CN101607538B - 车辆驾驶员辅助系统以及相应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆(10)驾驶员辅助系统(11)，具有控制器(12)，所述控制器通过数据总线(15)与多个设置在所述车辆(10)上的传感器(14)处于交换数据的作用连接。本发明规定，如此进行传感器信号(23)发送以生成信号回波(19、21、22)：使得将所述传感器(14)之一的已知的逻辑地址与传感器的预确定的位置对应配置。此外，本发明还涉及相应的方法。

Description

车辆驾驶员辅助系统以及相应的方法

技术领域

本发明一方面涉及一种车辆驾驶员辅助系统，另一方面涉及一种用于运行车辆驾驶员辅助系统的方法。

背景技术

从公开文献DE 10138001A1中已经知道一种开始所述类型的系统和方法。其中描述了具有多个发送和接收单元的回波信号监控装置，该回波信号监控装置用于发送信号和接收由外部物体反射的回波。在此设置分析计算单元用于根据接收的回波估算从监控装置到外部物体的距离，其中，分析计算单元具有用于根据反射的回波计算发送单元和接收单元相互间的相对位置的运行状态。

该已公开的技术解决方案的基本思想在于，借助回波信号不仅能够在已知发送/接收单元相互间距离的情况下测量它们与障碍物的距离，而且也能够借助冗余测量来测量发送/接收单元的相互距离。发送/接收单元相互距离的测量也被称为校准。因此，在安装回波信号监控装置时，仅近似遵守预定安装位置就足够了。通过事后测量发送/接收单元相互距离以及在分析计算正常运行中所测量的回波渡越时间时使用这些测得的距离，仍然能够准确确定到障碍物的距离。在此，必要时借助所谓点对点连接对所使用的传感器进行逻辑的和空间的定址。原则上，每两个网络参与者之间的直接连接被理解为一个点对点连接。

发明内容

根据本发明提出一种车辆驾驶员辅助系统，具有控制器，所述控制器通过数据总线与多个设置在所述车辆上的传感器处于交换数据的作用连接，其中，如此进行传感器信号发送以生成信号回波：使得将所述传感器之一的已知的逻辑地址与该传感器的预确定的位置对应配置。

根据本发明的车辆驾驶员辅助系统不同于现有技术的优点在于，能够实现具有相同构造的传感器的传感器总线，这些传感器仅在单值的地址方面不同。在此，不必知道安装在传感器总线内的传感器具有哪个单值的地址以便能够对系统中的传感器进行单值的逻辑的和空间的定址。在这里重要的是，如此进行传感器信号发送以生成信号回波：使得通过分析计算接收的信号回波，将传感器之一的已知的逻辑地址与该传感器的预确定的准确位置对应配置。最终通过实现这样的传感器总线而节约车辆电缆束中的导线，其中，使用结构相同的传感器，这些传感器仅通过单值的内部地址标识或者说具有不同的序列号。不仅在第一次投入运行时而且在维修情况下也能够无需特殊测量装置实现总线用户、尤其是传感器的自动化的位置对应配置。在此，传感器总线没有费事的点对点连接，特别是没有所谓的菊花链(Daisy-Chain)。

多个串联地在总线系统中相互连接的硬件部件被称为菊花链。在此，第一部件直接与处理单元、尤其是控制器连接。其它部件分别与其前级按照串联原则连接，由此产生部件链。去往一个部件或者来自一个部件的信号经过其前级一直延伸到处理单元。在部件这样电路连接的情况下重要的是，能够分配优先级。因而能够确定，例如仅当线路空闲时才传送信息或者一些部件相对于其它部件具有无条件的优先权，通过这种方式可以避免冲突和功能故障。

