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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Sensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, bei welchem zwischen dem Sensor einerseits und dem Steuergerät andererseits Informationen – insbesondere über eine Datenleitung durch Übertragen von Spannungsimpulsen – übermittelt werden. Zur Erzeugung der Spannungsimpulse kann beispielsweise die Höhe einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung von einem Referenzwert auf einen von dem Referenzwert verschiedenen Spannungswert eingestellt werden. Von dem Steuergerät wird an den Sensor ein Triggerimpuls übertragen, mittels welchem der Sensor zur Einleitung eines Messvorgangs angesteuert wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche zum Durchführen eines solchen Verfahrens ausgebildet ist.
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Das Interesse gilt vorliegend der Datenübertragung zwischen einem Ultraschallsensor und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug. Ultraschallsensoren sind bereits Stand der Technik und werden in der Regel bei einer so genannten Einparkhilfe eingesetzt, mittels welcher der Fahrer beim Rangieren des Kraftfahrzeugs unterstützt wird. Ultraschallsensoren arbeiten nach dem Echolaufzeitverfahren bzw. Echolotverfahren: Der Ultraschallsensor sendet ein Sendesignal (Ultraschall) aus, welches an einem Objekt in der Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektiert und als Empfangsecho wieder zum Sensor gelangt. Der Ultraschallsensor empfängt das Echo und vergleicht seine Amplitude mit einer abgelegten Schwellwertkurve. Ergibt dieser Vergleich, dass die Amplitude des Echos größer als ein Schwellwert ist, so wird eine Information von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragen. Dabei wird eine Information über das Vorhandensein des Echos, wie auch über seine Zeitdauer sowie über die Laufzeit des Echos übertragen. Anhand der Laufzeit des Echos berechnet dann das Steuergerät den Abstand zwischen dem Objekt und dem Kraftfahrzeug und gibt diesen Abstand mittels einer Ausgabeeinrichtung im Kraftfahrzeug aus, sodass der Fahrer über den gemessenen Abstand informiert wird.
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Es sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Möglichkeiten für die Kommunikation zwischen dem Steuergerät und einem Ultraschallsensor bekannt. Zum einen können alle Ultraschallsensoren an einen zentralen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein, mit welchem auch das Steuergerät verbunden ist. Die Kommunikation zwischen den Ultraschallsensoren einerseits und dem Steuergerät andererseits erfolgt hier über den gemeinsamen Kommunikationsbus. Vorliegend richtet sich das Interesse jedoch vorzugsweise auf eine andere Topologie, bei welcher die Ultraschallsensoren jeweils über eine separate Datenleitung mit dem Steuergerät kommunizieren. Dies bedeutet, dass jeder Ultraschallsensor im Kraftfahrzeug über eine eigene Datenleitung mit dem Steuergerät verbunden ist und die Datenkommunikation zwischen dem Steuergerät und den Ultraschallsensoren über die einzelnen Datenleitungen mittels Spannungsimpulsen erfolgt. Bei einer solchen Topologie erfolgt die Kommunikation nach einem strikten Master-Slave-Prinzip, wobei das Steuergerät ein Master ist, während der Sensor ein Slave ist. Nur der Master darf hier eine Kommunikation starten, und der Slave darf lediglich antworten, und zwar innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls nach dem Start der Kommunikation. Eine mögliche Kommunikation zwischen einem Ultraschallsensor und einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug ist beispielhaft in 1 dargestellt. Die Datenübertragung zwischen dem Sensor und dem Steuergerät erfolgt dadurch, dass die Höhe A einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung U zwischen einem Referenzwert R und einen von dem Referenzwert R verschiedenen Amplitudenwert A0 verändert wird, wobei beispielsweise gilt: A0 < R.
