CN116457697A - 用于确定第一超声波传感器的污物的方法、计算机程序产品、计算机可读存储介质、超声波传感器设备和辅助系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于确定机动车辆(1)的第一超声波传感器(4)的污物的方法，其中，通过第一超声波传感器(4)发射第一超声波信号(7)并且通过第一超声波传感器(4)接收反射的第一超声波信号(7)，并且其中，通过第二超声波传感器(5)与第一超声波信号(7)基本上同时地将不同于第一超声波信号(7)的第二超声波信号(9)发射到环境(8)中，其中，通过第一超声波传感器(4)接收第二超声波信号(9)，并且通过电子计算装置(6)将接收到的第一超声波信号(7)与接收到的第二超声波信号(9)进行比较，并且基于该比较来确定污物。本发明还涉及一种计算机程序产品、一种计算机可读存储介质、一种超声波传感器设备(3)以及一种辅助系统(2)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定机动车辆的辅助系统的超声波传感器设备的第一超声波传感器的污物的方法，其中，第一超声波传感器用于将第一超声波信号发射到机动车辆的环境中，并且通过第一超声波传感器接收在该环境中反射的第一超声波信号，并且其中，超声波传感器设备的第二超声波传感器用于基本上与第一超声波信号同时地将不同于第一超声波信号的第二超声波信号发射到该环境中。此外，本发明涉及一种计算机程序产品、一种计算机可读存储介质、一种超声波传感器设备和一种辅助系统。
背景技术
现有技术已经公开了具有驾驶员辅助系统的机动车辆。对一系列功能提出了越来越高的要求，这意味着有必要进一步开发超声波传感器。特别地，具有超声波传感器的驾驶员辅助系统用于支持停车过程，即所谓的停车辅助系统。在这种情况下，停车辅助系统形成至少半自动操作的机动车辆的一部分。除了零错误硬件之外，可靠的运作还需要检测例如超声波传感器在何时是不可用的。超声波传感器的普遍挑战与传感器系统的污物检测有关，污物会降低检测性能，并且因此降低特别是至少半自动驾驶的机动车辆的可靠性。例如，尤其是雪造成的污物在大多数情况下是无法检测到的。现有技术已经公开了一些方案，例如开放视野测试。这涉及将超声波传感器配置为具有最大灵敏度，而且在此期间的检测可能性被用于得出以下结论：传感器大体能够检测到一些东西并且因此没有被雪沾污。缺点在于，在该测试期间无功能可用，因为超声波传感器是在正常配置之外工作的。
DE 101 21 519A1公开了对黏附在超声波传感器上的比如雪或泥的外部物质的检测。障碍物反射从超声波传感器发射的波，超声波传感器接收直射波(direct wave)从而检测到该障碍物。超声波传感器产生直接由该超声波传感器接收的直射波，因此该超声波传感器也被设计为监控该直射波。当比如雪或泥的外部物质黏附到超声波传感器上时，直射波被衰减，并且根据这种衰减来检测外部物质的存在。
DE 199 24 755A1提供了一种距离测量设备，用于基于由距离测量设备发射并由物体反射的波信号来测量距该物体的距离，该距离测量设备具有发射/接收装置，用于使用至少第一和第二发射和/或接收单元来发射和接收波信号，该第一和第二发射和/或接收单元在空间上彼此间隔开，其中第一发射和/或接收单元具有至少一个发射功能，第二发射和/或接收单元具有至少一个接收功能。这两个单元被设计为使得第二单元可以接收由第一单元发射的波信号作为串扰信号，并且第一单元或第二单元可以接收由第一单元发射的波信号作为反射信号。该距离测量设备还设置有干扰确定装置，用于确定在第二单元中接收的串扰信号的至少一个特征参数，并且用于基于所确定的特征参数来确定干扰。
DE 10 2011 118 643 A1涉及一种用于机动车辆的驾驶员辅助装置，其具有带有用于发射和接收超声波的膜片的第一超声波传感器和带有用于发射和接收超声波的膜片的第二超声波传感器，其中第一超声波传感器具有第一谐振频率，并且第二超声波传感器具有不同于第一谐振频率的第二谐振频率。控制装置致动超声波传感器，并且被设计为在第一操作模式和第二操作模式之间至少切换该第一超声波传感器，其中，在第一操作模式中，第一超声波传感器以第一谐振频率发射超声波，在第二操作模式中，第一超声波传感器以第二谐振频率发射超声波。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法、一种计算机程序产品、一种计算机可读存储介质、一种超声波传感器设备和一种辅助系统，它们可以用于以改进的方式确定超声波传感器的污物。
