CN110235023A - 超声传感器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超声传感器设备(10)，所述超声传感器设备包括多个超声传感器(1，2，3，4，5，6)和控制设备，该控制设备用于操控所述超声传感器(1，2，3，4，5，6)，其中，控制设备(7)设置用于可选地要么同时激活第一组的超声传感器(1，2，3，4，5，6)要么同时激活第二组的超声传感器(1，2，3，4，5，6)，使得所激活的超声传感器(1，2，3，4，5，6)发射超声信号，其中，所述第一组中的每个超声传感器(1，2，3，4，5，6)与所述第二组中的至少一个超声传感器(1，2，3，4，5，6)相邻地布置，并且所述第二组中的每个超声传感器(1，2，3，4，5，6)与所述第一组中的至少一个超声传感器(1，2，3，4，5，6)相邻地布置，其中，所述控制设备(7)设置用于借助不同的频率调制的激励模式(100，200，300)来操控相邻的激活的超声传感器。

Description

超声传感器设备
技术领域
本发明涉及一种超声传感器设备。该超声传感器设备能够有利地用于车辆。
背景技术
由现有技术已知具有基于超声波的距离测量系统的车辆。使用这种基于超声波的测量系统来测量至(位于超声传感器前方的)对象的距离。为此，所使用的超声传感器基于脉冲回波方法。在该运行中，传感器发射超声脉冲并且测量由对象引起的超声脉冲的反射，从而该传感器测量回波。通过所测量的回波传播时间和声速来计算传感器与对象之间的距离。超声传感器充当发射器和接收器。
在已知车辆中，通常在保险杠中使用四个或六个超声传感器，以便能够测量车辆前方和后方的周围环境。该说明“前方和后方”在此关于车辆的通常行驶方向。为了能够尽可能快速地检测周围环境，有利的是：保险杠上的传感器同时发射并且因此并行地处理信息。为此，尤其已知特殊的激励模式，这种特殊的激励模式也称作代码(Codes)，该代码用于发射超声脉冲。对回波的处理通过信号匹配的滤波器(即所谓的匹配滤波器)来进行。
理想代码的特征在于，代码是彼此正交的。这意味着代码具有最大的差异性，使得匹配滤波器将除了对应代码之外的所有代码衰减到幅度0。然而在实践中，这种通过匹配滤波器的完全抑制是无法实现的。尤其如果只有很小的带宽可供代码使用，则这种抑制很差。在设计用于工作在谐振中的转换器中，带宽特别强烈地受限并且所述抑制相应较差。
发明内容
根据本发明的超声传感器设备能够实现外来代码的抑制的最大化，并且因此实现各个超声代码的最佳可分离性(Separierbarkeit)。以这种方式，可以并行地执行多个测量，由此可以在短时间内检测超声传感器设备的周围环境，因为能够并行地处理多个超声信号。因此，尤其当所述超声传感器设备用于车辆中时具有优势，因为在此快速地识别周围环境中的对象是一个很大的优点。
根据本发明的超声传感器设备包括多个超声传感器。这些多个超声传感器设置用于要么发射超声脉冲、要么接收超声脉冲的回波。因此，超声传感器中的每个同时是发射器和接收器。此外，超声传感器设备包括用于操控超声传感器的控制设备。为此，控制设备设置用于可选地将超声传感器用作发射器或用作接收器。如果操控超声传感器用作发射器，则借助激励模式来激励相应的超声传感器，由此，这些超声传感器发射超声脉冲。相反，如果超声传感器用作接收器，则不进行操控，并且超声传感器在超声脉冲到达时产生相应的信号，该信号能够由控制设备探测到。此外，控制设备设置用于可选地要么同时激活第一组的超声传感器，要么同时激活第二组的超声传感器。“激活”应理解为：超声传感器发射超声信号。因此，“激活”尤其表示借助激励模式激励超声传感器，由此，促使超声信号的发射。如果不发生激活，则相应的超声传感器仅仅用作接收器。因此，在本发明的范畴内，激活的超声传感器应理解为如下超声传感器：该超声传感器当前正在发射超声信号(尤其超声脉冲)。超声脉冲应理解为时间上受限的超声信号。最后，控制设备设置用于借助不同的频率调制的激励模式来操控相邻的激活的超声传感器。相邻的激活的超声传感器意味着仅考虑如下超声传感器：所述超声传感器实际上发射超声信号。在此不考虑如下超声传感器：所述超声传感器未被控制设备激活。因此，特别有利地设置，在两个激活的超声传感器之间存在一个未被激活的超声传感器。这意味着，将超声传感器如此分成第一组和第二组，使得第一组的超声传感器不相邻地布置，并且第二组超声传感器不相邻地布置。相反，第一组中的每个超声传感器与第二组中的超声传感器相邻地布置。同样地，第二组的每个超声传感器与第一组中的超声传感器相邻地布置。在一种特别有利的实施方式中，超声传感器借助不同的线性调频啁啾信号所操控，这意味着，激励频率在预定义的时间段内线性地变化。通过与相邻的激活的超声传感器不同的频率调制的激励模式的措施，以及通过之前描述的(通过未激活的超声传感器实现的)激活的超声传感器的有利分离来防止：无法分离出从周围环境中的对象反射至超声传感器设备的回波。与此相反，每个回波能够唯一明确地被分配给多个超声传感器中的一个。通过频率调制的激励模式，通过相应的滤波器(尤其通过匹配滤波器)实现高的可分离性。