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Auf der X-Achse ist die Zeit t aufgetragen. Dabei besteht zwischen dem Steuergerät und dem Sensor immer ein bestimmter Spannungspegel, sodass die Höhe A der Spannung U den Referenzwert R von beispielsweise 12 V annimmt. Die Informationen zwischen dem Steuergerät einerseits und dem Sensor andererseits werden mittels Spannungseinbrüchen – etwa durch Kurzschließen der Datenleitung gegen Masse – ausgetauscht. Die zeitliche Länge der Spannungseinbrüche entspricht dabei den übertragenen Informationen. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel beginnt das Steuergerät mit einem ersten Spannungseinbruch 100 einer ganz bestimmten Länge, sodass die Spannung U den Wert A0 annimmt, und zwar für eine vorbestimmte Zeitdauer, die von den übertragenen Informationen abhängig ist. Also repräsentiert die Zeitdauer dieses Triggerimpulses 100 einen Befehl, aufgrund dessen der Sensor ein Sendesignal aussendet und Echos empfängt. Unmittelbar nach Erhalt dieses Triggerimpulses beginnt der Ultraschallsensor Ultraschallwellen auszusenden. Dann sendet das Steuergerät einen weiteren Befehl an den Sensor, indem das Steuergerät einen weiteren Spannungseinbruch 200 mit einer vorbestimmten Zeitdauer hervorruft. Dieser Befehl bedeutet, dass eine Membran des Ultraschallsensors ausschwingen soll. Mit dem Spannungseinbruch 200 beginnt auch ein so genanntes Messfenster 300, in welchem der Ultraschallsensor Echos empfangen kann. Dieses Messfenster hat eine vorbestimmte Zeitdauer, welche sowohl im Steuergerät als auch im Sensor bekannt ist. Innerhalb des Messfensters 300 kann der Sensor als Slave antworten. Über die Datenleitung werden Informationen von dem Sensor an das Steuergerät übertragen. Und zwar kann auch der Sensor Spannungseinbrüche 400 bewirken, welche jeweils ein empfangenes Echo symbolisieren bzw. darstellen. Die Zeitdauer dieser Spannungseinbrüche entspricht dabei der Zeitdauer des jeweiligen Echos. Die Laufzeit der Echos 400 ist direkt proportional zu dem zeitlichen Abstand zwischen den Spannungseinbrüchen 400 einerseits und dem Spannungseinbruch 100 andererseits, sodass die Laufzeiten der Echos im Steuergerät bekannt sind. Aus diesen Laufzeiten berechnet das Steuergerät dann die jeweiligen Abstände.
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Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise aus den Dokumenten
DE 40 32 713 C2 sowie
WO 2009/052616 A1 bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung die Datenübertragung von dem Steuergerät an den Sensor im Vergleich zum Stand der Technik weiterhin verbessert werden kann und hierbei insbesondere zusätzliche Informationen hinsichtlich des Betriebs des Sensors an selbigen Sensor übermittelt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, wie auch durch eine Fahrerassistenzeinrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zur Kommunikation zwischen einem Sensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, und einem Steuergerät eines Kraftfahrzeugs ausgelegt. Bei dem Verfahren werden zwischen dem Sensor einerseits und dem Steuergerät andererseits Informationen übermittelt, und zwar vorzugsweise durch Übertragung von Spannungsimpulsen über eine Datenleitung. Hierbei kann beispielsweise die Höhe einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung von einem Referenzwert auf einen von dem Referenzwert verschiedenen Spannungswert eingestellt wird. Von dem Steuergerät wird an den Sensor ein Triggerimpuls übertragen, mittels welchem der Sensor zur Einleitung eines Messvorgangs angesteuert wird. Von dem Steuergerät an den Sensor wird auch ein von dem Triggerimpuls separater Codepuls übertragen, anhand dessen dem Sensor eine Information über einen Code übermittelt wird, welcher durch den Sensor bei dem Messvorgang auf ein Sensorsignal angewendet werden soll. Als Sensorsignal kann beispielsweise ein Sendesignal – insbesondere Ultraschall – und/oder ein Empfangssignal dienen. Im Falle des Sendens wird das Sendesignal mit dem Code codiert; im Falle des Empfangs wird das Empfangssignal anhand des Codes decodiert.
