wird dann beispielsweise über einen LIN-Bus (LIN: Local Interconnect Network) 28 an das Steuergerät 26 übertragen. Die Vorrichtung 30 verarbeitet dazu das Ausgangssignal RS des Ultraschallsensors 16 zu einem digitalen Sensorsignal DS für eine eine signaltechnische Übertragung mit begrenzter Übertragungsrate. Dabei erfolgt eine Ermittlung einer Signaländerung SC von aufeinander folgenden Werten (beziehungsweise Amplituden) des Ausgangssignals RS mittels eines Subtrahierers 32 und eines Haltegliedes 34. Das Halteglied 34 hält den vorherigen Wert des Ausgangssignals RS vor, sodass mittels des Subtrahierers 32 die Differenz des vorherigen und des aktuellen Werts des Ausgangssignals RS, also die Signaländerung SC des Ausgangssignals RS ermittelt wird. Diese Signaländerung SC wird dann mittels eines Quantisierers 36 entsprechend quantisiert und als das digitale Sensorsignal DS zur Übertragung zur Verfügung gestellt. Der Quantisierer 36 ist dabei ein Quantisierer 36, bei dem die Quantisierungsschrittweite (Quantisierungsintervalle) einstellbar ist. 2 shows a device 30 for providing a digital sensor signal DS of an ultrasonic sensor 16 from the original measurement signal of the sensor 16, referred to below as the output signal (or raw signal) RS. The digital sensor signal DS is then transmitted, for example, via a LIN bus (LIN: Local Interconnect Network). 28 transmitted to the control unit 26. For this purpose, the device 30 processes the output signal RS of the ultrasonic sensor 16 into a digital sensor signal DS for a signal transmission with a limited transmission rate. A signal change SC of successive values (or amplitudes) of the output signal RS is determined by means of a subtractor 32 and a holding element 34. The holding element 34 holds the previous value of the output signal RS, so that the difference between the previous and that is determined by means of the subtractor 32 current value of the output signal RS, i.e. the signal change SC of the output signal RS is determined. This signal change SC is then quantized accordingly using a quantizer 36 and made available for transmission as the digital sensor signal DS. The quantizer 36 is a quantizer 36 in which the quantization step size (quantization intervals) can be set.

Die Quantisierung von Amplitudenwerten des Signals (statt der hier durchgeführten Quantisierung der Signaländerungen SC) besitzt insbesondere bei Ultraschallechos den Nachteil, dass durch Nachschwingen der Membranen beim Senden hohe Amplitudenausschläge erzeugt werden, während die Ausgangssignale RS von Umgebungsechos meist deutlich geringer ausfallen. Um das Signal möglichst vollständig zu quantisieren, kann ein Teil der Quantisierungszustände lediglich für das Nachschwingen genutzt werden, wodurch die Anzahl der Quantisierungszustände bei vorgegebener Bitzahl für die Umgebungsechos gering ist. Aus diesem Grund ist es sinnvoll statt der absoluten Amplituden des Ausgangssignals RS lediglich Amplitudenunterschiede, also Signaländerungen SC, zwischen dem aktuellen Wert des Ausgangssignals RS und dem letzten quantisierten Wert zu quantisieren. Dieses Vorgehen wird im Folgenden auch Delta-basierte Quantisierung genannt. Auf diese Weise sind derartig starke Amplitudenschwankungen auch mit geringen Quantisierungsbits quantisierbar. Ein zusätzlicher Vorteil der Delta-basierten Quantisierung liegt darin, dass auch negative Werte, bei denen in Amplituden-basierten Systemen ein Vorzeichenbit oder Ähnliches verwendet werden muss, ohne zusätzliche Datenbits übertragen werden können.The quantization of amplitude values of the signal (instead of the quantization of the signal changes SC carried out here), particularly in the case of ultrasonic echoes, has the disadvantage that high amplitude deflections are generated by the reverberation of the membranes during transmission, while the output signals RS of environmental echoes are usually significantly lower. In order to quantize the signal as completely as possible, some of the quantization states can only be used for ringing, which means that the number of quantization states for the ambient echoes is small for a given number of bits. For this reason, it makes sense to quantize only amplitude differences, i.e. signal changes SC, between the current value of the output signal RS and the last quantized value, instead of the absolute amplitudes of the output signal RS. This procedure is also referred to below as delta-based quantization. In this way, such strong amplitude fluctuations can be quantized even with small quantization bits. An additional advantage of delta-based quantization is that negative values, for which a sign bit or similar must be used in amplitude-based systems, can also be transmitted without additional data bits.