从属权利要求的内容具有本发明的优选扩展方案。
优选设置，频率调制的激励模式在预定义的带宽内包括连续的频率变化。对于所有激励模式而言，预定义的带宽在其大小方面(有利地)相同，但是尤其也可以不同。此外有利地设置，频率调制的激励模式在其所覆盖的频带内完全不同或至少部分不同。有利地，连续的频率变化意味着线性的频率变化，其中，频率能够线性地增大或线性地减小。线性的频率变化能够实现：通过控制设备简单地操控超声传感器。替代地，能够想到其他的操控可能性，例如尤其能够想到二次频率变化或其他的非线性频率变化。频率调制的激励模式的这种区分能够实现：安全且可靠地抑制相应滤波器中的外来信号。如果如之前所描述的那样，不同激励模式的频率范围在激励模式的整个带宽上至多部分地重叠，则这种抑制被最大化。
此外，特别有利的设置，脉冲持续时间很长或者匹配滤波器的系数数量(Koeffizientenzahlen)很大。这在超过一毫秒的脉冲长度的情况下有利地实现。
此外，特别有利地设置，相邻的激活的传感器具有相反的频率变化。因此，相邻的激活的超声传感器的频率变化尤其如此构造，使得在一个超声传感器中发生连续的(尤其线性的)频率增大，并且在另一超声传感器的中发生连续的(尤其线性的)频率减小。频率变化的带宽有利地包括至少3kHz。
尤其有利地设置，第一组的超声传感器和第二组超声传感器分别包括超声传感器中的一半。因此，超声传感器中的一半能够独立于超声传感器中的另一半被分别同时操控。优选地，第一组超声传感器和第二组超声传感器交替地布置，以便实现超声信号的之前所描述的最大可分离性。
在一种有利的实施方式中设置，超声传感器具有两个内部超声传感器和两个外部超声传感器。每个内部超声传感器与一个另外的内部超声传感器并且与一个外部超声传感器相邻布置。这意味着，两个外部超声传感器包围内部超声传感器，使得每个内部超声传感器具有两个相邻的超声传感器，而每个外部超声传感器仅具有一个相邻的超声传感器。这尤其意味着，每个外部超声传感器与一个内部超声传感器相邻地布置，而每个内部超声传感器与一个内部超声传感器并且与一个外部超声传感器相邻地布置。控制设备优选设置用于分别同时激活一个内部超声传感器和一个外部超声传感器，该外部超声传感器与该内部超声传感器不相邻。这意味着，一个外部超声传感器和一个内部超声传感器构成第一组的超声传感器，该内部超声传感器与该外部超声传感器不相邻地布置，而其余的超声传感器(即剩余的外部超声传感器和其余的内部超声传感器)构成第二组的超声传感器。因此再次实现，第一组的超声传感器与第二组的超声传感器交替地布置。此外，控制设备优选设置用于借助第一频率调制的激励模式操控外部超声传感器，并且借助第二频率调制的激励模式操控内部超声传感器。在此，第一频率调制的激励模式与第二频率调制的激励模式不同。以这种方式，实现了超声信号的之前描述的最大可分离性。因此，在第一时刻有利地操控一个外部超声传感器以及一个内部超声传感器(该内部超声传感器与该外部超声传感器不相邻)，以便发射超声脉冲。因此，激活的超声传感器(即激活的内部超声传感器和激活的外部超声传感器)通过未激活的超声传感器分离。此外，激活的超声传感器能够通过不同的激励模式(第一激励模式和第二激励模式)操控。如之前所述的那样，特别有利地，激励模式在预定义的带宽内具有连续的频率变化。同样特别有利地设置，第一频率调制的激励模式的频率变化与第二频率调制的激励模式的频率变化有所不同，其中，第一频率调制的激励模式尤其包括具有连续增大的频率的频率模式，而第二频率调制的激励模式包括具有连续减小的频率的模式。