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Das Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass die Information über den zu verwendenden Code an den Sensor übertragen werden kann, ohne dass in die Ausgestaltung bzw. in die „Struktur” des Triggerimpulses selbst eingegriffen werden muss. Somit brauchen die bereits vorhandenen – und beispielsweise bereits in Serie befindlichen – Sensoren und Steuergeräte nicht in aufwändiger Weise umgestaltet zu werden. Es reicht lediglich vorzugsweise die Implementierung eines einzigen zusätzlichen Impulses – nämlich des Codepulses –, um die Information über den Code an den Sensor übermitteln zu können. Ein derartiger Codepuls kann auch im Vergleich zu dem Triggerimpuls relativ kurz sein, so dass die Zeitdauer des gesamten Messvorgangs nicht wesentlich erhöht zu werden braucht. Mit dem Code kann nun ein Sensesignal des Sensors codiert werden, so dass dem Sendesignal dieser vorbestimmte Code aufgeprägt wird. Wird dann ein Empfangssignal empfangen, so kann überprüft werden, ob dieses Empfangssignal einen gleichen Code aufweist und somit das an einem Objekt reflektierte Sendesignal oder aber ein Störsignal einer fremden Quelle ist. Diese Überprüfung kann beispielsweise durch eine Korrelation erfolgen.
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Durch Codieren des Sendesignals wird beispielsweise ein gleichzeitiger Betrieb von mindestens zwei Sensoren ermöglicht. Es wird auch ermöglicht, die eigenen Signale des Sensors von anderen Störsignalen zu unterscheiden. Außerdem wird auch die Durchführung der sogenannten Kreuzmessung ermöglicht, bei welcher ein erster Sensor ein Sendesignal aussendet, während ein zweiter Sensor das Empfangssignal empfängt. Dieser zweite Sensor kann dann anhand des Codes überprüfen, ob das Empfangssignal tatsächlich von dem ersten Sensor stammt oder nicht.
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Die Datenübertragung erfolgt also vorzugsweise mittels Spannungsimpulsen. Unter einem Spannungsimpuls kann vorliegend sowohl ein positiver Impuls als auch ein negativer Impuls bzw. ein Spannungseinbruch verstanden werden. Wird zur Erzeugung der Spannungsimpulse die Höhe der elektrischen Spannung von einem Referenzwert auf einen unterschiedlichen Spannungswert verändert, so kann dieser Spannungswert also höher oder aber geringer als der Referenzwert sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Übertragung von Spannungsimpulsen über eine Datenleitung beschränkt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Codepuls zeitlich vor dem Triggerimpuls an den Sensor übertragen wird. Die Übertragung des Codepulses erfolgt insbesondere unmittelbar vor dem Triggerimpuls, so dass keine weiteren Impulse zwischen dem Codepuls und dem Triggerimpuls übertragen werden. Hierdurch steht die Zeit nach dem Triggerimpuls für die Übermittlung der Empfangsechos an das Steuergerät zur Verfügung. Die Übertragung der Echos an das Steuergerät wird somit nicht durch den zusätzlichen Codepuls beeinträchtigt. Außerdem ist somit bereits vor dem Start des Messvorgangs die Information über den zu verwendenden Code in dem Sensor bekannt.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Information bezüglich des zu verwendenden Codes anhand der zeitlichen Länge des zusätzlichen Codepulses übermittelt wird. Dies bedeutet, dass die zeitliche Länge des Codepulses abhängig von dem Code eingestellt wird. Somit kann die Information in Bezug auf den Code mit geringem technischen Aufwand übermittelt werden, ohne dass der Codepuls in seiner Amplitude moduliert werden muss und somit ohne dass unterschiedliche, von dem Referenzwert verschiedene Spannungswerte erzeugt werden müssen. Zur Durchführung einer solchen Pulsweitenmodulation kann die bereits ohnehin vorhandene Hardware genutzt werden.