所叙内容以类似的方式也适用于用于运行驾驶员辅助系统的方法。

通过其它特征得出有利的改进构型。

本发明的一个有利构型规定，信号回波是串音回波、直接回波和/或交叉回波，由此根据场合和使用目的而定能够利用不同的回波。对于串音回波理解为一种信号，它例如在这时发生：由传感器发射的信号、尤其是超声波信号也沿着传感器组件的表面传播，使得在相邻的传感器中出现所述回波。直接回波描述了一种发送和接收情况，在该发送和接收情况中，传感器发送的信号基于反射直接正好反射至该传感器。与此不同，交叉回波是这样一种信号反射：该信号反射不是在发送传感器中被接收，而是在相邻的传感器中被接收。

本发明的另一有利构型规定，除了所述至少一个信号回波外还可以利用至少一个车辆信号。尤其在对称的传感器设置方式中，这种信号组合具有重要作用，因为在这里不能对所安装的传感器实现单值的位置对应配置。在此，仅能够确定传感器的相邻关系的或者说位置的给定顺序。借助对附加车辆信号的分析计算，能够避免基于传感器对称布置的传感器地址混淆。

根据本发明的一个优选构型规定，每个单个的传感器能够被配置为发送器或者配置为接收器，由此能够考虑传感器的不同安装情况并且能够采用各种不同的配置方案。

根据本发明的另一个优选构型规定，每个单个的传感器能够被配置为发送器和接收器，从而在传感器定址时也能够考虑直接回波。

关于驾驶员辅助系统的改进构型的优点以类似的方式也适用于关于方法的改进构型。

附图说明

下面结合附图中示出的实施例详细描述本发明和其它有利构型，这不构成对本发明的限制，相反，本发明包括在权利要求范围内的可能的所有变型、变化和等效方式。附图示出：

图1具有根据本发明的驾驶员辅助系统的车辆的示意图；和

图2一个车辆区段，具有按照第一传感器配置方式的对称的传感器布置；和

图3示出根据图2的车辆区段，具有按照另一传感器配置方式的对称的传感器布置；和

图4根据图2的车辆区段，具有考虑障碍物的传感器配置方式的对称的传感器布置；和

图5根据图2的车辆区段，具有考虑障碍物的另一传感器配置方式的对称的传感器布置；和

图6根据图2的车辆区段，具有考虑障碍物的第三传感器配置方式的对称的传感器布置；和

图7一个车辆区段，具有数据总线和控制器以及具有包括三个传感器的考虑障碍物的传感器配置方式的传感器布置。

具体实施方式

图1示出具有驾驶员辅助系统11的车辆10。驾驶员辅助系统11也被称作泊车助手、泊车辅助装置或者泊车辅助系统。驾驶员辅助系统11的主要组成部分是控制器12、尤其是电子控制器，一组前部传感器13以及另一组尾部传感器14。传感器13、14是所谓的超声波传感器。传感器13、14经由一个或者多个传感器总线15与控制器12处于交换数据的作用连接，其中，控制器12承担主控功能，而传感器13、14承担从属功能。此外，该控制器通过现场总线17与中央计算单元16和/或还与另一控制器连接。例如可以使用所谓的CAN总线(Controller Area Network，控制器局域网络)作为现场总线17，车辆信号经由CAN总线到达控制器12。这里涉及异步串行总线系统，该总线系统负责车内控制器的联网，以便减小要使用的电缆束的长度，由此能够节约材料并减轻重量。

例如也可以将数据总线15实施为LIN总线(Local InterconnectNetwork，本地内联网)。本地内联网用于机动车辆内的智能传感器和执行器之间的低成本的通信。也可以使用所谓的PSI接口(Peripheral SensorInterface，外设传感器)，PSI提供10Bit通信接口。多个传感器通道可以通过一个双线式线路连接在该接口上。这在降低成本的同时允许更自由的系统设计。通过PSI接口不仅可靠地传输传感器数据而且也可靠地传输如传感器状况、传感器类型、传感器测量范围以及各自的电子序列号等信息。