在一种替代实施方式中设置，超声传感器具有两个相邻的第一外部超声传感器、两个内部超声传感器以及两个相邻的第二外部超声传感器。这样设置：每个内部超声传感器与一个另外的内部超声传感器相邻地布置，并且每个内部超声传感器要么与第一外部超声传感器、要么与第二外部超声传感器相邻地布置。第一外部超声传感器彼此相邻地布置，同样，第二外部超声传感器彼此相邻地布置。这意味着，第一外部超声传感器中的一个仅与一个另外的外部超声传感器相邻地布置。因此，一个另外的第一外部超声传感器与一个内部超声传感器并且与之前提到的第一外部超声传感器相邻地布置。这同样适用于第二外部超声传感器。在此，一个第二外部超声传感器也不仅与一个内部超声传感器相邻布置，而且也与另一第二外部超声传感器相邻地布置。所述另外的第二外部超声传感器除了之前提到的第二外部超声传感器以外不具有相邻元素(Nachbarn)。控制设备设置用于分别同时激活一个内部超声传感器、一个第一外部超声传感器和一个第二外部超声传感器，所有这些超声传感器彼此不相邻地布置。因此，一个第一外部超声传感器、一个内部超声传感器和一个第二外部超声传感器构成第一组，而其余的超声传感器构成第二组。又优选设置，第一组和第二组的所有超声传感器彼此交替地布置。最后，控制设备优选设置用于借助第一频率调制的激励模式操控第一外部超声传感器和第二外部超声传感器，并且借助第二频率调制的激励模式操控内部超声传感器。又设置：第一频率调制的激励模式与第二频率调制的激励模式彼此不同。第一频率调制的激励模式与第二频率调制的激励模式尤其具有之前所描述的区别。优选设置，在激活的超声传感器之间存在最大距离，其方式是：在两个激活的超声传感器之间总是存在一个未激活的超声传感器。此外设置，可以最佳地分离出超声信号，因为相邻的激活的超声传感器具有不同的频率调制的激励模式，其中，只有第一外部超声传感器与第二外部超声传感器的激励模式相同。然而，由于第一外部超声传感器与第二超声传感器之间的大距离，所以这对于由超声传感器设备接收的超声信号的可分离性的影响很小。
在上述两种替代方案的情况下，有利地设置，第一频率调制的激励模式具有如下频率变化：该频率变化具有第一带宽。该第一带宽处于3kHz至12kHz之间，第一带宽优选是5kHz。这种频率变化尤其是线性的。第二频率调制的激励模式具有如下频率变化：该频率变化具有第二带宽。第二带宽有利地处于3kHz至12kHz之间，第二带宽特别优选是5kHz。又有利地设置，发生频率的线性变化。最后有利地设置，在第一带宽上延伸的第一频率变化过程与第二频率调制的激励模式的在第二带宽上延伸的第二频率变化过程不同。因此，第一频率变化过程和第二频率变化过程确保超声传感器不发射如下超声信号——尤其如下超声脉冲：所述超声脉冲的频率与借助另一激励模式生成的另一超声脉冲相交。以这种方式，能够实现滤波器中的最佳可分离性。如上所述，这种滤波器尤其涉及匹配滤波器。超声传感器通常具有至多12kHz(尤其至多10kHz)的低带宽。通过所描述的第一频率调制的激励模式和第二频率调制的激励模式，从总的可用带宽中最佳地充分利用激励模式的具有所描述的有利的5kHz的可能带宽。同时能够实现，第一频率调制的激励模式的频率变化过程与第二频率调制的激励模式的频率变化过程不相交。以这种方式确保频率变化过程的最大可分离性，因为能够最佳地抑制合适的滤波器(尤其匹配滤波器)中的外来信号。因此能够实现，多个超声传感器并行地运行，而不存在所发射的超声脉冲混淆风险。因此，能够安全且可靠地检测超声传感器设备的周围环境，其中，这种检测在有限的时间段内进行。
有利地，第一频率变化过程与第二频率变化过程相反。这意味着，第一频率变化过程有利地包括频率的增大，而第二频率变化过程包括频率的减小，或者反之亦然。因此，可以进一步最佳地分离超声脉冲，因为不仅频率本身不同，而且频率变化也不同。
在另一种优选的实施方式中设置，超声传感器具有两个外部超声传感器和四个相邻的内部超声传感器。在此，外部超声传感器如此布置，使得这些外部超声传感器包围所有彼此相邻的内部超声传感器。这意味着，有利地，每个外部超声传感器与至多一个内部超声传感器相邻地布置。因此，内部超声传感器要么与两个另外的内部超声传感器相邻地布置，要么替代地与一个外部超声传感器并且与一个另外的内部超声传感器相邻布置。控制设备设置用于分别同时激活两个内部超声传感器和一个外部超声传感器，所有这些超声传感器不相邻地布置。这意味着，在两个激活的超声传感器之间存在一个未激活的超声传感器。此外，控制设备设置用于借助第一频率调制的激励模式操控外部超声传感器，并且分别借助第二频率调制的激励模式和第三频率调制的激励模式操控一个内部超声传感器。因此，这两个激活的内部超声传感器具有不同的频率调制的激励模式——即第二频率调制的激励模式和第三频率调制的激励模式。此外，附加地激活的外部超声传感器具有另外的激励模式(即第一频率调制的激励模式)。第一频率调制的激励模式、第二频率调制的激励模式和第三频率调制的激励模式彼此不同地构造。因此，由激活的超声传感器所发射的所有信号彼此不同，并且因此可以简单且低开销地进行分离。以这种方式能够实现，快速地检测超声传感器设备的周围环境，其中，通过使用完全不同的信号来阻止由各个超声传感器所发射的超声脉冲发生混淆，因此可以安全且可靠地检测周围环境。