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Ergänzend oder alternativ kann auch eine zeitliche Länge einer Pause zwischen dem Codepuls und dem Triggerimpuls abhängig von dem Code eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Information in Bezug auf den zu verwendenden Code also anhand der Länge der Pause zwischen den beiden Spannungsimpulsen übermittelt, wobei insbesondere die zeitliche Länge des Codepulses selbst konstant bleibt. Wird auch zusätzlich die Länge des Codepulses selbst variiert, so erhöht sich die Anzahl der möglichen Informationen, welche übermittelt werden können.
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Besonders bevorzugt sind in dem Sensor zumindest zwei vorbestimmte Codes abgelegt. Dann wird anhand des empfangenen Codepulses einer der abgelegten Codes ausgewählt. Somit kann die Menge der zu übermittelnden Informationen deutlich reduziert werden, weil nicht der gesamte Code an den Sensor übermittelt werden muss, sondern lediglich ein Indikator, anhand dessen dann einer der abgelegten Codes aus der Mehrzahl von Codes ausgewählt wird. Somit kann mit einem einzigen Codepuls die Information über den zu verwendenden Code übermittelt werden, ohne dass zusätzliche Impulse für die Übertragung des gesamten Codes notwendig sind.
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Mit dem Triggerimpuls kann der Sensor zum Aussenden eines Sendesignals angesteuert werden. Bei dieser Ausführungsform wird der Code zum Codieren des Sendesignals verwendet, so dass der Code dem Sendesignal aufgeprägt wird, etwa mit Hilfe einer Modulation. Bei dem Sendesignal handelt es sich insbesondere um einen Ultraschall, welcher mittels einer Membran des Ultraschallsensors ausgesendet wird. Zum Anregen der Membran kann in bekannter Weise ein Piezoelement dienen.
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Mit dem Triggerimpuls kann der Sensor – ergänzend oder alternativ – auch zum Empfangen von Empfangsechos angesteuert werden. Hier wird der Code zum Decodieren eines Empfangsechos verwendet, wobei überprüft wird, ob der Code des Empfangsechos mit dem abgelegten Code übereinstimmt oder nicht. Zu diesem Zwecke kann beispielsweise eine Korrelation genutzt werden. Nur bei einer Übereinstimmung der Codes kann das Empfangsecho weiter an das Steuergerät übermittelt werden. Mit dem Triggerimpuls kann also ein Zeitfenster eingeleitet werden, in welchem Echos durch den Sensor empfangen werden sollen und in welchem der Sensor auch als Slave die Möglichkeit hat, die empfangenen Echos an das Steuergerät zu übermitteln.
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Mit dem Triggerimpuls kann auch die Betriebsweise des Sensors festgelegt werden: Anhand der zeitlichen Länge des Triggerimpulses kann der Sensor zwischen zwei verschiedenen Betriebsmodi umgeschaltet werden, nämlich zwischen einem ersten Betriebsmodus, in welchem der Sensor in dem eingeleiteten Messvorgang sowohl ein Sendesignal aussendet als auch Empfangsechos empfängt, und einem zweiten Betriebsmodus, in welchem der Sensor ausschließlich als Empfangssensor verwendet wird, welcher die Empfangsechos anderer Sensoren des Kraftfahrzeugs empfangen soll und kein Sendesignal selbst aussendet. Insbesondere wird anhand der zeitlichen Länge des Triggerimpulses dem Sensor mitgeteilt, ob er in dem Messvorgang sowohl ein Sendesignal aussenden als auch Empfangsechos empfangen soll oder aber ausschließlich Empfangsechos zumindest eines anderen Sensors empfangen soll. Der Sensor kann folglich multifunktional und situationsgerecht betrieben werden.
