CN110998363B - 用于识别至少一个位于车辆周围环境中的对象的方法 - Google Patents

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Abstract

在用于借助由发射器发射并由对象反射的超声信号的接收来识别位于车辆周围环境中的至少一个对象的方法中，提供了至少一个超声发送器和与它关联的超声接收器。所述超声发射器发射超声发射信号。所述超声接收器接收超声接收信号。将所述超声接收信号与所述超声发射信号相关并确定相关因子。基于所述相关因子的大小确定所述超声接收信号是干扰信号、由未与所述超声接收器关联的另一个超声发射器发射的超声发射信号、未与所述超声接收器关联的另一个超声发射器的被对象反射的超声发射信号、还是与所述超声接收器关联的超声发射器的被对象反射的超声发射信号。

Description

用于识别至少一个位于车辆周围环境中的对象的方法
本发明涉及一种用于借助由发射器发射并由对象反射的超声信号的接收来识别位于车辆周围环境中的至少一个对象的方法。
对借助于超声测量装置识别车辆周围环境中的对象的准确性和可靠性的要求越来越高。特别是应当可靠地识别干扰信号。
WO-A-2012/016834 A1、WO-A-2014/108300 A1、DE-A-44 33 957、DE-A-10 2012015 967和DE-A-10 2011 085286公开了用于处理特别是超声信号等以识别障碍物的各种处理方法和装置。但是，所有这些方法的电路技术或软件技术实现有时都存在问题。
本发明的任务是说明一种用于识别位于车辆周围环境中的至少一个对象的在此方面改进的方法，该方法可以在电路技术和/或软件技术方面以简单的方式加以实现。
为了解决该任务，利用本发明提出了一种用于借助由发射器发射并由所述对象反射的超声信号的接收来识别位于车辆周围环境中的至少一个对象的方法，在该方法中-提供至少一个超声发射器和与所述超声发射器关联的超声接收器，
-所述超声发射器发射超声发射信号，
-所述超声接收器接收超声接收信号，
-将所述超声接收信号与所述超声发射信号相关，并通过以下方式确定相关因子
-对所述超声接收信号进行I/Q解调，在所述解调中产生具有实部信号(I)和虚部信号(Q)的复数信号，借助于第一最佳滤波器对每个实部信号和虚部信号进行滤波以形成包络信号，然后使用经滤波的实部和虚部信号(I，Q)形成模(Betragsbildung)，
-附加地既对所述实部信号(I)又对所述虚部信号(Q)分别进行归一化，
-借助于第二最佳滤波器对经归一化的实部信号(I')和经归一化的虚部信号(Q')二者进行滤波，其中第一和第二最佳滤波器基本相同，并且
-将所述相关因子确定为由所述经归一化的实部信号和归一化的虚部信号(I'，Q')组成的复数信号的模，以及
-借助所述相关因子的大小确定所述超声接收信号
-是否是干扰信号，或
-是否是由另一个未与所述超声接收器关联的超声发射器发射的超声发射信号，或
-是否是另一个未与所述超声接收器关联的超声发射器的在对象处反射的超声发射信号，或
-是否是与所述超声接收器关联的超声发射器的在对象处反射的超声发射信号。
在度量值、即相关因子的简单计算中可以看出根据本发明的方法的基本思想，所述度量值或所述相关因子说明接收到的超声信号与期望超声信号一致的强度。有利地，同时评估回波和所属的相关。为此，本发明规定，对通过I/Q解调产生的复数信号的实部和虚部进行归一化，并借助于匹配滤波器(也称为最优滤波器)对经归一化后的实部信号和虚部信号进行滤波，其中该最佳滤波器与也用于对所述I/Q解调的实部信号和虚部信号进行滤波的最佳滤波器一致。计算以这种方式滤波的经归一化的实部和虚部信号以形成所述模，然后从中直接得到相关系数或相关因子。该方法可以通过电路技术或通过软件以简单的方式实现，这是本发明的决定性优点。
根据本发明提供的相关使得可以识别：超声回波信号是由“自身”超声发射信号的反射、还是由干扰信号引起的。作为“自身”超声发射信号，在此被理解为源自超声测量设备的信号，也就是源自其发射的超声发射信号被同一超声测量设备的超声接收器作为反射信号接收的超声发射器的信号。
合适地，借助所述超声接收信号的频率与所述超声发射信号的频率来进行所述超声接收信号与期望信号在一致性方面的比较。如果研究表明，当使用在两位数kHz范围内进行发射的超声发射器时，1kHz的频率差和优选2kHz的频率差足以将这些信号彼此区分开，而且借助所述相关因子。
在本发明的一种有利的扩展中可以规定，为了识别距离更远的对象，所述相关因子的大小的阈值随着所述超声接收信号的接收时间增加而减小。
最后，有利的还可能是，与出于识别对象的目的的相关并行地，检查所述超声接收信号的包络的信号幅度并与回波阈值进行比较。
下面借助实施例参照附图更详细地解释本发明。
根据本发明，可以在针对超声猝发发射信号的未调制脉冲的信号路径中计算相关系数。已经发现该措施通常是可应用的。原则上有各种可能性可用于幅度的归一化。在图1中示出了优选的可能性。
在归一化的情况下，基于I/Q解调的I/Q信号，所述I/Q解调典型地在超声接收信号的模数转换后应用：
s＝I+jQ
从该信号中计算相位：
然后由此将归一化的I/Q信号确定为：
I′＝cos(Φ)
Q′＝sin(Φ)
这些归一化的信号I'、Q'经过与图1上部分支中所示的第一匹配滤波器相同构造的第二匹配滤波器。
这些测量表明，1kHz的频率差就已经导致为约0.7的弱相关的回波信号。从2kHz的差开始，相关<＝0.5。在从约3m/s的速度开始的多普勒频移情况下必须考虑该灵敏度。
通过换能器的短暂激励，声噪声具有高相关，从而无法对声噪声干扰(空气制动器)分类。相反，如果用经调制的信号来工作，则所述换能器的激励的固有振动将得到抑制，因为它们不再与相关器匹配。
测量
测量装备：58kHz的换能器，16脉冲，k＝5的三阶滤波器，2m 10°处的75mm管，5m处的反射器。
该信号路径对应于8位的包络线(参见图2)。在相关信号中可见的近区回波太小以致于无法显示。然而，可以在原始信号中明确地看到这些回波(参见图3、图4和图5)。
该系统在固定场景中运行。可以借助所述相关因子的大小来明确地识别障碍物(参见图6)。
由另一个系统通过直接入射到传感器中而干扰了58kHz测试系统(参见图7)。不再存在相关，从而干扰不被评估为回波。
所述干扰信号强烈抑制了在大约2m处通过地面回波引起的相对较高的相关信号(参见图8至11)。
在图12至图14中示出了在接收模式下并且利用超声发生器执行的测量的结果。以5ms的间隔发送具有16个脉冲的猝发信号。
从所述相关信号中可以看出，即使在测量室中仍然存在非常多的地面回波。可以利用附加信号(即频率在工作频率之外的去相关信号)来减小这些地面回波。该信号可以作为模拟信号与所述超声测量信号组合(例如“混合”)。被认为有利的是，在ADC后面数字实现去相关信号的馈入，也就是说以数字方式(参见图15)，因为由此可以更简单地实现附加功能。所述附加功能可以包括在测量周期上减小所述附加信号的幅度，以免也抑制远区的回波。这是可能的，因为在>3m的远区上几乎不出现地面回波。
这使得所述相关信号的分配变得容易。缺点是由于较低的信噪比而将所述相关信号降低到更大的距离。在通过可变阈值评估时必须考虑到这一点。
另一方面，存在的较大的干扰信号将显著地抑制所述相关信号(参见图6和图7)，因此通常提供明确的结论(参见图16和图17)。
如果相关源的幅度线性降低，则得到明显更好的表现(参见图18和图19)。
如果在所述评估时连同地考虑所述相关，则可以通过这种方式抑制错误显示的地面回波。
由于经归一化的信号的脉冲形状有些不同，因此所述相关信号的最大值滞后了大约3个信号周期。这可以在所述评估时加以考虑，其方法是将包络延迟大约3个样本值(请参见图20和图21)。

