DE102012018346A1 - Sensorsystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, bei welchem Messsignale einer Vielzahl von Sensoren (23–26) ausschließlich in einer zentralen Einheit (20) ausgewertet werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Sensorsysteme für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit derartigen Sensorsystemen ausgerüstete Fahrzeuge und entsprechende Verfahren.
  • In modernen Fahrzeugen sind üblicherweise eine Vielzahl von Sensoren verbaut, welche beispielsweise Informationen hinsichtlich der Umgebung des Fahrzeugs erfassen, wobei abhängig von den von den Sensoren erfassten Informationen dann beispielsweise Meldungen an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden können und/oder das Fahrverhalten des Fahrzeugs direktbeeinflusst werden kann.
  • Beispielsweise werden bei Einparkhilfen Abstandssensoren, insbesondere Ultraschallsensoren oder Mikrowellensensoren, eingesetzt, um einen Abstand des mit den Sensoren ausgerüsteten Fahrzeugs zu anderen Fahrzeugen oder festen Hindernissen in der Umgebung des Fahrzeugs zu messen und hiervon abhängig den Fahrer zu informieren, beispielsweise in Form einer Abstandswarnung, oder gar einen Einparkvorgang ganz oder teilweise automatisch durchzuführen.
  • Ein derartiges System ist beispielsweise aus der DE 10 343 175 A1 bekannt. Hier erfolgt eine Abstandsmessung mit mehreren Sensoren, welche mit einer Auswerteinheit gekoppelt sind. Die Auswerteinheit ist wiederum beispielsweise über einen CAN Bus des Fahrzeugs mit einem Bordcomputer gekoppelt.
  • Ein ähnliches System ist auch aus der EP 1293381 A2 bekannt.
  • Ein weiteres System zur Abstandsmessung ist aus der US 2003/0128137 A1 bekannt. Hier führen von einer Auswerteinheit separate Signalleitungen für jeden verwendeten Sensor zu einem Verteiler, und von dem Verteiler laufen die Signalleitungen dann zu den einzelnen Sensoren. Die einzelnen Sensoren weisen dabei ein Steuersystem aus.
  • Die WO 2009/040155 A1 offenbart ein System, bei welchem eine Vielzahl von Sensoren über. einen Bus verbunden sind, welche sich ohne Steuergerät über den Bus miteinander synchronisieren können.
  • Die DE 10 2008 024 963 A1 offenbart ein System, bei welchem eine Vielzahl von Sensoren mit einer ASIC(Application Specific Integrated Circuit, d. h. applikationsspezifische integrierte Schaltung)-Schnittstelleneinheit verbunden sind, welche in einem Steuergerät integriert sein kann.
  • Ein weiteres Sensorsystem für ein Fahrzeug mit mehreren Sensoren ist aus der EP 2 182 697 A1 bekannt. Hier kommunizieren Sensoren über ein Bus-System mit einem Steuersystem, wobei die Sensoren selbst Steuereinheiten aufweisen.
  • Ein weiteres herkömmliches Sensorsystem für ein Fahrzeug ist in 1 dargestellt. Als Beispiel umfasst das Sensorsystem der 1 vier Sensoren 13–16, beispielsweise Ultraschallsensoren oder Mikrowellensensoren zur Abstandsmessung, beispielsweise für eine Einparkhilfe.
  • Zudem umfasst das Sensorsystem der 1 eine Steuereinheit 10, welche eine allgemeine Steuereinheit eines entsprechenden Fahrzeugs oder auch eine speziell für das Sensorsystem eingerichtete Steuereinheit sein kann. Die Steuereinheit 10 umfasst dabei eine Mikrosteuerung 12 und eine Sende-/Empfangseinheit 11, um über Leitungen 112–115 mit den Sensoren 13–16 zu kommunizieren. Die Sensoren 13–16 umfassen hierzu ebenfalls eine Sende-/Empfangseinheit 17. Zudem umfasst das System der 1 Stromversorgungsleitungen 110, 111, über welche die Steuereinheit 10 sowie die Sensoren 13–16 mit Strom versorgt werden.