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Wird der Messvorgang abgeschlossen, so kann der Code auch für weitere nachfolgende Messvorgänge durch den Sensor verwendet werden, und zwar so lange, bis mit einem weiteren Codepuls dem Sensor eine Information über einen neuen Code übermittelt wird. Somit kann sich die Übertragung des Codepulses für eine bestimmte Anzahl von Messvorgängen erübrigen, so dass die Anzahl der übermittelten Informationen weiterhin reduziert wird.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche einen Sensor und ein Steuergerät aufweist. Die Fahrerassistenzeinrichtung ist zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrerassistenzeinrichtung.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung, wie auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 einen zeitlichen Verlauf einer elektrischen Spannung bei einer Kommunikation gemäß dem Stand der Technik;
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2 in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrerassistenzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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3a und 3b zeitliche Verläufe einer elektrischen Spannung bei einer Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
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4a bis 4c zeitliche Verläufe einer elektrischen Spannung bei einer Kommunikation gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Ein in 2 dargestelltes Kraftfahrzeug 1 ist beispielsweise ein Personenkraftwagen. Das Kraftfahrzeug 1 beinhaltet eine Fahrerassistenzeinrichtung 2, welche im Ausführungsbeispiel ein Parkassistenzsystem bzw. eine Einparkhilfe ist und zum Unterstützen des Fahrers des Kraftfahrzeugs 1 beim Rangieren des Kraftfahrzeugs 1 dient, nämlich insbesondere beim Einparken und beim Ausparken. Die Fahrerassistenzeinrichtung 2 weist ein Steuergerät 3 auf, wie auch eine Vielzahl von Ultraschallsensoren 4, die an dem vorderen sowie an dem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeugs 1 verteilt angeordnet sind. Jeder Ultraschallsensor 4 ist über eine separate Datenleitung 5 mit dem Steuergerät 3 elektrisch verbunden. Mit anderen Worten ist jedem Ultraschallsensor 4 jeweils eine separate Datenleitung 5 zugeordnet, über welche dieser Ultraschallsensor 4 mit dem gemeinsamen Steuergerät 3 kommuniziert. Über die Datenleitung 5 werden zwischen dem Steuergerät 3 einerseits und den Ultraschallsensoren 4 andererseits Daten ausgetauscht. Beispielsweise werden die Ultraschallsensoren 4 über die Leitungen 5 angesteuert, und außerdem können durch die Ultraschallsensoren 4 erfasste Messwerte über die Datenleitungen 5 an das Steuergerät 3 übertragen werden. In Abhängigkeit von diesen Messwerten berechnet das Steuergerät 3 dann die Abstände zwischen dem Kraftfahrzeug 1 einerseits und den in seiner Umgebung befindlichen Objekten bzw. Hindernissen andererseits. Diese Abstände können dann – wie in 2 schematisch dargestellt ist – mittels einer Ausgabeeinrichtung 6 ausgegeben und somit dem Fahrer mitgeteilt werden. Die Ausgabeeinrichtung 6 kann beispielsweise einen Lautsprecher und/oder ein Display beinhalten.
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Anstatt eines gemeinsamen Steuergeräts 3 können auch zwei separate Steuergeräte eingesetzt werden, nämlich einerseits für die vorderen Ultraschallsensoren 4 und andererseits für die hinteren Ultraschallsensoren 4, welche am hinteren Stoßfänger angeordnet sind.
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Nun richtet sich das Interesse auf die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und einem der Ultraschallsensoren 4. Nachfolgend wird ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf einen einzelnen Ultraschallsensor 4 näher erläutert, wobei dieses Verfahren auch auf alle Ultraschallsensoren 4 einzeln angewendet werden kann.
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Die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und dem Ultraschallsensor 4 erfolgt mittels elektrischer Spannung, welche an der Datenleitung 5 anliegt. In den 3a und 3b ist ein beispielhafter Verlauf der Spannung U über der Zeit t dargestellt, wobei auf der y-Achse die Amplitude A bzw. die Höhe der Spannung U aufgetragen ist. In den 3a und 3b ist dabei die jeweilige Kommunikation zwischen dem Steuergerät und zwei verschiedenen Ultraschallsensoren 4 dargestellt. Während in 3a die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und einem ersten Sensor 4 dargestellt ist, zeigt 3b die Kommunikation zwischen dem Steuergerät 3 und einem zweiten Ultraschallsensor 4, wobei die beiden Ultraschallsensoren 4 vorzugsweise an demselben Stoßfänger angeordnet sind.