图2示出驾驶员辅助系统11的部分区域，这个部分区域例如具有设置在车辆10的保险杠18内的尾部传感器14。在已知这些传感器14的逻辑地址的情况下，在初始化阶段，传感器14在特定的测量模式中被控制器12控制。在此，每个传感器依次单个地被控制器12要求发送超声脉冲23。同时，所有其他传感器被置于单纯的接收运行中。这里在俯视图中，第一尾部传感器14.1设置在保险杠18的左侧外边缘上。第二尾部传感器14.2与第一尾部传感器14.1间隔开，随后跟着第三尾部传感器14.3，第三尾部传感器14.3与第四尾部传感器14.4有间距地定位在保险杠18的右侧外边缘上。由配置为发送器的第一尾部传感器14.1发射的超声波也沿着保险杠18的表面传播，从而在相邻的传感器14.2中并且可选择地也在另一传感器14.3上发生所谓的串音回波19。配置为接收器的尾部传感器14.2至14.3探测到这些串音回波19并反馈给控制器12。一旦所有传感器14都已经发送一次并且所有相应的串音回波19都已经被传递至控制器12，那么通过串音回波19的所出现的不同渡越时间，在已知传感器14在保险杠18内的可能位置的情况下，能够确定传感器14的准确的空间位置或者说地理地址，即使已知传感器的安装位置，然后能够确定具有对应地址的传感器被安装在了哪个安装位置上。根据图3，第二传感器14.2被配置为发送器，而两个相邻的传感器14.1和14.3用作接收器。

在传感器14对称设置在保险杠18内的情况下，不能进行单值的地理上的对应配置。仅能够确定传感器14相互间的位置顺序或者说各自的相邻关系。而由于传感器14的对称布置可能发生左右混淆，这是因为传感器14.1的串音回波19与传感器14.4的串音回波19相当，或者传感器14.2的串音回波19与传感器14.3的串音回波19相当。然而该对应配置问题能够通过在动态障碍物情况下分析计算如转向角、车轮脉冲(Radimpulse)等车辆信号来解决。

图4和图5分别给出与图2和图3相应的传感器构造，其中，在已知传感器14的逻辑地址的情况下，控制器12能够依次要求这些传感器14进行测量。测量过程包括：发射超声脉冲23，随后测量信号渡越时间，直到在障碍物20上反射的回波、尤其是直接回波21和/或交叉回波22又到达对应的发送器或者接收器为止。在此，所有不发送的传感器14同时被置于接收准备就绪状态。根据图4，第一传感器14.1被配置为发送器，而根据图5，第三传感器14.3被配置为发送器。每个发送周期，所有传感器向控制器12反馈所接收的回波时间点或者说等效距离。在此，测量重复率是如此高，使得障碍物20在单个传感器14的两次相继跟随的测量之间仅发生最小的运动。因而，最终能够通过分析在障碍物20上反射的回波来实施传感器14的地理定址。

根据图6示出四传感器系统的一种可能的测量顺序的部分，其中，第二传感器14.2被配置为发送器。根据由传感器14依次发送回控制器12的距离信息以及距离信息的时间变化(Verlauf)能够确定传感器14在保险杠18内的位置以及由此确定地理地址。保险杠18内的可能的传感器位置的坐标必须是知道的，以便借助接收的回波、尤其是直接回波21和/或交叉回波22来给各个传感器14对应配置在保险杠18内的位置。

在这里描述的方法中，在传感器14对称设置在保险杠18内的情况下，也不能进行单值的地理上的对应配置。仅能够确定传感器14相互间的位置顺序或者相邻关系顺序。然而，基于对称性可能发生左右混淆。如果除了分析计算距离信息之外还分析计算车辆信号，则也可以进行单值的侧边对应配置。基于例如转向角、车轮脉冲等车辆信号，车辆的运动被求得并且借助所测量的距离信息和距离信息的变化来校正。如果例如障碍物20、尤其是圆形障碍物正好位于第二传感器14.2前面并且车辆借助转向回转向左朝向障碍物20运动，则最短的测量距离首先是第二传感器14.2的直接回波21。向左的转向回转使得障碍物20越来越接近第二传感器14.2。通过分析回波21、22的时间变化和与车辆数据或者车辆信号的相关性，能够进行传感器14的单值的侧边对应配置。