Eine Schwäche eines (hier nicht explizit dargestellten) Verfahrens beziehungsweise einer entsprechenden Vorrichtung 30 mit fest vorgegebenen Quantisierungsschritten sind entweder ein Tiefpassverhalten der Quantisierung, wenn die Quantisierungsschritte klein gewählt werden, oder eine geringe Genauigkeit, wenn die Quantisierungsschritte zu groß gewählt werden, was im schlimmsten Fall zu ähnlichen Ergebnissen wie bei der Amplituden-basierten Methode führt. Als Kennlinien können auch hier lineare oder nichtlineare Funktionen verwendet werden.A weakness of a method (not explicitly shown here) or a corresponding device 30 with fixed quantization steps is either a low-pass behavior of the quantization if the quantization steps are chosen to be small, or a low accuracy if the quantization steps are chosen too large, which is the worst case leads to similar results as with the amplitude-based method. Linear or non-linear functions can also be used as characteristic curves here.

Bei der in 2 gezeigten Vorrichtung 30 wird die Quantisierungsschrittweite bei der Quantisierung der Signaländerung SC des Ausgangssignals RS zum digitalen Sensorsignal DS entsprechend der Amplitude SA zumindest eines zugeordneten Werts des Ausgangssignals RS gewählt (also skaliert). Dies ist im Ersatzschaltbild über den von einem Signalausgang des Quantisierers zu einem Skalierer 40 des Quantisierers 36 rückgeführten Pfeil symbolisch dargestellt. Neben dieser Signalamplitude SA des Ausgangssignals RS gibt der Quantisierer 36 selbstverständlich auch das entsprechend quantisierte digitale Sensorsignal DS aus.At the in 2 In the device 30 shown, the quantization step size when quantizing the signal change SC of the output signal RS to the digital sensor signal DS is selected (i.e. scaled) according to the amplitude SA of at least one assigned value of the output signal RS. This is reflected in the equivalent circuit diagram via the signal output of the quantizer to a scaler 40 of the quantizer 36 symbolically represented by a guided arrow. In addition to this signal amplitude SA of the output signal RS, the quantizer 36 of course also outputs the corresponding quantized digital sensor signal DS.

Mit anderen Worten erfolgt hier eine Adaption der Quantisierungsschritte entsprechenden der vorangegangenen Quantisierungs(amplituden)werte. Um das bereits erwähnte Tiefpassverhalten oder zu geringe Auflösung zu vermeiden, ist es sinnvoll die Quantisierungsschritte entsprechend der Signalamplitude SA anzupassen. So ist es zum Beispiel sinnvoll bei hohen Amplitudenwerten wie zum Beispiel höhere Quantisierungsschritte zu verwenden, als bei niedrigen Amplituden. Das kann zum Beispiel am Nachschwingen verdeutlicht werden, dass eine hohe Amplitude besitzt und typischerweise einen steilen Abfall besitzt. Die Anpassung der Quantisierungsschritte kann über einen Skalierungsfaktor durchgeführt werden, der mithilfe des letzten Amplitudenwertes berechnet wird, wie in 2 schematisch gezeigt.In other words, the quantization steps corresponding to the previous quantization (amplitude) values are adapted here. In order to avoid the already mentioned low-pass behavior or insufficient resolution, it makes sense to adapt the quantization steps according to the signal amplitude SA. For example, it makes sense to use higher quantization steps for high amplitude values than for low amplitudes. This can be illustrated, for example, by the after-oscillation, which has a high amplitude and typically has a steep drop-off. Adjustment of the quantization steps can be performed via a scaling factor calculated using the last amplitude value, as in 2 shown schematically.

Zusätzlich zu diesem Vorgehen zur Adaption der Quantisierung, gibt es auch die Möglichkeit den letzten Delta-Wert zur Skalierung zu verwenden. Dieses Verfahren ist in 3 skizziert. Die Vor- und Nachteile beider Vorgehensweisen sind Signalabhängig, so dass diese Signalspezifisch gewählt werden können. Die 3 zeigt somit eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung 30 zum Erstellen eines digitalen Sensorsignals DS eines Ultraschallsensors 16 aus den Ausgangssignalen des Sensors 16.In addition to this procedure for adapting the quantization, there is also the option of using the last delta value for scaling. This procedure is in 3 sketched. The advantages and disadvantages of both approaches depend on the signal, so that they can be selected signal-specifically. The 3 thus shows an alternative embodiment of the device 30 for creating a digital sensor signal DS of an ultrasonic sensor 16 from the output signals of the sensor 16.