  • Zudem umfasst jeder der Sensoren 13–16 eine applikationsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) 18, welche, wie in beispielhafterweise für den Sensor 16 gezeigt, insbesondere einen digitalen Signalprozessor 19 enthalten kann. Mittels dieses digitalen Signalprozessors 19 können von dem jeweiligen Sensor erfasste Messsignale ausgewertet werden. Im Falle von Abstandsensoren, beispielsweise Ultraschallsensoren oder Mikrowellensensoren, können mittels des digitalen Sensors 19 insbesondere Echos, d. h. Reflexionen, als Messsignale erfasst werden und mittels des Signalprozessors 19 dann Laufzeiten der Signale von dem Sensor zu einem Objekt und zurück berechnet werden.
  • Die so erfassten Laufzeiten werden dann über die Leitungen 112–115 an die Steuereinheit 10 übermittelt, in welcher beispielsweise die Mikrosteuerung 12 dann auf Basis der Laufzeiten entsprechende Maßnahmen ergreift, beispielsweise eine Warnung eines Fahrers vor einem Hindernis veranlasst und/oder in das Fahrverhalten, beispielsweise durch eine automatische Lenkung, eingreift, beispielsweise um einen Einparkvorgang durchzuführen.
  • Bei dem Sensorsystem der 1 sind die einzelnen Sensoren 13–16 insbesondere durch das Vorhandensein des anwenderspezifischen integrierten Schaltkreises mit einem digitalen Signalprozessor 19 relativ aufwendig aufgebaut.
  • Dementsprechend sind derartige Sensoren in der Herstellung relativ aufwendig. Zudem ist bei dem System der 1 eine relativ aufwendige Verkabelung mit den einzelnen Leitungen 112–115 notwendig.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sensorsystem für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben eines derartigen Sensorsystems bereitzustellen, bei welchem kostengünstigere Sensoren zum Einsatz kommen können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Sensorsystem nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 10. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
  • Erfindungsgemäß wird ein Sensorsystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend:
    eine Vielzahl von Sensoren, und
    eine mit der Vielzahl von Sensoren gekoppelte zentrale Einheit, wobei das Sensorsystem derart ausgestaltet ist, dass eine Auswertung von Messsignalen der Vielzahl von Sensoren ausschließlich in der zentralen Einheit erfolgt.
  • Durch die Zentralisierung der Auswertung der Messsignale in der zentralen Einheit können die einzelnen Sensoren einfacher und somit kostengünstiger hergestellt werden.
  • Zur Auswertung der Messsignale kann die zentrale Einheit beispielsweise einen digitalen Signalprozessor umfassen.
  • Die Sensoren können dabei eine Einrichtung zur Signalkonditionierung, beispielsweise in Form einer applikationsspezifischen integrierten Schaltung umfassen, um die von den Sensoren erfassten Messsignale in eine Form zu bringen, sie an die zentrale Einheit senden zu können. Eine derartige Signalkonditionierung kann beispielsweise eine Filterung oder eine Analog-Digital-Wandlung umfassen.
  • Derartige Einrichtungen zur Signalkonditionierung sind deutlich weniger aufwendig als zur Auswertung einzelner Messsignale nötige Einrichtungen.
  • Die Kopplung der Vielzahl von Sensoren mit der zentralen Einheit kann insbesondere über einen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, erfolgen, was die Verkabelung erleichtert.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Sensoren Abstandssensoren, beispielsweise für eine Einparkhilfe.
  • Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Sensorsystems bereitgestellt, umfassend:
    Erfassen von Messsignalen mittels der Vielzahl von Sensoren,
    Übermitteln der Messsignale an eine zentrale Einheit, und
    Auswerten der Messsignale ausschließlich in der zentralen Einheit.
