CN102138081B - 用于控制车辆上传感器的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制传感器(4)、尤其是用在车辆(1)中的超声波距离探测系统的方法，其中，该传感器(4)与用于预定距离探测操作的信号发送装置通信。分别由随机发生器(10)触发的信号促使多个传感器中的一个传感器(4)产生发送信号，并且，基于由远处物体反射的接收信号，直接使用所述感知的距离来驱动所述信号发送装置。

Description

用于控制车辆上传感器的方法及装置
技术领域
本发明涉及按照主权利要求类型的一种方法以及一种装置，用于控制车辆上的传感器，例如，在机动车中作为泊车助手的超声波环境探测系统。
背景技术
在这种超声波环境探测系统中，例如，将至少一个超声波传感器或多个超声波传感器安装在例如机动车的前和/或后保险杠中或者也按照在侧面中。在此，各超声波传感器发射超声波信号，该超声波信号被可能存在的物体或障碍物反射，然后可能被同一超声波传感器或者被其它的超声波传感器接收，并且然后将所接收的反射信号馈送至信号评估装置。这种超声波环境探测系统经常构造有从控制装置到各传感器的单独连接。
这种控制装置用来驱动超声波传感器，并评估由各超声波传感器测出的距离。控制装置通常还驱动作为信号发送装置的扬声器，或者，经由总线向车辆的车载计算机传输数据用于进一步评估。控制装置经常还具有其它的功能，诸如故障存储，等等。
例如，DE 10144829 A1公开了，超声波传感器是用于环境探测系统的这种传感器系统的部件，超声波传感器经由总线系统与车辆中的中央控制装置通信。从中同样公开的是，在各传感器附近，也就是分别地在前后保险杠上安装分散式控制单元，分散式控制单元一方面经由总线系统与中央控制装置相连接，另一方面经由电源线和通信线与传感器相连接。有关布置在各区域中的传感器的特定数据分别存储在分散式控制单元中，并且在分散式控制单元中实现一系列功能，诸如，与传感器通信、向传感器供电、经由总线系统传输来自传感器的距离信息、驱动信息的读取及处理、以及传感器编码数据的存储。
此外，DE 10325374 A1也公开了，将所使用的一个传感器具体化为所谓的主传感器，主传感器记录由多个传感器获取的数据，并进一步适当地处理上述数据。
在具有单独连接或具有总线系统的这些公知的系统中，中央控制装置或这里的主传感器确定测量顺序。利用触发脉冲或触发电文，控制装置确定哪个传感器执行哪种动作。这种动作的示例是：超声波脉冲的产生或对超声波脉冲的感知。系统经常定义这种触发脉冲或触发数据同步地用于多个传感器，以便也同步地实现测量动作。然而，也可能提供或者在技术上要求触发与动作之间的延迟。
因此，大部分系统成本，尤其对于泊车辅助系统中传感器的使用而言的系统成本，是由于控制电子器件所致。所以，本发明的目的是，寻求一种成本有效的系统，可以使技术复杂性和控制电子器件的成本最小化。
发明内容
本发明基于一种用于控制传感器的方法，尤其用于在车辆中的超声波距离探测系统，其中，传感器与用于预定距离探测操作的信号发生器通信。根据本发明，在各种情况下，由随机发生器触发的信号有利地促使多个传感器中的一个传感器产生发送信号，以及，基于由远处物体反射的接收信号，直接使用感知的距离来驱动信号发送装置。
此外，如果以随机时间间隔方式由随机发生器触发的发送信号促使在传感器中产生具有预定频率、周期数及幅度的正弦振荡，则是有利的。在此，可以将由远处物体反射的接收信号与预定门限值进行比较，以及，在逻辑滤波器中计算该反射是直接反射、还是来自邻近传感器的发送信号、干扰信号或者是多次反射。
为了定义可以进行评估的接收信号，将在具有预定频率的预定时段中检测出的接收信号，作为由远处物体反射的接收信号。然后，将从接收信号中确定的离远处物体的距离，以简单方式转换成与距离相对应的信号发生器的信号类型。
使用计数器可以有利地感知从一个信号发送操作到下一个信号发送操作的时段，以及，就短时段而言，可以输出一种持续的信号发送操作。为此，在通过一个传感器的信号发送操作的开始之后，计数器开始计数，以及，如果由另一传感器造成信号发送操作，则分别重新地开始计数。
在用于实现先前所述方法的本发明装置中，在车辆上的距离探测系统中，分别由随机发生器触发作为传感器的超声波传感器，以及，发生器用于产生可以经由放大器传导至超声波传感器膜片的正弦振荡。信号放大器基于物体反射的信号放大膜片的接收信号，然后，模拟/数字转换器用于将放大的接收信号与门限值进行比较并产生数字信号。此外，设置了逻辑滤波器，其中可能计算该信号是否为反射信号，以及存在评估单元，用于将离远处物体的感知距离传换成信号发生器的信号发送操作类型。
具体地，利用电子电路实现根据本发明的装置，该电子电路具有集电极开路电路，后者由评估单元的信号发送操作驱动，将用于信号发生器的信号线拉到地。信号发生器优选为声音发生器，或者，也可以将具有音频的声音信号调制到信号线上，其中，然后可以将信号线与已有扬声器直接连接。
有利地，可以将根据本发明的具有距离探测系统的装置安装在车辆中，在前和/或后保险杠中，以及，利用至少一根三芯电缆，可以实现从传感器到信号发生器的全部连接。在此还可以考虑，当车辆中的倒车档被挂上时，执行例如后部传感器的初始化。