第一频率调制的激励模式优选包括具有第一带宽的频率变化。第一带宽有利地处于3kHz至12kHz之间，第一带宽尤其是3kHz。该频率变化尤其是线性的。第二频率调制的激励模式包括具有第二带宽的频率变化。第二带宽处于3kHz至12kHz之间，第二带宽尤其是3kHz。这种变化也有利地线性地实现。第三频率调制的激励模式包括具有第三带宽的频率变化，其中，第三带宽具有3kHz至12kHz之间的频率，第三带宽优选是3kHz。有利地，这种频率变化也是线性的。进一步设置，在第一带宽上延伸的第一频率变化过程、在第二带宽上延伸的第二频率变化过程以及在第三带宽上延伸的第三频率变化过程全部都彼此不同。以这种方式实现，第一频率变化过程、第二频率变化过程和第三频率变化过程不重叠。相反，由超声传感器设备发射的每个超声脉冲(在该超声脉冲的频率变化的整个带宽上)都具有与由超声传感器设备发射的任何其他超声脉冲不同的频率。因此，能够简单且低开销地实现所发射的超声脉冲的分离。超声传感器尤其具有12kHz(尤其10kHz)的最大带宽。通过使用第一带宽、第二带宽和第三带宽，最大带宽被最佳地充分用于发射不同的超声脉冲。这意味着，每个激励模式具有一个最大带宽，但同时完全避免了激励模式在其频率方面的重叠。
在一种替代实施方式中，之前所描述的第一频率调制的激励模式包括具有第一带宽的频率变化。第一带宽处于3kHz至12kHz之间，第一带宽优选是5kHz。该频率变化又优选是线性的。第二频率调制的激励模式包括具有第二带宽的频率变化。第二带宽处于3kHz至12kHz之间，第二带宽优选是5kHz。在此，该频率变化也有利地是线性的。第三频率调制的激励模式包括具有第三带宽的频率变化，其中，第三带宽处于3kHz至12kHz之间，第三带宽尤其是9kHz。该频率变化也有利地是线性的。此外设置，第三频率调制的激励模式的在第三带宽上延伸的第三频率变化过程部分地与第一频率调制的激励模式的在第一带宽上延伸的第一频率变化过程重叠，和/或，第三频率调制的激励模式的在第三带宽上延伸的第三频率变化过程部分地与第二频率调制的激励模式的在第二带宽上延伸的第二频率变化过程重叠。同时有利的设置，第一频率变化过程与第二频率变化过程不同，使得第一频率变化过程不与第二频率变化过程重叠。因此，仅设置第三频率变化过程方面的重叠。超声传感器又具有12kHz(尤其10kHz)的最大带宽。因此，通过上述有利的第一带宽、第二带宽和第三带宽实现，最大带宽由第二带宽和第三带宽最佳地充分利用，而第二频率变化过程与第三频率变化过程不发生重叠。同时，相对于超声传感器的最大带宽而言，带有第一带宽的第一频率调制的激励模式具有非常高的带宽。在外部超声传感器中，由于大的第一带宽，所以第一激励模式具有多普勒稳健性方面的优势，其中，这种稳健性可以用于周围环境中的对象的更高的探测速度。因此，通过改善的多普勒稳健性以及由此产生的更高的探测速度，由第一频率变化过程与第二频率变化过程的重叠和/或与第三频率变化过程的重叠所导致的各个代码的可分离性的略微变差是能够被接受的。
特别有利地，第一频率变化过程与第二频率变化过程相反和/或与第三频率变化过程相反。替代地或附加地，第二频率变化过程尤其与第三频率变化过程相反。以这种方式，又实现了由超声传感器发射的各个超声脉冲的可分离性的改善。
附图说明
下文中参照附图详细地描述本发明的实施例。在附图中示出：
图1示出在第一时刻发射超声脉冲期间的根据本发明的第一实施例的超声传感器设备的示意图；
图2示出在第二时刻发射超声脉冲期间的根据本发明的第一实施例的超声传感器设备的示意图；
图3示出在第一时刻发射超声脉冲期间的根据本发明的第二实施例的超声传感器设备的示意图；
图4示出在第二时刻发射超声脉冲期间的根据本发明的第二实施例的超声传感器设备的示意图；
图5示出根据本发明的第三实施例的超声传感器设备的示意图；
图6示出如下激励模式的示意图：所述激励模式用于操控根据本发明的实施例中的一种的超声传感器设备的超声传感器。
具体实施方式
图1示意性地示出在第一时刻发射超声脉冲期间的根据本发明的第一实施例的超声传感器设备10。图2示出在第二时刻发射超声脉冲期间的同一超声传感器设备10。第一时刻与第二时刻是在时间上彼此相继的。
超声传感器设备1包括六个超声传感器1、2、3、4、5、6，这6个超声传感器被分成：两个相邻的第一内部超声传感器1和2、两个相邻的第二外部超声传感器5和6以及两个内部超声传感器3和4。在此设置，每个内部超声传感器3、4与一个另外的内部超声传感器3、4相邻布置，以及每个内部超声传感器要么与第一外部超声传感器1、2要么与第二外部超声传感器5、6相邻地布置。在图1和图2所示的实施例中设置，超声传感器1、2、3、4、5、6彼此相邻地布置。尤其当超声传感器设备10使用在车辆的保险杠中时，则是这种情况。在这种布置中，所有超声传感器1、2、3、4、5、6——除了边缘超声传感器1、6之外——分别具有两个相邻元素。边缘超声传感器1、6分别仅具有一个相邻元素。