图7以示意图示出数据总线支持的泊车辅助系统11的另一实施方式，该泊车辅助系统用于求得传感器位置配置。泊车辅助系统例如基于超声波传感器14.1至14.3工作。在此，借助声波渡越时间测量来求得物体、尤其是障碍物20到超声波传感器14的距离。根据所求得的距离，向根据图1的车辆10的驾驶员发出尤其是听觉的和/或视觉的或类似的距离警告。在简单的系统中，通常仅分析计算传感器14和障碍物20之间的直接回波21。在此，仅将已发送超声脉冲23的传感器也转换为接收器。在这方面不考虑其它的传感器14。在复杂的系统中还分析计算交叉回波22。在这里，其它的传感器14也被转换为接收器，由此，在障碍物20上反射的超声波的一部分正好也被这些其它传感器14检测到。由此例如借助对直接回波21和交叉回波22的渡越时间的比较能够非常快速地确定，棍形的障碍物是位于两个超声波传感器之间还是直接位于超声波传感器14之一的前方。以此为前提计算与保险杠18的真正的实际距离并且用作警告距离。

在此也是所有传感器14连接在中央控制器12上，其中，总线系统15负责控制器12和各个传感器14之间的通信。根据该实施例，总线系统15也能够被实施为CAN或者LIN。在此假如传感器14.1、14.2、14.3顺序地连接在总线15上，在最有利的情况下，在控制器12上仅需设置一个信号引脚。此外相对于传统的接线缩短了要使用的缆线的长度，这是因为仅需要一次性跨接在控制器12和传感器14之间大约5m的距离，并且还跨接传感器14之间各约1.5m的距离。在这里重要的前提条件在于，控制器12知道每个单个传感器14位于保险杠18上的什么位置，以便交叉回波22的分析计算正确进行。

在此，系统11能够在这方面被校准，即，在安装传感器14之后一适当的障碍物20被放置在传感器14前方并运动。系统11测量传感器14和障碍物20之间的直接回波所基于的和交叉回波所基于的距离。通过比较这些距离值，控制器12确定最可信的传感器布置，该传感器布置导致检测的距离值。系统11将该配置存储在例如位于控制器12中或者传感器14中的存储器中，尤其是EEPROM(电可擦写只读存储器)、Flash(闪存)、RAM(缓冲随机存取存储器)等。该采用校准信息在后面被用来计算警告距离，使得最终能够自由选择地且对总体系统不产生不良影响地安装超声波传感器14。

在此能够如此设计系统11，使得当例如在实施校准之前、也就是在校准值不存在或者发现传感器混淆等时仅使用直接回波21的时候，给出最低功能。另外，系统11能够自主地偶尔或者有规律地校验校准并且必要时在泊车过程或类似过程期间更新校准。在此能够如此构造系统11，即，在不能单值地确定传感器14的顺序的情况下也分析计算障碍物20的运动。另外能够如此实施系统11，使得在不能单值地确定传感器14的顺序的情况下获知部分解决方案。如果仅能够得知第一传感器14.1和第二传感器14.2相邻，但第三传感器14.3和前述两个传感器14.1和14.2之间的相邻关系还未知，就是这种情况。为了对已知关系使用交叉回波22，这些部分解决方案已经可以被采用。此外，如果例如在一个泊车过程中得知了第一传感器14.1和第二传感器14.2之间的相邻关系并且在另一泊车过程中得知了第二传感器14.2和第三传感器14.3之间的相邻关系，则这些部分解决方案能够逐步地补充成总体解决方案。