该目的通过根据独立权利要求的方法、计算机程序产品、计算机可读存储介质、超声波传感器设备和辅助系统来实现。在从属权利要求中指定了有利的实施例。
本发明的一个方面涉及一种用于确定机动车辆的辅助系统的超声波传感器设备的第一超声波传感器的污物的方法，其中，第一超声波传感器用于将第一超声波信号发射到机动车辆的环境中，并且通过第一超声波传感器接收在该环境中反射的第一超声波信号，并且其中，超声波传感器设备的第二超声波传感器用于基本上与第一超声波信号同时地将不同于第一超声波信号的第二超声波信号发射到该环境中。
规定第一超声波传感器用于接收在环境中反射的第二超声波信号，并且规定通过超声波传感器设备的电子计算装置对接收到的第一超声波信号和接收到的第二超声波信号进行比较，并且将该比较作为通过电子计算装置确定污物的基础。
因此，可以以改进的方式执行污物确定。在当前情况下，特别地，灰尘旨在被理解为是黏附到超声波传感器上的物质，在当前情况下特别是黏附到第一超声波传感器上。特别地，例如在第一超声波传感器上的雪可以被视为污物。
例如，雪使得超声波传感器的膜片不能适当地振动。因此，第一超声波传感器的功能至少受到限制。特别地，雪意味着第一超声波传感器的功能不能被完全提供。如果存在污物的情况下辅助系统仍然评估来自第一超声波传感器的适用信号，则可能导致误测。因此，能够可靠地检测第一超声波传感器的污物是至关重要的。
本发明利用了以下事实，即：通过调制信号来扩展超声波传感器意味着它们不仅能够同时发射和接收信号，而且还能够彼此区分开。同时，这种并行操作构成了在不改变超声波传感器的配置和不中断终端用户功能(也就是说，例如停车功能)的情况下解决开放视野测试问题的方案。同时比较两个不同的超声波信号，这尤其意味着第一超声波传感器发射和接收，并且第一超声波传感器同时接收相邻超声波传感器的第二超声波信号，该相邻超声波传感器在当前情况下换言之为第二超声波传感器。在正常情况下，同一时间的测量总是导致两个超声波信号的不同波形。例如，在雪造成的污物的情况下，两个波形基本相同，并且都不包含任何反射点。
换句话说，根据本发明的方法利用了超声波传感器发射经编码的、也就是说可辨别的超声波信号的可能性。超声波传感器能够从接收到的例如包含两个叠加的编码回波的信号中提取这两个编码回波。现在假设第一超声波传感器被阻塞，则所提取的两个超声波信号中的信号基本上仅包含传感器噪声。也就是说，如果两种编码的结果相同，则存在阻塞。如果编码的结果不同，则不存在污物。
这两个超声波信号优选地并行发射，也就是说同时发射。在当前情况下，同时旨在被理解为尤其意味着第一超声波信号和第二超声波信号在没有时间延迟的前提下发射。当然，技术环境可能意味着在发射期间出现最小的时间差，然而，在当前情况下为了解释根据本发明的方法而忽略了该时间差。
根据一个有利的实施例，将接收到的第一超声波信号用作第一接收曲线的基础，将接收到的第二超声波信号用作第二接收曲线的基础，该第一接收曲线和第二接收曲线将通过电子计算装置产生，并且将第一接收曲线与第二接收曲线进行比较。特别地，接收曲线具有随时间转变的接收振幅。基于反射，例如基于来自地面的反射，在接收曲线内出现回波。各接收曲线的比较可用于确定第一超声波传感器是否存在污物。特别地，如果两条接收曲线本质上不同，则可以认为不存在污物。如果接收曲线基本匹配，则可以认为存在污物。特别地，在存在污物的情况下，接收曲线没有任何回波振幅。这也可以用于识别第一超声波传感器的污物。
同样有利地，如果接收到的第一超声波信号不同于接收到的第二超声波信号，则确定第一超声波传感器不存在污物。特别地，如果接收到的两个超声波信号彼此不同，则可以假设开放空间测试是正向的，并且第一超声波传感器不存在污物。因此可以得出结论：第一超声波传感器具有正常的功能。
此外，已经发现，有利地，如果接收到的第一超声波信号与接收到的第二超声波信号相匹配，则确定第一超声波传感器存在污物。特别地，接收到的信号基本匹配。如果比较结果发现第一超声波信号和第二超声波信号基本上相同，那么可以推断第一超声波传感器存在污物。然后，这又会引起辅助系统被告知这一情况，使得例如在停车功能的情况下忽略对来自该超声波传感器的超声波信号的评估。
在另一个有利的实施例中，第一超声波信号以不同于第二超声波信号的频带发射。在不同频带上的发射允许发射不同的超声波信号。因此，第一超声波传感器中的适当提取可以用于可靠地区分第一超声波信号和第二超声波信号。这允许对两个超声波信号执行可靠的比较。