  • Wenn die Sensoren Abstandssensoren sind, kann das Auswerten der Messsignale insbesondere ein Identifizieren von Reflexionen in den Messsignalen und ein Berechnen von Laufzeiten umfassen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Sensorsystem gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 ein Sensorsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 3 ein mit einem Sensorsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgerüstetes Fahrzeug, und
  • 4 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detailliert erläutert. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen dabei lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung und sind nicht als den Bereich der Erfindung einschränkend auszulegen.
  • Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Auf der anderen Seite ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Merkmalen nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Merkmale zur Ausführung der vorliegenden Erfindung notwendig sind, da andere Ausführungsbeispiele weniger Merkmale und/oder alternative Merkmale aufweisen können.
  • In 2 ist ein Sensorsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Sensorsystem der 2 umfasst vier Sensoren 23, 24, 25 und 26. Die Sensoren 23–26 können beispielsweise Abstandssensoren wie Ultraschallsensoren oder Mikrowellensensoren sein, welche beispielsweise bei einer Einparkhilfe zum Einsatz kommen können. Bei anderen Ausführungsbeispielen können andere Arten von Sensoren zum Einsatz kommen, beispielsweise Beschleunigungssensoren, Umgebungstemperatursensoren oder Sensoren zur Überwachung eines Fahrbahnzustandes. Auch die Anzahl von vier Sensoren 23–26 ist lediglich als Beispiel zu verstehen, und es können auch mehr oder weniger Sensoren vorhanden sein.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 sind alle Sensoren 23–26 im Wesentlichen gleich aufgebaut und umfassen eine Sende-/Empfangseinheit 27 und einen anwenderspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) 28.
  • Die Sende-/Empfangseinheit 27 sendet Signale über einen Bus 214, 215 und empfängt Signale von dem Bus 214, 215. Insbesondere werden bei dem Ausführungsbeispiel der 2 Messsignale, d. h. Messwerte, der Sensoren 23–26 über den Bus 214, 215 zu einer zentralen Einheit 20, beispielsweise einer allgemeinen Steuereinheit des Fahrzeugs oder einer speziell für das Sensorsystem bereitgestellten zentralen Einheit, übermittelt.
  • Der Bus 214, 215 kann dabei beispielsweise ein CAN-Bus eines mit dem Sensorsystem ausgerüsteten Kraftfahrzeugs sein. Zur Kommunikation über den Bus weist dabei auch die zentrale Einheit 20 eine Sende-/Empfangseinheit 21 auf.
  • Des Weiteren weist die zentrale Einheit 20 bei dem Ausführungsbeispiel der 2 einen digitalen Signalprozessor 22 zur Auswertung der Messsignale auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Auswertung der Messsignale dabei ausschließlich in der zentralen Einheit 20 und nicht in den einzelnen Sensoren 23–26. Insbesondere werden im Fall von Abstandssensoren in der zentralen Einheit 20 beispielsweise Echos, d. h. Reflexionen, in den Messsignalen identifiziert, Laufzeiten entsprechender reflektierter Signale bestimmt und hieraus beispielsweise eine Entfernung zu einem Hindernis abgeleitet.
  • Mittels der anwenderspezifischen integrierten Schaltkreise 28 der Sensoren 23–26 erfolgt demgegenüber lediglich eine Signalkonditionierung, d. h. die von dem jeweiligen Sensor in Form von Messsignalen erfassten Messwerte werden in eine zum Senden über den Bus 214, 215 geeignete Form gebracht. Für eine derartige Signalkonditionierung können die anwenderspezifischen integrierten Schaltkreise 28 wie beispielhaft für den Sensor 26 gezeigt beispielsweise einen Mischer 213, Filter 212 sowie einen Analog-Digital-Wandler 29 umfassen. Das Messsignal wird dabei bevorzugt derart konditioniert, dass das Abtasttheorem auch bei der zur Verfügung stehenden Bandbreite des Busses 214, 215 nicht verletzt wird. Durch den Analog-Digital-Wandler 29 werden die Daten in digitale Daten gewandelt und dann in digitaler Form über den Bus 214, 215 zu der zentralen Einheit 20 gesendet.