无论如何，由于所有的评估功能和信号发送功能可以用传感器和信号发生器直接实现，本发明使得更多的集中化或分散化的电子控制电路成为多余。由于传感器不要求任何外部驱动，自身同步并可以直接驱动车辆中已有的声音发生器，所以例如泊车辅助系统可以根本不需要控制装置。作为省略控制装置的结果，由于既不需要软件，也不需要任何额外的部件，这导致低系统成本。因此，可以实现一种具有简单布线和任意期望数量的自由可串联传感器的简单的节省空间的系统结构。
附图说明
基于附图说明本发明的示范实施例，附图中：
图1示出了后保险杠上带有传感器、尤其超声波传感器的车辆示意图；
图2举例示出了带有根据本发明电路的超声波传感器；以及
图3、图4和图5示出了关于时间绘制的传感器时钟信号的信号波形。
具体实施方式
图1示意性示出了带有前保险杠2和后保险杠3的车辆1。这里，例如，作为用于超声波泊车辅助系统传感器4的超声波传感器示于后保险杠3中。在此，将传感器4经由三芯电缆5互相连接，并与插塞式连接器6相连接。经由插塞式连接器6连接声音发生器7，以及，将电源电压经由开关8馈送至插塞式连接器6，并由此馈送至传感器4，其中，驱动开关8例如通过车辆1中倒车档的挂入而被操作。全部传感器4因此并行连接，并且各传感器4因此经由信号线9驱动声音发生器7。由于在没有就功能而言的限制的条件下也能实现大量其它电缆线束，因此，这里示出的三芯电缆5只是一种示例。
图2示出一个传感器4的电子电路示范实施例，以其为基础说明本发明装置的功能。在随机发生器10中，以随机时间间隔方式产生信号或触发。作为该信号触发的结果，在用于产生信号的发生器11中，产生具有特定频率、周期数以及幅度的正弦振荡，该正弦振荡由变压器或放大器12进行放大。然后，实现为超声波传感器的传感器4的膜片13发射超声波信号，以便探测远处的物体（这里未示出）。
如果发射的超声波信号被物体（通常是例如泊车过程期间的障碍物）反射，则回波可以再次被膜片13接收。将以这种方式获得的信号在信号放大器14中放大，然后在模数（A/D）转换器15中通过将其与门限值比较而转换成数字信号。接着，在逻辑滤波器16中计算该数字信号，判断其是直接回波，还是来自保险杠3上邻近传感器4的超声波信号或干扰声波，或者是无法评估的多重反射。
就将回波实际检测作为障碍物而言，为了进一步评估，必须在具有特定频率的特定时间处检测到回波。在作为计算单元的定时器17中，将离以这种方式测出的障碍物之间的距离转换成时钟脉冲，用于驱动车辆1中的声音发生器7。
为了实现这种驱动过程，在这里示出的示范实施例中，用所谓的集电极开路晶体管电路18将信号线9拉到地，并因此设定为“低”（低电平信号或低电平脉冲）。然而，这里也可以使用其它电路，例如，用这些电路将信号线9拉到电源电压。
如上所述，在定时器17中，将测出距离转换成时钟脉冲，用于驱动车辆中的声音发生器7，参照图3、图4和图5对此进行具体说明。在此，在图3中示出了关于时间t绘制的传感器4中时钟信号30的波形，时钟信号30的时钟周期取决于测出距离，也就是说，在信号线9（这里被拉至“低”）上电平33的驱动脉冲32之间，相对小的距离导致相对快的时钟脉冲，并导致相对短的脉冲间隙期31（这里为值100）。
在转换中，借助于定时器17实现各脉冲间隙期31。作为期望脉冲间隙期31的函数，定时器计数到特定值。在达到该值之后，经由集电极开路将信号线9拉到“低”（驱动脉冲32），并因此驱动声音发生器7（图1）。定时器17借助于这种“低”信号被复位，然后开始再次计数到所计算的值。在此，由哪个装置将信号线9上的电平33拉到“低”并不重要，也就是说，连接到同一信号线9的其它传感器4，也能使定时器17复位。
从图4中明显可以看出，除了具有时钟波形30和期望脉冲间隙期31的传感器4之外，还有具有时钟信号34和脉冲间隙期35的传感器4，后者具有测出的较长的间隔并因此具有较长的脉冲间隙期35（这里为值120）。在这种情况下，只有具有时钟信号30的传感器4用驱动脉冲32将信号线9上的电平33拉到“低”。
然而，根据图5，与时钟信号30的情况相比，具有时钟信号36的不同传感器4位于更短距离处，因此其脉冲间隙期37（这里为值80）更短，并因此更快达到计数器值，因而更早将信号线9拉到“低”，并因此使信号线9上的所有计数器复位。然后，所有计数器再次开始计数到它们各自的计数器终值。首先达到计数器终值的传感器4，也就是说，具有最短测出距离的传感器4，然后将信号线9再次拉到“低”，并使包括其自身的所有计数器复位。然后，该循环从头再次开始。结果，所有传感器4被同步。所以，理论上可能并联任意多个传感器4。
由于除了传感器4和三芯电缆5之外不涉及任何其它的成本，用两个传感器4已经可以实现特别有成本效益的系统。
在信号线9上的传感器4输出处，也可能选择用音频分别地调制振荡，以便能够直接驱动扬声器而不用电子器件。在其它情况下，可能使用已有的和车辆1中可能已有的声音发生器7，这种声音发生器7指示例如打开车门时的遗忘灯光。此外，根据本发明的装置还可以安装在前保险杠2中。