如果第一超声波信号以不同于第二超声波信号的相位调制发射，也是有利的。相位调制导致在发射的信号内发生相移。因此，相位调制可以可靠地区分第一超声波信号和第二超声波信号。这允许执行污物的可靠确定。
此外，已经发现，如果第一超声波信号以不同于第二超声波信号的频率调制发射，则是有利的。特别地，第一超声波信号因此具有不同于第二超声波信号的频率调制。这允许通过第一超声波传感器可靠地区分第一超声波信号和第二超声波信号。因此，可以执行可靠的比较，从而执行可靠的污物确定。
根据另一有利实施例，第一超声波信号以频率随时间增加的频率调制发射，而第二超声波信号以频率随时间减少的频率调制发射；或者，第一超声波信号以频率随时间减少的频率调制发射，而第二超声波信号以频率随时间增加的频率调制发射。频率随时间增加的超声波信号也可以称为频率增加(chirp-up)信号。频率随时间减少的超声波信号也可以称为频率降低(chirp-down)信号。特别地，例如，第一超声波信号作为频率增加信号被发射，然后第二超声波信号作为频率降低信号被发射。替代地，也可以反过来进行。这允许第一超声波传感器能够可靠地区分第一超声波信号和第二超声波信号。因此，可以对两个超声波信号执行可靠的比较。这有利地允许污物的确定。
如果在确定污物时考虑第一超声波传感器的传感器噪声，也是有利的。特别地，即使存在污物，传感器噪声也会导致第一超声波信号不同于第二超声波信号。这尤其是基于传感器内部的噪声。考虑传感器内部的噪声可以可靠地确定污物。
同样有利地，第一超声波传感器的相关滤波器可以用于从彼此中提取第一超声波信号和第二超声波信号。相关滤波器使得可以可靠地提取第一超声波信号和第二超声波信号。因此，可以对两个超声波信号执行可靠的比较。
在另一个有利的实施例中，在行程开始之前进行污物的确定。例如，可以在机动车辆点火启动后执行开放空间测试。例如，可以在机动车辆的用户上车并且点火启动后发射该第一超声波信号和第二超声波信号。这意味着可以在行程实际开始之前执行污物检查。替代地或附加地，也可以在驾驶过程中来执行污物确定，特别是以预定的时间间隔来执行污物确定。还可以规定，例如在用户按下停车按钮之后执行适当的污物检查，使得用户尤其能够启动停车过程。
根据本发明的方法尤其是计算机实施的方法。
本发明的另一方面涉及一种计算机程序产品，其具有存储在计算机可读介质中的程序代码装置，以当在电子计算装置的处理器上运行该计算机程序产品时执行根据前述方面的用于确定第一超声波传感器的污物的方法。
本发明的又一方面涉及一种具有根据前述方面的计算机程序产品的计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质尤其可以被设计为电子计算装置的一部分。
本发明的又一方面涉及一种用于机动车辆的超声波传感器设备，其具有至少一个第一超声波传感器、具有第二超声波传感器并且具有电子计算装置，该超声波传感器设备被设计为执行根据前述方面的方法。特别地，该方法通过超声波传感器设备来执行。
本发明的又一方面涉及一种具有根据前述方面的超声波传感器设备的辅助系统。
本发明的又一方面涉及一种具有根据前述方面的辅助系统的机动车辆。该机动车辆至少是半自动的形式，特别是全自动的形式。此外，该机动车辆尤其是客车的形式。
该方法的有利配置旨在被视为计算机程序产品、计算机可读存储介质、超声波传感器设备、辅助系统和机动车辆的有利配置。为此，该超声波传感器设备、该辅助系统和该机动车辆具有允许实施该方法及其有利实施例的特定特征。
附图说明
从权利要求、附图和附图说明中，本发明的其他特征是显而易见的。在不脱离本发明的范围的情况下，以上描述中引用的特征和特征的组合以及以下附图说明中引用的和/或单独在附图中示出的特征和特征的组合不仅可以用在分别指出的组合中，还可以用在其他组合中。因此，本发明还旨在被视为包括和公开了没有在附图中明确示出和解释、但是可通过各特征的分立组合而从所解释的实施例中产生的这些实施例。因此，不具有最初表述的独立权利要求的所有特征的实施例和特征组合也应该被认为是公开了的。超出或不同于在各权利要求的后向引用中阐述的特征组合的实施例和特征组合也应被认为是公开了的，特别是通过上述实施例。
现在将使用优选的示例性实施例并参考附图更详细地解释本发明。
附图中:
图1示出了具有辅助系统实施例的一种机动车辆的实施例的示意性平面图；
图2示出了接收到的超声波信号的示意曲线图；并且
图3示出了接收到的超声波信号的另一示意曲线图。
附图中，相同元件或功能相同的元件具有相同的附图标记
具体实施方式