所有的超声传感器1、2、3、4、5、6都与控制设备7连接。控制设备7可选地用于激活超声传感器1、2、3、4、5、6。如果超声传感器1、2、3、4、5、6被激活，则这导致这些超声传感器发射超声脉冲。如果超声传感器是未激活的，则这导致超声传感器1、2、3、4、5、6能够用于接收超声脉冲。在这种情况下，超声传感器1、2、3、4、5、6在接收到能够由控制设备7所检测的超声脉冲时产生信号。因此，取决于通过控制设备7的操控，每个超声传感器1、2、3、4、5、6要么是超声脉冲的发射器要么是超声脉冲的接收器。
每个超声传感器1、2、3、4、5、6具有尤其12kHz或10kHz的最大带宽。为了能够彼此区分超声传感器1、2、3、4、5、6的信号，借助不同的激励模式100、200、300来产生这些超声传感器的信号。这些不同的激励模式意味着，不是借助具有恒定频率的电压，而是借助具有连续变化的频率的电压来激励每个超声传感器1、2、3、4、5、6。这导致，所发射的超声脉冲同样不具有恒定的频率，而是具有频率变化过程。该频率变化过程通过激励模式100、200、300确定。通过适当配置的匹配滤波器，可以借助激励模式100、200、300的相应频率变化过程来过滤所接收的信号。因此设置，借助同一频率调制的激励模式(即第一频率调制的激励模式100)来操控外部超声传感器1、2、5、6(即第一外部超声传感器1、2和第二外部超声传感器5、6)。借助频率调制的第二激励模式200来操控内部超声传感器3、4。此外设置，控制设备7分别同时激活：一个第一外部超声传感器1、2，一个第二外部超声传感器5、6和一个内部超声传感器3、4。这些同时激活的超声传感器1、2、3、4、5、6并非彼此相邻地布置，而是在激活的超声传感器1、2、3、4、5、6之间存在一个未激活的超声传感器1、2、3、4、5、6。这在图1和图2中示出。在此分别通过实心圆示出激活的超声传感器1、2、3、4、5、6，同时通过空心圆示出未激活的超声传感器1、2、3、4、5、6。因此，激活的超声传感器1、2、3、4、5、6彼此始终具有最大的物理机械距离。附加地，相邻的激活的超声传感器1、2、3、4、5、6发射不同的超声信号。因此能够实现，在没有混淆风险的情况下，将所接收的超声信号分配给相应的发射器。
控制设备7设置用于交替地要么激活第一组超声传感器1、3、5(如图1所示)、要么激活第二组超声传感器2、4、6(如图2所示)。分别未激活的超声传感器1、2、3、4、5、6仅用作超声脉冲的接收器。
各个所发射的超声脉冲可以最佳地彼此分离。如果在图1所示的发射之后，在第一外部超声传感器1、2中的一个上接收到具有第二激励模式200的超声脉冲，则能够通过相应的匹配滤波器识别到该超声脉冲。匹配滤波器设置用于将所有不具有第一激励模式100的第一频率变化过程的信号抑制直到幅度0。因此，在第一外部超声传感器1、2上仅检测如下信号：该信号实际上也由第一外部超声传感器1、2中的一个发射。这类似地适用于第二外部超声传感器5、6以及内部超声传感器3、4。
为了实现根据第一激励模式100的超声脉冲与根据第二激励模式200的超声脉冲的最佳可区分性，设置：第一激励模式100包括具有5kHz的第一带宽的频率变化。同样，第二激励模式包括具有5kHz的第二带宽的频率变化。在该第一带宽和第二带宽内，相应的频率连续地(有利地线性地)变化。特别有利的是，这种变化在第一激励模式100和第二激励模式200中相反。这意味着，当在第一激励模式100中发生频率增大时，而在第二激励模式200中发生频率减小。此外设置，由第一激励模式100得到的第一频率变化过程与由第二激励模式200得到的第二频率变化过程完全不同。这意味着，通过第一激励模式100产生的所有超声脉冲在其整个带宽上不具有与借助第二激励模式200产生的超声脉冲的频率一致的频率。以这种方式，阻止第一频率变化过程与第二频率变化过程部分地或完全地重叠。这改善了由不同激励模式100、200产生不同脉冲的可分离性。
图3和图4示出根据本发明的第二实施例的超声传感器设备10。图3再次示出在第一时刻借助超声传感器设备10发射超声脉冲，而图4指出在第二时刻借助超声传感器设备10发射超声脉冲。在此，除了不存在第一实施例中的边缘超声传感器1、6之外，第二实施例与第一实施例相同。因此，超声传感器2、3、4、5仅包括内部超声传感器3、4以及一个第一外部超声传感器2和一个第二超声传感器5。如上所述，类似地进行超声传感器2、3、4、5的激活。因此再次实现，能够实现所发射的超声脉冲的最大可分离性。