作为本装置的随机发生器10的选择，也可以使用别的固定的预定模式，但上述模式可能增加对干扰的敏感性。取代如上所述的将信号线9拉到地（“低”信号），也可能输出与距离成比例的电压或电流。然而，接着必须要有更多的用于驱动声音发生器的小电子装置。

Claims (12)

1.一种用于控制用在车辆(1)中的超声波距离探测系统的传感器(4)的方法，其中，所述传感器(4)与用于预定距离探测操作的信号发送装置通信，其特征在于：分别由随机发生器(10)或预定脉冲模式触发作为传感器(4)的超声波传感器，包括以下步骤：通过发生器(11)产生可以经由放大器(12)传导至所述超声波传感器膜片(13)的正弦振荡；通过信号放大器(14)基于由物体反射的信号放大所述膜片(13)的接收信号；通过模拟/数字转换器(15)与门限值比较并且产生数字信号；通过逻辑滤波器(16)计算出所述数字信号是否为反射信号；以及，通过定时器(17)将离远处所述物体的感知距离转换成信号发送装置的信号发送操作类型；传感器(4)的每个传感器包括对应的随机发生器(10)，且在每种情况下由其对应的随机发生器(10)触发。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将所测出的距离转换成时钟脉冲，用于驱动所述车辆中的所述信号发送装置，其中，在所述传感器(4)与所述信号发送装置之间的信号线(9)上电平(33)的驱动脉冲(32)之间，越短的距离导致越快的时钟脉冲并且导致越短的脉冲间隙期(31)，以及，越长的距离导致越慢的时钟脉冲并且导致越长的脉冲间隙期(31)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：以随机时间间隔方式由所述随机发生器(10)或所述预定脉冲模式触发的发送信号，促使在所述传感器(4)中产生具有预定频率、周期数以及幅度的正弦振荡信号。
4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其特征在于：将由远处物体反射的接收信号与预定门限值进行比较，以及，在逻辑滤波器(16)中计算所述反射是直接反射、还是来自邻近传感器的发送信号、干扰信号或者是多次反射。
5.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其特征在于：为了定义可评估的接收信号，将在具有预定频率的预定时段中检测出的接收信号，作为由远处物体反射的接收信号。
6.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的方法，其特征在于：将根据所述接收信号确定的离远处物体的距离，转换成所述信号发送装置的与所述距离相对应的信号类型。
7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：在定时器(17)中，将测出距离转换成时钟脉冲；在转换中，借助于定时器(17)实现各脉冲间隙期(31)，作为期望脉冲间隙期(31)的函数，定时器计数到特定值；由传感器(4)的信号发送操作使定时器(17)复位，并且分别开始再次计数到所计算的值，其中，与所述信号线(9)相连接的每一个传感器(4)都可以使所述定时器(17)复位。
8.一种用于实现根据上述权利要求中任一项权利要求所述方法的装置，其特征在于：在车辆(1)上的距离探测系统中，分别由随机发生器(10)或预定脉冲模式触发作为传感器(4)的超声波传感器，发生器(11)用于产生可以经由放大器(12)传导至所述超声波传感器膜片(13)的正弦振荡；信号放大器(14)基于由物体反射的信号放大所述膜片(13)的接收信号；模拟/数字转换器(15)用于与门限值比较并且产生数字信号；逻辑滤波器(16)能够计算出所述数字信号是否为反射信号；以及，定时器(17)用于将离远处所述物体的感知距离转换成信号发送装置的信号发送操作类型；所述传感器(4)的每个传感器包括对应的随机发生器(10)，且在每种情况下由其对应的随机发生器(10)触发。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：具有集电极开路晶体管电路(18)，其受所述定时器(17)的信号发送操作驱动，将用于所述信号发送装置的信号线(9)拉到地或预定电平。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，其特征在于：所述信号发送装置是声音发生器(7)。
11.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，其特征在于：能够将具有音频的声音信号调制到所述信号线(9)上，并且将所述信号线(9)与已有扬声器直接连接。
12.根据权利要求8或权利要求9所述的装置，其征在于：所述距离探测系统被安装在车辆上、前和/或后保险杠(3)中，以及，利用至少一根三芯电缆(5)实现从所述传感器(4)到所述信号发送装置的全部连接。
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