图1示出了具有辅助系统2的实施例的机动车辆1的实施例的示意性平面图。辅助系统2例如可以实施为停车辅助系统2。机动车辆1可以是至少半自动的形式，特别是全自动的形式。机动车辆1或辅助系统2具有超声波传感器设备3。在本示意性实施例中，超声波传感器设备3具有两个超声波传感器4、5。在此应该提到的是，这纯粹是示意性的。超声波传感器设备3也可以具有另外的超声波传感器4、5。在本示例性实施例中，超声波传感器设备3形成在机动车辆1的前部上。不言而喻，超声波传感器设备3也可以例如形成在机动车辆1的后端和/或侧面上。
为了能够执行根据本发明的方法，超声波传感器设备3特别地还具有电子计算装置6。电子计算装置6又具有例如计算机可读存储介质和计算机程序产品，其在当前示例下未示出。
用于确定机动车辆1的辅助系统2的超声波传感器设备3的第一超声波传感器4的污物的方法包括：第一超声波传感器4用于将第一超声波信号7发射到机动车辆1的环境8中，并且通过该第一超声波传感器4接收在该环境8中反射的第一超声波信号7，以及第二超声波传感器5用于基本上与第一超声波信号7同时地将不同于第一超声波信号7的第二超声波信号9发射到该环境8中。
规定第一超声波传感器4用于接收在环境8中反射的第二超声波信号9，并且规定通过超声波传感器设备3的电子计算装置6将接收到的第一超声波信号7与接收到的第二超声波信号9进行比较，并且规定将该比较作为通过电子计算装置6确定污物的基础。
特别地，可以规定第一超声波信号7以不同于第二超声波信号9的频带发射。替代地或附加地，第一超声波信号7可以以不同于第二超声波信号9的相位调制来发射。再次替代地或附加地，第一超声波信号7可以以不同于第二超声波信号9的频率调制来发射。还可以规定，第一超声波信号7以频率随时间t增加的频率调制被发射(图2)，而第二超声波信号9以频率随时间t减少的频率调制被发射；或者，第一超声波信号7以频率随时间t减少的频率调制被发射，而第二超声波信号以频率随时间t增加的频率调制被发射。频率随时间增加的超声波信号7、9特别被称为频率增加(chirp-up)信号。频率随时间t减少的超声波信号7、9特别被称为频率降低(chirp-down)信号。
此外，可以特别规定在行程开始之前执行污物的确定。
图2示出了接收到的不同超声波信号7、9的示意图。在当前示例中，超声波信号7、9特别显示为接收曲线10、11。时间t绘制在横坐标上，振幅绘制在纵坐标上。特别地，图2示出了具有适用回波的接收曲线10、11，其通过对于不同时间t适用的不同振幅示出。
特别地，当前示例示出了将接收到的第一超声波信号7作为第一接收曲线10的基础，并且将接收到的第二超声波信号9作为第二接收曲线11的基础，该第一接收曲线10和第二接收曲线11将通过电子计算装置6产生，并且将第一接收曲线10与第二接收曲线11进行比较。图2特别示出了该超声波信号7、9或该接收曲线10、11彼此不同。特别地，如果接收到的第一超声波信号7不同于接收到的第二超声波信号9，则可以确定第一超声波传感器4不存在污物。
如当前示例所示，可以使用相关滤波器(correlation filter)来提取超声波信号7、9。因此，可以可靠地区分第一超声波信号7和第二超声波信号9。
因此，图2特别示出了所谓的包络(envelopes)，第一接收曲线10表示第一超声波传感器4对其自身发射的第一超声波信号7的直接测量，第二接收曲线11表示对第二超声波传感器5的第二超声波信号9的间接测量。由于不同的反射，例如来自地面的不同反射，这两个接收曲线10、11彼此显著不同。
图3示出了与接收到的超声波信号7、9相关的另一示意图。图3再次示出了第一接收曲线10和第二接收曲线11。在当前示例中，尤其可以看出，基本上可以记录第一接收曲线10与第二接收曲线11之间的匹配，或者第一超声波信号7与第二超声波信号9之间的匹配。特别地，如果接收到的第一超声波信号7与第二超声波信号9相匹配，则可以确定第一超声波传感器4存在污物。特别地，图3示出了第一超声波传感器4由于污物而不能检测到任何东西，这特别地通过第一接收曲线10和第二接收曲线11不再包含任何回波并且基本上相同的这一事实来表征。
特别地，可以看出，随着时间t的推移，特别是在较晚的接收时间处，背景噪声被示出，其随着距离被放大。特别地，此时可以规定在确定污物时考虑该第一超声波传感器4的传感器噪声。
所提出的方法尤其可用于在单个测量周期内获得污物。特别地，超声波传感器设备3不需要额外的配置。此外，不需要中断超声波传感器设备3的功能，例如停车功能。当前示例还涉及一种简单的方法，例如通过比较浮动平均值或通过减去两条接收曲线10、11，或者其他非常简单的比较方法。此外，根据本发明的方法与调制类型无关。
