DE102012024597B4

DE102012024597B4 - Zeitauflösendes Verzögerungsmesssystem

Info

Publication number: DE102012024597B4
Application number: DE102012024597.1A
Authority: DE
Inventors: Bernd Burchard; Jürgen Larm
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-07-24
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: DE102012024597A1

Abstract

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, in mehr als einem vorbestimmten Zeitschlitz Zi eine phasen- und amplitudengenaue Kompensation gemittelt bezogen auf den jeweiligen Zeitschlitz Zi zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein zeitauflösendes Verzögerungsmesssystem, bestehend aus einem Signalgenerator G1, der ein Sendesignal S5 erzeugt, und einem Sender H1, der von dem Signal S5 gesteuert wird, gelöst. Weiter besteht das System aus einem Empfänger D1, der das Signal nach Durchgang durch die Übertragungsstrecke detektiert und einem Regler CTi zur Erzeugung eines Kompensationssignals S3, das den Kompensationssender K1 speist. Die Signale des Senders H1 und des Kompensationssenders K1 überlagern sich im detektierten Signal S1. Die Regelcharakteristik dieses Reglers CTi ist so gewählt, dass die Amplitude des Empfängerausgangssignals S1 als konstant angesehen werden kann. In einem festen Bezug zu steigenden Flanken des Sendesignals S5 werden n Zeitschlitzsignale S5_0_i für n Zeitschlitze Zi erzeugt. Korreliert zum Sendesignal S5 werden n – 1 Basissignale S5_0_i, S5_s_i und S5_c_i für n – 1 verschiedene Zeitschlitze Zi erzeugt, die dem Zeitschlitz Zn vorausgehen. Bezogen auf den Zeitschlitz Zi werden die zugehörigen Basissignale S5_0_i, S5_s_i und S5_c_i im Regler CTi über eine Linearform mit dem Empfängerausgangssignal S1 verknüpft. Das Ergebnis dieser Linearform wird zumindest in einen Anfangsamplitudenwert S6_a_i, einen Endamplitudenwert S5_b_i und einen Phasenlagenwert S5_φ_i umgewandelt. Diese Werte werden zur Erzeugung eines Kompensationssignals S3 zur Speisung des Kompensationssenders K1 verwendet.