Bei der in 3 gezeigten Vorrichtung wird die Quantisierungsschrittweite bei der Quantisierung der Signaländerung SC des Ausgangssignals RS entsprechend der Größe zumindest eines zugeordneten digitalen Sensorsignalwerts DS gewählt (also skaliert), der der entsprechend quantisierten Signaländerung SC entspricht. Dies ist im Ersatzschaltbild von dem Signalausgang zur Ausgabe des die Signaländerung SC repräsentierenden digitalen Sensorsignalwert DS zu dem Skalierer 40 des Quantisierers 36 rückgeführten Pfeil symbolisch dargestellt.At the in 3 In the device shown, the quantization step size when quantizing the signal change SC of the output signal RS is selected (i.e. scaled) according to the size of at least one associated digital sensor signal value DS, which corresponds to the correspondingly quantized signal change SC. This is symbolically shown in the equivalent circuit diagram from the signal output for outputting the digital sensor signal value DS representing the signal change SC to the scaler 40 of the quantizer 36.

Mit anderen Worten erfolgt hier eine Adaption der Quantisierungsschritte entsprechenden der vorangegangenen Quantisierungs-Deltas. Um das bereits erwähnte Tiefpassverhalten oder zu geringe Auflösung zu vermeiden, ist es sinnvoll die Quantisierungsschritte entsprechend dem Signal anzupassen.In other words, the quantization steps corresponding to the previous quantization deltas are adapted here. In order to avoid the already mentioned low-pass behavior or insufficient resolution, it makes sense to adapt the quantization steps according to the signal.

Die Vor- und Nachteile beider Vorgehensweisen, also der Vorgehensweisen aus den 2 und 3, sind signalabhängig, sodass diese signalspezifisch gewählt werden können.The advantages and disadvantages of both approaches, i.e. the approaches from the 2 and 3 , are signal-dependent, so that they can be selected signal-specifically.

Weiterhin kann eine zusätzliche Nutzung einer definierten Anzahl an festen, nicht adaptierbaren Quantisierungszuständen vorgesehen sein. Auch wenn in den meisten Fällen die Adaptionen die oben beschrieben sind, eine sinnvolle Annahme sind, treten auch Signale auf die nach einer geringen Amplitude eine starke Änderung zum nächsten Abtastwert hervorrufen. Um in diesen Fällen ein Tiefpass-ähnliches Verhalten der Quantisierung zu vermeiden, ist es sinnvoll zusätzlich zu den adaptiven Quantisierungsschritten, fest Quantisierungsschritte zu verwenden. Diese sind in der Regel so groß zu wählen, dass eben gerade hohe Amplitudenänderungen gut abgebildet werden können. Auf diese Weise kann in jedem Fall ein Tiefpassverhalten und damit Informationsverlust verhindert werden.Furthermore, an additional use of a defined number of fixed, non-adaptable quantization states can be provided. Even if in most cases the adaptations described above are a sensible assumption, signals also occur that cause a strong change to the next sample value after a small amplitude. In order to avoid low-pass-like quantization behavior in these cases, it makes sense to use fixed quantization steps in addition to the adaptive quantization steps. As a rule, these should be chosen so large that high amplitude changes can be represented well. In this way, low-pass behavior and thus loss of information can be prevented in any case.

Zur Demonstration der Vorteile des Quantisierungsverfahrens und der damit verbundenen Datenkompression ist ein Beispiel einer 3-bit Quantisierung anhand realer Messwerte angegeben. Die 4 und 5 zeigen jeweils eine graphische Darstellung entsprechender Signale, bei der die Amplitude des jeweiligen Signals über dem Abstand in Metern aufgetragen ist.To demonstrate the advantages of the quantization process and the associated data compression, an example of 3-bit quantization using real measured values is given. The 4 and 5 each show a graphical representation of corresponding signals, in which the amplitude of the respective signal is plotted against the distance in meters.

4 zeigt dabei neben dem ursprünglichen Ausgangssignal 42 auch das Signal mit reduzierter Anzahl an Abtastwerten 44. In 4 ist eine lineare Quantisierung des Signals ohne Adaption als Graph 46 dargestellt. In dem dargestellten Signalausschnitt ist das Nachschwingen der Membran nicht dargestellt, sodass weniger als 8 Quantisierungszustände erkennbar sind. 4 shows not only the original output signal 42 but also the signal with a reduced number of sample values 44. In 4 a linear quantization of the signal without adaptation is shown as graph 46. In the signal section shown, the ringing of the membrane is not shown, so that fewer than 8 quantization states can be seen.