上述两个实施例中的超声传感器1、2、3、4、5、6的最大带宽至多是10kHz(尤其至多12kHz)。通过选择第一激励模式100的第一带宽和第二激励模式200的第二带宽实现：完全或几乎完全充分利用最大带宽，而同时阻止第一频率变化过程与第二频率变化过程的重叠。此外，借助第一激励模式100和第二激励模式200产生的各个超声脉冲具有最大可能的带宽，这导致多普勒稳健性方面的优势。因此，可以安全且可靠地识别和处理超声脉冲，由此能够实现：安全且可靠地(但同时也快速地)检测超声传感器设备10的周围环境。
最后，图5示出超声传感器设备10的第三实施例。在第三实施例中，又存在六个超声传感器1、2、3、4、5、6。这些超声传感器1、2、3、4、5、6包括四个相邻布置的内部超声传感器2、3、4、5以及两个外部超声传感器1、6。这四个内部超声传感器2、3、4、5要么与两个另外的内部超声传感器2、3、4、5相邻地布置，要么与一个另外的内部超声传感器2、3、4、5相邻地布置，并且与一个外部超声传感器1、6相邻地布置。外部超声传感器1、6仅具有唯一相邻的超声传感器1、2、3、4、5、6，其中，该唯一相邻的超声传感器在此是内部超声传感器2、3、4、5中的一个。
所有超声传感器1、2、3、4、5、6都又与控制设备7连接。控制设备7用于同时操控第一组的超声传感器1、3、5或第二组的超声传感器2、4、6。因此，通过控制设备7，第一组的超声传感器1、3、5和第二组的超声传感器2、4、6能够交替激活。未激活的超声传感器1、2、3、4、5、6分别仅用作接收器。
控制设备7设置用于要么借助第一激励模式100、要么借助第二激励模式200来操控内部超声传感器2、3、4、5。此外，控制设备7设置用于借助第三激励模式来操控能够外部超声传感器1、6。在此设置，分别同时激活两个相邻的内部超声传感器2、3、4、5，使得借助第一激励模式100激励激活的内部超声传感器2、3、4、5，并且借助第二激励模式200激励另一激活的内部超声传感器。这意味着，在第一组超声传感器1、3、5的激活期间发射如下超声脉冲：所述超声脉冲全部由不同的激励模式100、200、300产生。这同样适用于第二组超声传感器2、4、6的激活。
对于第一激励模式100、第二激励模式200和第三激励模式300的构型而言，存在两种可能的替代方案。在第一代替方案中，所有激励模式100、200、300包括连续的(尤其线性的)具有3kHz带宽的频率变化。同时设置，通过激励模式100、200、300产生的频率变化过程不重叠。因此确保：每个超声脉冲具有与任何其他的由超声传感器设备10所发射的超声脉冲完全不同的频率。以这种方式，可以安全且可靠地分离所有超声脉冲。此外，超声传感器的12kHz(尤其10kHz的)最大带宽分别被最佳地充分利用。因此，超声脉冲具有最大的多普勒稳健性。
在第二替代方案中，超声脉冲的频率的轻微重叠是能够被接受的。因此，频率变化的上述5kHz的带宽的可能不足以获得足够的多普勒稳健性。因此，在第二替代方案中设置，第一激励模式100发生具有5kHz的第一带宽的频率变化。这同样适用于第二激励模式200，在第二激励模式中同样发生具有3kHz的第二带宽的频率变化。在第三激励模式300中发生9kHz的第三带宽内的频率变化。同时设置，第一激励模式100的频率变化过程100与第二激励模式200的频率变化过程不重叠。与此相反，第三激励模式300的频率变化过程与第一激励模式100的频率变化过程和/或与第二激励模式200的频率变化过程部分地重叠。然而，第三激励模式300包括具有9kHz的高带宽的频率变化过程。因此，第三激励模式300的第三频率变化过程的带宽尤其相应于超声传感器1、2、3、4、5、6的最大带宽中的大部分。这导致多普勒稳健性的显著改善，这也可以用于超声传感器设备10的周围环境中的对象的更高探测速度。内部超声传感器2、3、4、5仅发射如下超声脉冲：所述超声脉冲的频率在任何时间都不重叠。
在上述两种替代方案中有利的是，第二激励模式200中的频率变化与第一激励模式100中的频率变化相反，并且与第三激励模式300中的频率变化相反。这导致：相邻的激活的超声传感器1、2、3、4、5、6发射具有相反的频率变化过程的超声脉冲。这改善所发射的超声脉冲的可分离性。
在图6中示出不同激励模式100、200、300的有利频率变化过程。图6仅示出上述第二替代方案。在此，在具有频率轴线8和时间轴线9的坐标系中示出激励模式100、200、300的频率变化过程。