  • In der zentralen Einheit 20 stehen somit alle erfassten Messsignale des aktuellen Messzyklus und ggf. auch vorheriger Messzyklen zur Verfügung und können zentral ausgewertet werden.
  • Unter einer Auswertung der Messsignale wird dabei insbesondere das Gewinnen von Informationen aus den Messsignalen, beispielsweise das Gewinnen von Laufzeiten umfassend ein Identifizieren von Reflexionen, verstanden. Durch die oben erwähnte Signalkonditionierung werden demgegenüber keine Information aus den Messsignalen, d. h. den Rohdaten gewonnen, sondern diese werden lediglich angepasst, um eine. Übermittlung zu der zentralen Einheit zu ermöglichen.
  • Somit sind bei dem Ausführungsbeispiel der 2 verglichen mit dem Sensorsystem gemäß dem Stand der Technik der 1, welches einleitend beschrieben wurde, weniger aufwendige Sensoren notwendig, was die Kosten für die Sensoren deutlich verringert. Zwar muss in der zentralen Einheit 20 eine entsprechend leistungsfähige Verarbeitungseinheit, beispielsweise der digitale Signalprozessor 22, bereitgestellt werden, dies ist jedoch nur einmal in der zentralen Einheit nötig, so dass insgesamt eine Kostenersparnis möglich ist.
  • Zu bemerken ist, dass in der zentralen Einheit 20 auch andere Komponenten als ein digitaler Signalprozessor zur Signalverarbeitung bereitgestellt sein können, beispielsweise ein allgemeiner entsprechend programmierter Mikroprozessor. Auch in den Sensoren 23–26 können falls benötigt andere Einheiten zur Signalkonditionierung bereitgestellt sein, beispielsweise anwenderspezifische integrierte Schaltkreise, welche andere Komponenten als die Komponenten 29, 212, 213 umfassen, oder auch andere Schaltungen als anwenderspezifische Schaltkreise.
  • In 3 ist ein Fahrzeug 35 dargestellt, welches mit einem Sensorsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist, wobei das Sensorsystem beispielsweise wie unter Bezugnahme auf 2 erläutert implementiert sein kann. Das Sensorsystem der 3 dient dabei insbesondere als Einparkhilfe. Hierfür umfasst das Sensorsystem der 3 vier Abstandssensoren 31A–31D (im Folgenden gemeinsam als Abstandssensoren 31 bezeichnet), welche beispielsweise in einer vorderen Stoßstange 30 angeordnet sind, und vier Abstandssensoren 32A–32D (im Folgenden gemeinsam als Abstandssensoren 32 bezeichnet), welche beispielsweise in einer hinteren Stoßstange des Fahrzeugs 35 angeordnet sind. Die Sensoren 31 und 32 können beispielsweise Ultraschallsensoren und/oder Mikrowellensensoren, aber auch optische Sensoren umfassen.
  • Die Anzahl von vier Sensoren 31 und vier Sensoren 32 ist dabei lediglich als Beispiel gewählt, und es kann jede geeignete Anzahl von Sensoren verwendet werden. Auch muss die Anzahl der Sensoren 31 nicht mit der Anzahl der Sensoren 32 übereinstimmen. Auch die Positionierung der Sensoren ist lediglich als Beispiel zu verstehen. Beispielsweise können die Sensoren 32 auch ganz oder teilweise in einer Heckklappe des Fahrzeugs 35 angeordnet sein.
  • Die Sensoren 31, 32 sind über einen Bus 33 mit einer zentralen Einheit 30 gekoppelt.
  • Stromversorgungsleitungen 210, 211 versorgen die Sensoren 23–26 sowie die zentrale Einheit 20 mit Strom.