In 5 ist neben dem ursprünglichen Ausgangssignal 42 und dem Signal mit reduzierter Anzahl an Abtastwerten 44 im direkten Vergleich eine Delta-basierte Quantisierung mit quadratischer Quantisierungskennlinie und Adaption auf Basis der vorangegangen Amplitudenwerte sowie mit zwei festen Quantisierungszuständen als Graph 48 dargestellt.In 5 In addition to the original output signal 42 and the signal with a reduced number of samples 44, a delta-based quantization with a square quantization characteristic and adaptation based on the previous amplitude values and with two fixed quantization states is shown as a graph 48 in direct comparison.

Beide (in den 4 und 5 als Graphen 46 und 48 dargestellte) Quantisierungen nutzen lediglich 3-bit. Der Vorteil des vorgestellten Verfahrens zur Kompression von Ultraschalldaten ist bei Vergleich dieser Graphen deutlich erkennbar.Both (in the 4 and 5 (shown as graphs 46 and 48) quantizations use only 3-bit. The advantage of the presented method for compressing ultrasound data is clearly visible when comparing these graphs.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1212
FahrerassistenzsystemDriver assistance system
1414
UltraschallsensorsystemUltrasonic sensor system
1616
UltraschallsensorUltrasonic sensor
1818
FrontbereichFront area
2020
HeckbereichRear area
2222
Objektobject
2424
UmgebungsbereichSurrounding area
2626
SteuergerätControl unit
2828
DatenleitungData line
3030
Vorrichtung zum Erstellen eines digitalen SensorsignalsDevice for generating a digital sensor signal
3232
Subtrahierersubtractor
3434
Abtast-HaltegliedSample and hold element
3636
QuantisiererQuantizer
3838
Kennliniecurve
4040
SkaliererScaler
4242
AusgangssignalOutput signal
4444
Signal mit reduzierten AbtastwertenSignal with reduced sample values
4646
Signal mit linearer QuantisierungSignal with linear quantization
4848
Signal mit Δ-basierte QuantisierungSignal with Δ-based quantization
DSD.S
Digitales Sensorsignal zur ÜbertragungDigital sensor signal for transmission
RSRS
Ausgangssignal des SensorsSensor output signal
SASAT
Signalamplitude (Ausgangssignal)Signal amplitude (output signal)
SDSD
Signaländerung (Ausgangssignal)Signal change (output signal)

Claims (10)