Claims (5)

1.一种用于借助由发射器发射并由对象反射的超声信号的接收来识别位于车辆周围环境中的至少一个对象的方法，在该方法中
-提供至少一个超声发射器和与所述至少一个超声发射器关联的超声接收器，
-所述超声发射器发射超声发射信号，
-所述超声接收器接收超声接收信号，
-将所述超声接收信号与所述超声发射信号相关，并通过以下方式确定相关因子
-对所述超声接收信号进行I/Q解调，在所述解调中产生具有实部信号(I)和虚部信号(Q)的复数信号，借助于第一最佳滤波器对每个实部信号和虚部信号进行滤波以形成包络信号，然后使用经滤波的实部和虚部信号(I，Q)形成模，
-附加地既对所述实部信号(I)、又对所述虚部信号(Q)分别进行归一化，
-借助于第二最佳滤波器分别对经归一化的实部信号(I')和经归一化的虚部信号(Q')二者进行滤波，其中第一最佳滤波器和第二最佳滤波器基本相同，以及
-将所述相关因子确定为由所述经归一化的实部信号和归一化的虚部信号(I'，Q')组成的复数信号的模，以及
-借助所述相关因子的大小确定所述超声接收信号
-是否是干扰信号，或
-是否是由另一个未与所述超声接收器关联的超声发射器发射的超声发射信号，或
-是否是另一个未与所述超声接收器关联的超声发射器的被对象反射的超声发射信号，或
-是否是与所述超声接收器关联的超声发射器的被对象反射的超声发射信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述超声接收信号进行模数转换，以及对数字化的超声接收信号进行所述I/Q解调。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述相关因子描述所述超声发射信号的频率等于所述超声接收信号的频率的程度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了识别距离更远的对象，所述相关因子的大小的阈值随着所述超声接收信号的接收时间增加而减小。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与出于识别对象的目的的相关并行地，检查所述超声接收信号的包络的信号幅度并与回波阈值进行比较。
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