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Während der erste Sensor (3a) sowohl senden als auch empfangen soll, wird der zweite Sensor (3b) lediglich zum Empfangen von Empfangsechos angesteuert, welche von dem ersten Ultraschallsensor 4 stammen. Die Übertragung der Informationen erfolgt dadurch, dass die Spannung U an der jeweiligen Datenleitung 5 von einem Referenzwert R – beispielsweise 12 V – auf einen anderen Spannungswert A0 reduziert wird, indem beispielsweise die jeweilige Datenleitung 5 gegen Masse bzw. Bezugspotential kurzgeschlossen wird. Dadurch entstehen Spannungsimpulse bzw. Spannungseinbrüche an der Datenleitung 5, welche vorliegend „umgekehrte” bzw. „negative” Impulse sind, welche jeweils mit einer abfallenden Flanke beginnen und mit einer steigenden Flanke enden.
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Zu einem Zeitpunkt t1 sendet das Steuergerät 3 an den ersten Ultraschallsensor 4 einen Codepuls 10, welcher bis zum Zeitpunkt t2 andauert. Nach einer Pause 11 folgt zum Zeitpunkt t3 ein Triggerimpuls 12, mittels welchem der erste Ultraschallsensor zum Aussenden angesteuert wird. Nach einer weiteren Pause 13 folgt dann ein weiterer Spannungsimpuls 14, nämlich zum Zeitpunkt t5. Dieser Spannungsimpuls 14 endet zum Zeitpunkt t6. Zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 soll die Membran des ersten Ultraschallsensors ausschwingen.
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Zum Zeitpunkt t7, noch vor dem Zeitpunkt t1, beginnt die Übertragung eines Codepulses 15 an den zweiten Ultraschallsensor 4. Der Codepuls 15 endet zum Zeitpunkt t8, wobei nach einer kurzen Pause 16 die Übertragung eines Triggerimpulses 17 an den zweiten Ultraschallsensor beginnt, nämlich zum Zeitpunkt t9. Dieser Triggerimpuls 17 dauert bis zum Zeitpunk t4 an. Die steigende Flanke des Triggerimpulses 17 fällt mit der steigenden flanke des Triggerimpulses 12 zusammen, so dass diese steigenden Flanken den Beginn eines Messvorgangs signalisieren. Dieser Messvorgang startet somit zum Zeitpunkt t4 und hat eine vorbestimmte Zeitdauer. Zum Zeitpunkt t4 sendet also der erste Ultraschallsensor 4 ein Sendesignal aus und kann dann Empfangsechos empfangen. Demgegenüber hat der zweite Ultraschallsensor 4 lediglich die Funktion, die Empfangsechos zu empfangen, welche von dem ersten Sensor stammen. Bei dem zweiten Ultraschallsensor 4 ist somit keine Ausschwingzeit der Membran zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 vorgesehen. Beide Ultraschallsensoren 4 empfangen zu einem Zeitpunkt t10 ein Empfangsecho 18, wobei gegebenenfalls die Zeitpunkte des Empfangs dieser Echos 18 bei den beiden Ultraschallsensoren 4 auch ein wenig unterschiedlich sein können, nämlich aufgrund unterschiedlicher Entfernungen zum Objekt.
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Also wird das Sendesignal durch den ersten Ultraschallsensor 4 codiert, nämlich mit einem vorbestimmten Code. Welcher Code dabei verwendet werden soll, wird durch das Steuergerät 3 festgelegt. Um diese Information auch dem Ultraschallsensor 4 zu übermitteln, sendet das Steuergerät 3 an den ersten Ultraschallsensor 4 den Codepuls 10, mit welchem dem ersten Ultraschallsensor 4 die Information über den zu verwendenden Code übermittelt wird. Dabei ist in dem Ultraschallsensor 4 eine Vielzahl von vorbestimmten verschiedenen Codes abgelegt. Anhand des Codepulses 10 wird dann einer der abgelegten Codes ausgewählt, und mit diesem ausgewählten Code wird das Sendesignal versehen, etwa mittels einer Modulation. Welcher der abgelegten Codes ausgewählt wird, hängt dabei von der zeitlichen Länge des übermittelten Codepulses 10 ab. Die Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 ist somit für die Auswahl des entsprechenden Codes entscheidend. Der Ultraschallsensor 4 misst diese Zeitdauer des Codepulses 10 und wählt abhängig von dieser gemessenen Zeitdauer einen der abgelegten Codes aus.