根据图7，第一传感器14.1发送超声波脉冲，从而测量三个距离，即，直接回波21和两个交叉回波22.1、22.2。在此，控制器12识别出：直接回波21小于第二交叉回波22.2并且第一交叉回波22.1小于第二交叉回波22.2。由此得到第一传感器14.1和第二传感器14.2是相邻的。控制器12还识别出：直接回波21小于第一交叉回波22.1并且第一交叉回波22.1小于第二交叉回波22.2。由此得到第一传感器14.1离第三传感器14.3比第二传感器14.2离第三传感器14.3更远。最后由此导出这些传感器14以第一传感器14.1、第二传感器14.2和第三传感器14.3的顺序相邻。在此，本系统11的特征在于简单的可转用性以及减少安装误差影响。此外系统11可以在加装的情况下使用，既不需要在工厂里进行传感器14的位置编码，也不需要位置特定的传感器方案。

总之提出一种具有控制器的车辆驾驶员辅助系统，该控制器通过数据总线与多个设置在车辆上的超声波传感器处于交换数据的作用连接，其中，如此进行传感器信号发送以生成信号回波：使得将传感器之一的已知的逻辑地址与该传感器的预确定的准确位置相对应配置。在此，在安装的传感器的逻辑地址已知的情况下获知对应的传感器被安装在保险杠内的哪个位置上。对此的前提在于，传感器仅能够安装在保险杠内的一些确定的已知位置上。关于哪个传感器安装在保险杠内的哪个位置上的准确了解对于本系统而言是重要的，因为这些传感器单个地被控制器控制并且必须将传感器信息、例如接收回波唯一地与保险杠内的地理位置对应配置，以便例如能够进行精确的距离计算或者能够控制数据显示装置，尤其是具有横向分辨率(laterale)的显示屏。在这里，在所提出的传感器总线系统中不必设置附加部件或者改型部件，例如在菊花链系统中以传感器中的附加引脚的形式设置。

Claims (10)

1.车辆（10）的驾驶员辅助系统（11），具有控制器（12），所述控制器通过数据总线（15）与多个设置在所述车辆（10）上的传感器（14）处于交换数据的作用连接，其特征在于，如此进行传感器信号（23）发送以生成信号回波（19、21、22）：使得将所述传感器（14）之一的已知的逻辑地址与该传感器的预确定的位置对应配置，其中，所述传感器信号（23）是超声波信号，其中，所述信号回波在所述超声波信号也沿着传感器组件的表面传播时在相邻传感器中出现，和/或，所述信号回波在障碍物上被反射。

2.根据权利要求1所述的驾驶员辅助系统（11），其特征在于，所述信号回波是串音回波（19）、直接回波（21）和/或交叉回波（22）。

3.根据前述权利要求之一所述的驾驶员辅助系统（11），其特征在于，除了所述信号回波（19、21、22）外还利用至少一个车辆信号。

4.根据权利要求1或2所述的驾驶员辅助系统（11），其特征在于，每个单个的传感器（14）能够被配置为发送器或者配置为接收器。

5.根据权利要求1或2所述的驾驶员辅助系统（11），其特征在于，每个单个的传感器（14）能够被配置为发送器和接收器。

6.一种用于运行车辆（10）的驾驶员辅助系统（11）的方法，该驾驶员辅助系统（11）具有控制器（12），所述控制器通过数据总线（15）与多个设置在所述车辆（10）上的传感器（14）处于交换数据的作用连接，其特征在于，如此进行传感器信号（23）发送以生成信号回波（19、21、22）：使得将所述传感器（14）之一的已知的逻辑地址与该传感器的预确定的位置对应配置，其中，所述传感器信号（23）是超声波信号，其中，所述信号回波在所述超声波信号也沿着传感器组件的表面传播时在相邻传感器中出现，和/或，所述信号回波在障碍物上被反射。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述信号回波作为串音回波（19）、直接回波（21）和/或交叉回波（22）出现。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，除了所述信号回波（19、21、22）外还利用至少一个车辆信号。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，每个单个的传感器（14）被配置为发送器或者配置为接收器。

10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，每个单个的传感器（14）被配置为发送器和接收器。