Verfahren zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals (DS) eines Ultraschallsensors (16) für eine signaltechnische Übertragung, insbesondere eine signaltechnische Übertragung mit begrenzter Übertragungsrate, an einen Signalempfänger (26), bei dem ein -vorzugsweise digitales- Ausgangssignal (RS) des Ultraschallsensors (16) zu dem digitalen Sensorsignal für die signaltechnische Übertragung verarbeitet wird, wobei die Verarbeitung die folgenden Schritte umfasst: - Ermittlung einer Signaländerung (SC) von aufeinander folgenden Werten des Ausgangssignals (RS), - Quantisierung dieser Signaländerung (SC) und - Ausgabe der quantisierten Signaländerung (SC) als das digitale Sensorsignal (DS), dadurch gekennzeichnet, dass die Quantisierungsschrittweite der Quantisierung der Signaländerung (SC) - in Abhängigkeit einer einem zugeordneten Wert des Ausgangssignals (RS) entsprechenden Größe (SA) oder - in Abhängigkeit einer zugeordneten Signaländerung (SC) gewählt wird.Method for providing a digital sensor signal (DS) of an ultrasonic sensor (16) for a signaling transmission, in particular a signaling transmission with a limited transmission rate, to a signal receiver (26), in which a -preferably digital- output signal (RS) of the ultrasonic sensor (16) is processed into the digital sensor signal for signaling transmission, the processing comprising the following steps: - determining a signal change (SC) of successive values of the output signal (RS), - quantizing this signal change (SC) and - outputting the quantized signal change ( SC) as the digital sensor signal (DS), characterized in that the quantization step size of the quantization of the signal change (SC) - depending on a quantity (SA) corresponding to an assigned value of the output signal (RS) or - depending on an assigned signal change (SC) is chosen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl der Quantisierungsschrittweite gemäß einer vorgegebenen Funktion erfolgt, welche die Quantisierungsschrittweite mit der dem zugeordneten Wert des Ausgangssignals (RS) entsprechenden Größe (SA) oder der zugeordneten Signaländerung (SC) verknüpft.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the selection of the quantization step size is carried out according to a predetermined function, which links the quantization step size with the quantity (SA) corresponding to the assigned value of the output signal (RS) or the assigned signal change (SC). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion als Datensatz vorliegt.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the function is available as a data record. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantisierungsschrittweite der Quantisierung der Signaländerung (SC) bei einer einem zugeordneten Wert des Ausgangssignals (RS) entsprechenden Größe (SA) oberhalb eines Grenzwertes konstant vorgegeben ist.Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the quantization step size of the quantization of the signal change (SC) is predetermined to be constant at a size (SA) corresponding to an assigned value of the output signal (RS) above a limit value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaländerung (SC) des Ausgangssignals (RS) mittels einer Subtraktion (32) ermittelt wird.Procedure according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the signal change (SC) of the output signal (RS) is determined by means of a subtraction (32). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die signaltechnische Übertragung eine Datenübertragung über ein BUS-System, insbesondere ein LIN-Bussystem, ist.Procedure according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the signaling transmission is a data transmission via a BUS system, in particular a LIN bus system. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantisierung der Signaländerung (SC) des abgetasteten Ausgangssignals (RS) mittels eines Quantisierers (36) erfolgt.Procedure according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the quantization of the signal change (SC) of the sampled output signal (RS) takes place by means of a quantizer (36). Vorrichtung (30) zum Bereitstellen eines digitalen Sensorsignals (DS) eines Ultraschallsensors (16) für eine signaltechnische Übertragung, insbesondere eine signaltechnische Übertragung mit begrenzter Übertragungsrate, an einen Signalempfänger, wobei die Vorrichtung (30) zum Verarbeiten eines - vorzugsweise digitalen - Ausgangssignals (RS) des Ultraschallsensors (16) in das digitale Sensorsignal (DS) für die signaltechnische Übertragung eingerichtet ist, wobei die Vorrichtung (30) eingerichtet ist eine Signaländerung (SC) des Ausgangssignals (RS) zu ermitteln, diese Signaländerung (SC) zu quantisieren und die quantisierte Signaländerung (SC) als das digitale Sensorsignal (DS) zur Übertragung auszugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Quantisierungsschrittweite der Quantisierung der Signaländerung (SC) - in Abhängigkeit einer einem zugeordneten Wert des Ausgangssignals (RS) entsprechenden Größe (SA) oder - in Abhängigkeit einer zugeordneten Signaländerung (SC) gewählt wird.Device (30) for providing a digital sensor signal (DS) of an ultrasonic sensor (16) for a signaling transmission, in particular a signaling transmission with a limited transmission rate, to a signal receiver, the device (30) for processing a - preferably digital - output signal (RS ) of the ultrasonic sensor (16) is set up in the digital sensor signal (DS) for signaling transmission, the device (30) being set up to determine a signal change (SC) of the output signal (RS), to quantize this signal change (SC) and the to output the quantized signal change (SC) as the digital sensor signal (DS) for transmission, characterized in that the quantization step size of the quantization of the signal change (SC) - depending on a size (SA) corresponding to an assigned value of the output signal (RS) or - depending an assigned signal change (SC) is selected. Ultraschallsensoreinrichtung mit einem Ultraschallsensor (16) und einer dem Ultraschallsensor (16) signaltechnisch nachgeschalteten Vorrichtung (30) nach Anspruch 8.Ultrasonic sensor device with an ultrasonic sensor (16) and a device (30) connected downstream of the ultrasonic sensor (16) for signaling purposes Claim 8 . Ultraschallsensorsystem (14) für ein Kraftfahrzeug (10), mit zumindest einem Ultraschallsensor (16), einem Steuergerät (26) und zumindest einer Vorrichtung (30) nach Anspruch 8.Ultrasonic sensor system (14) for a motor vehicle (10), with at least one ultrasonic sensor (16), a control device (26) and at least one device (30). Claim 8 .
DE102017125136.7A 2017-10-26 2017-10-26 Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor Active DE102017125136B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017125136.7A DE102017125136B4 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor
PCT/EP2018/077715 WO2019081217A1 (en) 2017-10-26 2018-10-11 Method and device for providing a digital sensor signal of an ultrasonic sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017125136.7A DE102017125136B4 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102017125136A1 DE102017125136A1 (en) 2019-05-02
DE102017125136B4 true DE102017125136B4 (en) 2023-10-12