  • Dabei kann in den Sensoren 31, 32 insbesondere lediglich eine Signalkonditionierung, d. h. eine Anpassung der erfassten Messsignale zur Übertragung über den Bus 33 an die zentrale Einheit 30 erfolgen, während eine Auswertung der Messsignale dann ausschließlich in der zentralen Einheit 30 erfolgt. Abhängig von der Auswertung der Messsignale, beispielsweise der Detektion eines Objekts nahe an dem Fahrzeug 35, kann dann über eine Ausgabeeinrichtung 34, beispielsweise eine Anzeige oder eine akustische Ausgabe, eine entsprechende Information an einen Fahrer des Fahrzeugs 35 ausgegeben werden.
  • Zu bemerken ist, dass bei den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 eine Übertragung der Messsignale an die jeweilig zentrale Einheit 20 oder 30 bei anderen Ausführungsbeispielen auch über einzelne Leitungen statt über einen Bus erfolgen kann.
  • In 4 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welches insbesondere zum Betreiben der Sensorsysteme der 2 und 3 verwendbar ist, jedoch auch unabhängig hiervon bei anderen Sensorsystemen Verwendung finden kann.
  • In Schritt 40 werden Messsignale in mehreren Sensoren erfasst. In Schritt 41 werden die Messsignale an eine zentrale Einheit gesendet, beispielsweise über einen Bus oder über einzelne Leitungen, wobei hierfür eine Konditionierung der Messsignale erfolgen kann. Eine Auswertung der Messsignale erfolgt dann in Schritt 42 ausschließlich in der zentralen Einheit. In Abhängigkeit von der Auswertung kann dann in Schritt 43 beispielsweise eine Information an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann zusätzlich oder alternativ zu der Ausgabe von Informationen auch das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinflusst werden, beispielsweise durch ein automatisches Lenken im Falle einer Einparkhilfe.
  • Die obigen Ausführungsbeispiele sind lediglich als Beispiel zu verstehen, und die Erfindung kann auch anders als dargestellt implementiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10343175 A1 [0004]
    • EP 1293381 A2 [0005]
    • US 2003/0128137 A1 [0006]
    • WO 2009/040155 A1 [0007]
    • DE 102008024963 A1 [0008]
    • EP 2182697 A1 [0009]

Claims (10)

  1. Sensorsystem für ein Fahrzeug (35), umfassend: eine Vielzahl von Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D), und eine mit der Vielzahl von Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D) gekoppelte zentrale Einheit (20; 30), wobei das Sensorsystem derart ausgestaltet ist, dass eine Auswertung von Messsignalen der Vielzahl von Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D) ausschließlich in der zentralen Einheit (20; 30) erfolgt.
  2. Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei die zentrale Einheit (20; 30) einen digitalen Signalprozessor (22) zur Durchführung der Auswertung umfasst.
  3. Sensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D) mit der zentralen Einheit (20; 30) über ein Bussystem (214, 215; 33) gekoppelt sind.
  4. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D) eine Signalkonditionierungseinheit (28) zur Anpassung der Messsignale zur Übertragung an die zentrale Einheit (20; 30) umfassen.
  5. Sensorsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalkonditionierungseinheit einen anwenderspezifischen integrierten Schaltkreis (28) umfasst.
  6. Sensorsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalkonditionierungseinheit (28) einen Analog-Digital-Wandler (29), ein Filter (212) und/oder einen Mischer (213) umfasst.
  7. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D) Abstandssensoren umfassen.
  8. Sensorsystem nach Anspruch 7, wobei die zentrale Einheit (20; 30) zum Bestimmen einer Laufzeit auf Basis der Messsignale der Vielzahl von Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D) ausgestaltet ist.
  9. Fahrzeug (35) umfassend ein Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: Erfassen von Messsignalen in der Vielzahl von Sensoren (23–26; 31A–31D, 32A–32D), Senden der Messsignale zu der zentralen Einheit (20; 30) und Auswerten der Messsignale ausschließlich in der zentralen Einheit (20; 30).
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