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Auch in dem zweiten Ultraschallsensor 4 sind die gleichen Codes abgelegt. Wie aus den 3a und 3b hervorgeht, sind auch die zeitlichen Längen der beiden Codepulse 10 und 15 gleich. Dies bedeutet, dass auch dem zweiten Ultraschallsensor 4 mitgeteilt wird, welchen Code der erste Ultraschallsensor 4 zum Codieren des Sendesignals verwenden wird. Weil der zweite Ultraschallsensor 4 somit den verwendeten Code kennt, kann er das Empfangsecho 18 decodieren und vergleichen, ob der Code des Empfangsechos 18 dem abgelegten Code entspricht oder nicht. Nur bei einer Übereinstimmung der Codes wird das Empfangsecho 18 an das Steuergerät 3 übermittelt.
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Wird die zeitliche Länge des Codepulses 10, 15 variiert, so kann die Pause 11, 16 zwischen dem Codepuls 10, 15 und dem Triggerimpuls 12, 17 konstant eingestellt werden. Entscheidend ist, dass die steigenden Flanken der Triggerimpulse 12, 17 zum Zeitpunkt t4 zusammenfallen, so dass die beiden Ultraschallsensoren 4 zum gleichen Zeitpunkt 4 getriggert und somit synchronisiert werden.
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Bei den beiden Ultraschallsensoren sind die zeitlichen Längen der Triggerimpulse 12, 17 unterschiedlich. Mit dieser zeitlichen Länge wird dem jeweiligen Ultraschallsensor 4 nämlich mitgeteilt, ob er ausschließlich empfangen soll oder aber sowohl ein Sendesignal aussenden als auch Empfangsechos empfangen soll. Dabei kann beispielsweise zwischen zwei unterschiedlichen Längen unterschieden werden, wie dies in den 3a und 3b dargestellt ist. Die kürzere Länge des Triggerimpulses 12 zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 bedeutet, dass der erste Ultraschallsensor 4 sowohl senden als auch empfangen soll. Die größere Länge des Triggerimpulses 17 zwischen den Zeitpunkten t9 und t4 bedeutet wiederum, dass der zweite Ultraschallsensor 4 lediglich empfangen soll.
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Ergänzend oder alternativ zur Pulsweitenmodulation des Codepulses 10, 15 kann auch die zeitliche Länge der jeweiligen Pause 11, 16 variiert werden, und die Information über den zu verwendenden Code kann auch anhand der zeitlichen Länge der Pause 11, 16 übermittelt werden. Insbesondere kann in diesem Falle vorgesehen sein, dass die zeitliche Länge des Codepulses 10, 15 konstant bleibt.
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Die Modulation der zeitlichen Länge des Codepulses bedeutet vorliegend auch, dass diese Länge auch gegebenenfalls Null betragen kann, so dass der Ultraschallsensor 4 keinen Codepuls detektiert. Eine solche Situation wird nun Bezug nehmend auf die 4a bis 4c erläutert:
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den 4a bis 4c kommuniziert das Steuergerät 3 gleichzeitig mit drei Ultraschallsensoren 4, nämlich mit einem ersten Ultraschallsensor (4a), einem zweiten Ultraschallsensor (4b), wie auch einem dritten Ultraschallsensor (4c). Dem ersten Ultraschallsensor 4 wird zum Zeitpunkt t11 ein Triggerimpuls 19 übermittelt, welcher bis zum Zeitpunkt t12 andauert. Vor dem Triggerimpuls 19 wird dem ersten Ultraschallsensor 4 kein Codepuls übermittelt, so dass dies dahingehend interpretiert wird, dass die zeitliche Länge des Codepulses Null beträgt. Entsprechend dieser zeitlichen Länge wählt dann der Ultraschallsensor 4 einen abgelegten Code aus der Vielzahl von Codes aus. Weil der Triggerimpuls 19 entsprechend kurz ist, bedeutet dies, dass der erste Ultraschallsensor zum Zeitpunkt t12 ein Sendesignal aussenden soll, welches mit dem entsprechenden Code codiert wird. Zum Zeitpunkt t13 beginnt dann das Ausschwingen der Membran, was bis zum Zeitpunkt t14 andauert. Zu einem weiteren Zeitpunkt t15 empfängt der erste Ultraschallsensor 4 ein Empfangsecho 20 und übermittelt das Empfangsecho 20 – wie in 4a dargestellt – an das Steuergerät 3.