特别地，图1至3示出了通过通道比较对第一超声波传感器4进行的盲检测(blindness detection)。
Claims (15)
1.一种用于确定机动车辆(1)的辅助系统(2)的超声波传感器设备(3)的第一超声波传感器(4)的污物的方法，其中，所述第一超声波传感器(4)用于将第一超声波信号(7)发射到机动车辆(1)的环境(8)中，并且通过所述第一超声波传感器(4)接收在所述环境(8)中反射的第一超声波信号(7)，并且其中，所述超声波传感器设备(3)的第二超声波传感器(5)用于基本上与所述第一超声波信号(7)同时地将不同于所述第一超声波信号(7)的第二超声波信号(9)发射到所述环境(8)中，
其特征在于
所述第一超声波传感器(4)用于接收在所述环境(8)中反射的第二超声波信号(9)，并且通过所述超声波传感器设备(3)的电子计算装置(6)将接收到的第一超声波信号(7)与接收到的第二超声波信号(8)进行比较，并且将所述比较作为通过所述电子计算装置(6)来确定所述污物的基础。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
将所述接收到的第一超声波信号(7)作为第一接收曲线(10)的基础，将所述接收到的第二超声波信号(9)作为第二接收曲线(11)的基础，所述第一接收曲线(10)和所述第二接收曲线(11)通过所述电子计算装置(6)产生，并且将所述第一接收曲线(10)与所述第二接收曲线(11)进行比较。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
如果所述接收到的第一超声波信号(7)不同于所述接收到的第二超声波信号(9)，则确定所述第一超声波传感器(4)不存在污物。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
如果所述接收到的第一超声波信号(7)与所述接收到的第二超声波信号(9)相匹配，则确定所述第一超声波传感器(4)存在污物。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述第一超声波信号(7)是以不同于所述第二超声波信号(9)的频带发射的。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述第一超声波信号(7)是以不同于所述第二超声波信号(9)的相位调制发射的。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述第一超声波信号(7)是以不同于所述第二超声波信号(9)的频率调制发射的。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于
所述第一超声波信号(7)是以频率随时间(t)增加的频率调制发射的，而所述第二超声波信号(9)是以频率随时间(t)减少的频率调制发射的，或者所述第一超声波信号(7)是以频率随时间(t)减少的频率调制发射的，而所述第二超声波信号(9)是以频率随时间(t)增加的频率调制发射的。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
在确定所述污物时，将所述第一超声波传感器(4)的传感器噪声考虑在内。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
所述第一超声波传感器(4)的相关滤波器用于从彼此中提取所述第一超声波信号(7)和所述第二超声波信号(9)。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于
在行程开始之前执行所述污物的确定。
12.一种计算机程序产品，具有存储在计算机可读存储介质中的程序代码装置，以当所述计算机程序产品在电子计算装置(6)的处理器上运行时，执行根据前述权利要求1至11中的任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质，具有根据权利要求12所述的计算机程序产品。
14.一种用于机动车辆(1)的超声波传感器设备(3)，具有至少一个第一超声波传感器(4)、具有第二超声波传感器(5)并且具有电子计算装置(6)，所述超声波传感器设备(3)被设计为执行根据权利要求1至11中的任一项所述的方法。
15.一种辅助系统(2)，具有根据权利要求14所述的超声波传感器设备(3)。
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