第一激励模式100的频率变化过程导致频率以Δf的值增大——尤其线性增大。第二激励模式200的频率变化过程导致频率以Δf的值减小。因此，第一激励模式100和第二激励模式200的Δf的值分别相应于频率变化的第一带宽和第二带宽。在这种情况下，第一带宽和第二带宽相同并且有利地分别是5kHz。第三激励模式300的频率变化过程包括显著更高的第三带宽(尤其之前所描述的9kHz的带宽)。可以看出，第三激励图案300的频率变化过程因此与第二激励图案200的第二频率变化过程以及与第一激励图案100的第一频率变化过程部分地重叠。这种重叠是能够被接受的，因为这同时实现了第三带宽的显著增大，该第三带宽用于第三激励模式300的频率变化过程。这导致上述增大的多普勒稳健性，这导致对超声传感器设备10的周围环境中的障碍物的改善的时间探测。
有利地，在1.6毫秒的时间段T期间执行各个激励模式100、200、300。因此，由超声传感器设备10发射的所有超声脉冲具有相同的时间长度。通过第一激励模式100、第二激励模式200和第三激励模式300产生的频率变化尤其关于48kHz的标准频率f0对称地延伸。这种标准频率对于超声传感器1、2、3、4、5、6而言是有利的。

Claims (11)

1.一种超声传感器设备(10)，所述超声传感器设备包括：
多个超声传感器(1，2，3，4，5，6)，
控制设备(7)，所述控制设备用于操控所述超声传感器(1，2，3，4，5，6)，
其中，所述控制设备(7)设置用于可选地要么同时激活第一组的超声传感器(1，2，3，4，5，6)要么同时激活第二组的超声传感器(1，2，3，4，5，6)，使得所激活的超声传感器(1，2，3，4，5，6)发射超声信号，
其中，所述第一组中的每个超声传感器(1，2，3，4，5，6)与所述第二组中的至少一个超声传感器(1，2，3，4，5，6)相邻地布置，并且所述第二组中的每个超声传感器(1，2，3，4，5，6)与所述第一组中的至少一个超声传感器(1，2，3，4，5，6)相邻地布置，
其中，所述控制设备(7)设置用于借助不同的频率调制的激励模式(100，200，300)来操控相邻的激活的超声传感器。
2.根据权利要求1所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述频率调制的激励模式(100，200，300)包括预定义的带宽内的连续的频率变化。
3.根据以上权利要求中任一项所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述第一组和所述第二组分别包括所述超声传感器(1，2，3，4，5，6)中的一半。
4.根据以上权利要求中任一项所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述超声传感器(1，2，3，4，5，6)具有两个内部超声传感器(3，4)和两个外部超声传感器(2，5)，
其中，每个内部超声传感器(3，4)与一个另外的内部超声传感器(3，4)并且与一个外部超声传感器(2，5)相邻地布置，
其中，所述控制设备(7)设置用于分别同时激活一个内部超声传感器(3，4)和一个外部超声传感器(2，5)，所述内部超声传感器与所述外部超声传感器不相邻地布置，
其中，所述控制设备(7)设置用于借助第一频率调制的激励模式(100)操控所述外部超声传感器(2，5)，并且借助第二频率调制的激励模式(200)操控所述内部超声传感器(3，4)，
其中，所述第一频率调制的激励模式(100)与所述第二频率调制的激励模式(200)不同。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述超声传感器(1，2，3，4，5，6)具有两个相邻的第一外部超声传感器(1，2)、两个内部超声传感器(3，4)以及两个相邻的第二外部超声传感器(5，6)，
其中，每个内部超声传感器(3，4)与一个另外的内部超声传感器(3，4)相邻地布置，并且每个内部超声传感器要么与一个第一外部超声传感器(1，2)相邻地布置要么与一个第二外部超声传感器(5，6)相邻地布置，
其中，所述控制设备(7)设置用于分别同时激活一个内部超声传感器(3，4)、一个第一外部超声传感器(1，2)以及一个第二外部超声传感器(5，6)，所有这些超声传感器不相邻地布置，
其中，所述控制设备(7)设置用于借助第一频率调制的激励模式(100)操控所述第一外部超声传感器(1，2)和所述第二外部超声传感器(5，6)，并且所述控制设备设置用于借助第二频率调制的激励模式(200)操控所述内部超声传感器(3，4)，
其中，所述第一频率调制的激励模式(100)与所述第二频率调制的激励模式(200)不同。