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Auch dem dritten Ultraschallsensor 4 wird gemäß 4c ein gleicher Triggerimpuls 21 zum Zeitpunkt t11 übermittelt, welcher zum Zeitpunkt t12 endet. Dem dritten Ultraschallsensor 4 wird somit mitgeteilt, dass dieser sowohl senden als auch empfangen soll, und zwar synchron mit dem ersten Sensor (4a). Jedoch wird dem dritten Ultraschallsensor 4 mit einem Codepuls 22 die Information übermittelt, dass ein anderer Code als von dem ersten Ultraschallsensor 4 verwendet werden soll, damit die beiden Sendesignale nicht verwechselt werden. Der Codepuls 22 hat eine zeitliche Länge zwischen den Zeitpunkten t16 und t17 und somit eine größere Länge als Null. Entsprechend dieser zeitlichen Länge des Codepulses 22 wählt der dritte Ultraschallsensor 4 einen Code aus und codiert das zum Zeitpunkt t12 ausgesendete Sendesignal. Nach dem Aussenden dieses Sendesignals schwingt dann die Membran des dritten Ultraschallsensors 4 zwischen den Zeitpunkten t13 und t14 aus. Zum Zeitpunkt t18 empfängt dann der dritte Ultraschallsensor ein Empfangsecho 23, welches den gleichen Code wie das Sendesignal aufweist. Dieses Empfangsecho 23 wird mit dem in 4c dargestellten Spannungsimpuls an das Steuergerät 3 übermittelt.
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Demgegenüber soll der zweite Ultraschallsensor 4 lediglich empfangen, wie es in 4b anhand des längeren Triggerimpulses 24 dargestellt ist. Diesen Triggerimpuls 24 empfängt der zweite Ultraschallsensor 4 zum Zeitpunkt t19, also vor dem Zeitpunkt t11. Der zweite Ultraschallsensor 4 sendet somit kein eigenes Sendesignal aus, sondern empfängt nur Empfangsechos, die nach dem Zeitpunkt t12 ankommen. Und zwar kann der zweite Ultraschallsensor 4 lediglich diejenigen Empfangsechos an das Steuergerät 3 weiterleiten, welche den gleichen Code wie das Sendesignal des dritten Ultraschallsensors 4 aufweisen. Dies deshalb, weil dem zweiten Ultraschallsensor 4 zum Zeitpunkt t20 ein Codepuls 25 übermittelt wird, welcher die gleiche zeitliche Länge wie der Codepuls 22 gemäß 4c aufweist. Der zweite Ultraschallsensor 4 empfängt somit zum Zeitpunkt t18 ein Empfangsecho 26, welches das von dem dritten Ultraschallsensor 4 ausgesendete und an einem Hindernis reflektierte Sendesignal ist. Wie in 4b dargestellt, wird dieses Empfangsecho 26 in Form eines Spannungsimpulses an das Steuergerät 3 übermittelt. Die von dem zweiten Ultraschallsensor 4 gegebenenfalls empfangenen Signale des ersten Ultraschallsensors 4 werden mittels einer Korrelation ausgeblendet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4032713 C2 [0005]
- WO 2009/052616 A1 [0005]