Family

ID=63857923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017125136.7A Active DE102017125136B4 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017125136B4 (en)
WO (1) WO2019081217A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018119533A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10024959A1 (en) 2000-05-22 2001-12-20 Endress Hauser Gmbh Co Device for the unidirectional or bidirectional exchange of data
DE102008044058B4 (en) 2008-04-29 2014-10-09 Hyundai Motor Co. Ultrasonic obstacle detection system for vehicles
DE102013015402A1 (en) 2013-09-17 2015-04-02 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for operating a sensor device of a motor vehicle, sensor for a motor vehicle, sensor device and motor vehicle
DE102015120130A1 (en) 2015-11-20 2017-05-24 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for transmitting data from at least one control network of a control network, transmitter, receiver, measuring device and control network

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004041418A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Micronas Gmbh Method for coding a first and second data word and method for decoding a coded data word

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10024959A1 (en) 2000-05-22 2001-12-20 Endress Hauser Gmbh Co Device for the unidirectional or bidirectional exchange of data
DE102008044058B4 (en) 2008-04-29 2014-10-09 Hyundai Motor Co. Ultrasonic obstacle detection system for vehicles
DE102013015402A1 (en) 2013-09-17 2015-04-02 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for operating a sensor device of a motor vehicle, sensor for a motor vehicle, sensor device and motor vehicle
DE102015120130A1 (en) 2015-11-20 2017-05-24 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for transmitting data from at least one control network of a control network, transmitter, receiver, measuring device and control network

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019081217A1 (en) 2019-05-02
DE102017125136A1 (en) 2019-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011109915B4 (en) Method for determining the origin of a received signal received from an ultrasonic sensor of a motor vehicle, driver assistance device and motor vehicle
DE102017113737B4 (en) LOW LATENCY DECODING IN A MULTIPLE INPUT MULTIPLE OUTPUT RADAR
EP3170022B1 (en) Noise-robust object location with ultrasound
DE102013015402A1 (en) Method for operating a sensor device of a motor vehicle, sensor for a motor vehicle, sensor device and motor vehicle
DE102017006260A1 (en) Method for determining detection properties of at least one environmental sensor in a vehicle and vehicle, designed to carry out such a method
DE102017125136B4 (en) Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor
DE102016220479A1 (en) Method and device for generating an emergency call for a vehicle
EP2188646B1 (en) Method and arrangement for evaluating ultrasonic signals
DE102012018346A1 (en) Sensor system for vehicles, is configured such that evaluation of measuring signals of sensors takes place in central unit, where central unit comprises digital signal processor for performing evaluation
DE102014118566A1 (en) Method for operating a sensor arrangement for a motor vehicle with selection of sensor data, sensor arrangement and motor vehicle
EP3510416A1 (en) Method for transmitting sonar data to an evaluation unit of a sonar system of an underwater vehicle and sonar system therefor
EP3622321B1 (en) Sensor for emission of signals and for reception of reflective echo signals as well as system comprising a control unit and said sensor
DE102018119533A1 (en) Method and device for providing a digital sensor signal from an ultrasonic sensor
EP3049272B1 (en) Method and device for compressed transferring of signals of a control element in a vehicle comprising movement coordinates
DE102018202571A1 (en) Method and device for processing data from two vehicle sensors for an autonomous vehicle
DE102018124055A1 (en) Method for determining a distance of an object in a swing-out area of an ultrasonic sensor, computer program product, electronic computing device and ultrasonic sensor
DE102016201411A1 (en) Method for transmitting a measured value of a sensor, method for receiving the measured value, sensor, control unit
DE102012218280A1 (en) Method and device for latency optimization in a distance measurement by means of multiple sensors
DE102018201408A1 (en) Communication method between a brake booster of a vehicle and an ESP control unit of the vehicle and brake system
EP2535736B1 (en) Method and device for reinforcing an echo signal suitable for detecting the surroundings of vehicles
DE102021113850A1 (en) Transmission of sensor information from an environment sensor based on transformation into the frequency domain
DE102020200167A1 (en) Method and device for determining object angles, method for training a GAN and radar system
DE102022130501A1 (en) Measuring device for testing an acoustic signal emitted by an audio output device of a motor vehicle in an interior of the motor vehicle, use of a measuring device
EP3019828A1 (en) Measuring transducer for converting an analogue electrical input signal into an analog electrical output signal
DE102020004988A1 (en) Procedure for tunnel detection

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01S0007523000

Ipc: G01S0007521000

R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division