6.根据权利要求4或5所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述第一频率调制的激励模式(100)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第一带宽，所述第一带宽优选是5kHz，所述第二频率调制的激励模式(200)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第二带宽，所述第二带宽优选是5kHz，所述第一频率调制的激励模式(100)的在所述第一带宽上延伸的第一频率变化过程与所述第二频率调制的激励模式(200)的在所述第二带宽上延伸的第二频率变化过程不同。
7.根据权利要求6所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述第一频率变化过程与所述第二频率变化过程相反。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述超声传感器(1，2，3，4，5，6)具有两个外部超声传感器(1，6)和四个相邻的内部超声传感器(2，3，4，5)，
其中，每个内部超声传感器(2，3，4，5)要么与两个另外的内部超声传感器(2，3，4，5)相邻地布置，每个内部超声传感器要么与一个另外的内部超声传感器(2，3，4，5)相邻地布置并且与一个外部超声传感器(1，6)相邻地布置，
其中，所述控制设备(7)设置用于分别同时激活两个内部超声传感器(2，3，4，5)和一个外部超声传感器(1，6)，所有这些超声传感器不相邻布置，
其中，所述控制设备(7)设置用于借助第一频率调制的激励模式(100)操控所述外部超声传感器(1，6)，并且所述控制设备设置用于分别借助第二频率调制的激励模式(200)和第三频率调制的激励模式(300)操控一个内部超声传感器(2，3，4，5)，
其中，所述第一频率调制的激励模式(100)、所述第二频率调制的激励模式(200)和所述第三频率调制的激励模式(300)彼此不同。
9.根据权利要求8所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，
所述第一频率调制的激励模式(100)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第一带宽，所述第一带宽优选是3kHz，
所述第二频率调制的激励模式(200)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第二带宽，所述第二带宽优选是3kHz，
所述第三频率调制的激励模式(300)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第三带宽，所述第三带宽优选是3kHz，
所述第一频率调制的激励模式(100)的在所述第一带宽上延伸的第一频率变化过程、所述第二频率调制的激励模式(200)的在所述第二带宽上延伸的第二频率变化过程以及所述第三频率调制的激励模式(300)的在所述第三带宽上延伸的第三频率变化过程全部都彼此不同。
10.根据权利要求8所述的超声传感器装设备(10)，其特征在于，
所述第一频率调制的激励模式(100)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第一带宽，所述第一带宽优选是5kHz，
所述第二频率调制的激励模式(200)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第二带宽，所述第二带宽优选是5kHz，
所述第三频率调制的激励模式(300)具有尤其线性的频率变化，所述频率变化具有3kHz至12kHz之间的第三带宽，所述第三带宽优选是9kHz，
所述第三频率调制的激励模式(300)的在所述第三带宽上延伸的第一频率变化过程部分地与所述第一频率调制的激励模式(100)的在所述第一带宽上延伸的第一频率变化过程重叠，和/或，所述第三频率调制的激励模式的在所述第三带宽上延伸的第一频率变化过程部分地与所述第二频率调制的激励模式(200)的在所述第二带宽上延伸的第二频率变化过程重叠。
11.根据权利要求9或10所述的超声传感器设备(10)，其特征在于，所述第一频率变化过程与所述第二频率变化过程相反，和/或，所述第一频率变化过程与所述第三频率变化过程相反，和/或，所述第三频率变化过程与所述第二频率变化过程相反。
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