Description

Einleitung
In vielen Anwendungsfällen werden für verschiedenste Anwendungen Proximity-Sensoren für die Erkennung von Annäherungen und Bewegungen eingesetzt. Die derzeitigen optischen Lösungen einer Proximity-Steuerung für die beispielhaften Anwendungsbereiche der Displays oder Abstandsmessung sind nicht in der Lage, kleinere Strukturen aufzulösen. Für Bildschirme ist beispielsweise ein Arbeitsabstand von 1 bis 80 cm notwendig. Weitere Abstände können heute bereits durch Mehrkamerasysteme abgedeckt werden. Proximity-Sensoren werden aber nicht nur bei der Bildschirmsteuerung sondern auch in vielen anderen Anwendungsgebieten wie beispielsweise bei Einparkhilfen eingesetzt.
Bei einer bestimmten Klasse von Sensorsystemen wird das modulierte Signal eines Senders von einem Empfänger aufgefangen. Ein Regelkreis erzeugt aus dem aufgefangenen Signal ein Kompensationssignal, das einen Kompensationssender speist, der ebenfalls so in den Empfänger einstrahlt, dass sich aufgrund der gewählten Regelparameter ein nahezu konstantes Empfängerausgangssignal ergibt. Das interne Regelungssignal ist dann die eigentliche Messgröße, die die Eigenschaft der Übertragungsstrecke widergibt. Dieses System der DE4411773C2 kann dann so erweitert werden, dass Phasenverschiebungen oder Verzögerungen in der Übertragungsstrecke erfasst werden. Dies ist beispielsweise in der DE102005045993B4 beschrieben.
So hat beispielsweise das in der Anmeldung EP2631674A1 beschriebene System den Nachteil, dass das von einer Empfangsdiode empfangene Signal im Falle einer Lichtlaufzeitmessung nicht präzise auf null gestellt werden kann.
Die in DE102005045993B4 beschriebene Methode hat den Nachteil, dass nur eine mittelnde Lichtlaufzeitmessung mit einer einzigen Phasenschiebung durchgeführt werden kann.
Das Problem wird anhand von 1 veranschaulicht. Signal S5 stellt den zeitlichen Verlauf des Sendesignals dar. Signal S_{1_o} soll ein mögliches, auf Reflektionen zurückzuführendes Empfangssignal darstellen. Dieses soll hier beispielhaft zur Verdeutlichung nur zwei verschmierte Reflektionen besitzen, die um eine gewisse Zeit Δt gegeneinander versetzt sind. Die Reflektionen im Abstand A₁ und A₂ erzeugen zwei Anstiege (1, 2) im Empfangssignal S₁.
Ein System zur Messung der Lichtlaufzeit, wie im Stand der Technik beispielsweise in DE102005045993B4 beschrieben, erzeugt aus einem Empfangssignal S₁ ein Kompensationssignal S_{3_sa1}, dessen Flanke (3) sich genau im Mittelwert (A₃) zwischen den beiden Anstiegen (1, 2) des Signals S₁ bzw. den Laufzeiten A₁ und A₂ befindet. Für eine Einparkhilfe würde dies bedeuten, dass das Auto, dessen Einparkhilfe mit diesem System arbeitet, den Pfahl vor einer Wand rammen würde, da ein derartiges Abstandsmesssystem der Einparkhilfe den Mittelwert A₃ zwischen Pfahl (A₁) und Wand (A₂), also genau die Flankenposition des Signals S_{3_sa1}, dem Fahrer als Abstand A₃ anzeigen würde. Dieser Abstand wäre größer als der Abstand A₁, weshalb es zur Kollision kommen würde. Ein solches System ist daher nur mit bestimmten zusätzlichen, insbesondere optischen Maßnahmen und einschränkenden Annahmen überhaupt einsatzfähig.
Die in DE102005045993B4 beschriebene Lehre teilt den Zeitraum zwischen zwei Flanken des Signals S5 in zwei Zeitschlitze A und B (Nomenklatur DE102005045993B4) für den positiven S₅-Puls und C und D (Nomenklatur DE102005045993B4) für den negativen Puls des S₅-Signals ein. (Siehe DE102005045993B4 2 und Seite 6 rechte Spalte Zeile 6.) Die unmittelbar auf eine Flanke des S₅-Signals folgenden Zeitschlitze A und C werden dabei zur Phasenregelung genutzt. (Siehe DE102005045993B4 Abschnitt [0045].) Die auf die Zeitschlitze A und C jeweils folgenden auf eine Flanke des S₅-Signals folgenden Zeitschlitze A und C werden dabei zur Phasenregelung genutzt. (Siehe DE 102005045993 B4 Abschnitt [0045].) Somit ist dieses System nur zur Detektion eines einzelnen Echos geeignet. Diese Vorrichtung und das zugehörige Verfahren sind mit allen Vor- und Nachteilen auch aus der Schrift EP2418512A1 bekannt. (Abschnitte [0001] bis [0003] der EP2418512A1)
Aus der DE10300223B3 ist ein System bekannt, bei dem zwei erste Sender in einen gemeinsamen Empfänger überlagernd einstrahlen. Dabei werden die zwei Sender mit einem jeweils 180° gegenphasigen Signal S₅ (Abschnitt [0008] und [0036] der DE10300223B3 ) und vorzugsweise mit gleicher Amplitude (Abschnitt [0011] der DE10300223B3 ) betrieben. Dadurch ist der eine Sender in der ersten Halbwelle (Taktphase A nach Nomenklatur DE10300223B3) und der andere Sender in der zweiten Halbwelle (Taktphase B nach Nomenklatur DE10300223B3) des Sendesignals S₅ aktiv. Die beiden Sender beleuchten nun das Messobjekt. Nur bei Vorliegen einer Symmetrie löschen sich die Wechselanteile der beiden Sendersignale im Empfänger aus. (Siehe 5 der DE10300223B3) Durch das Hinzufügen einer zusätzlichen Lichtquelle, die ebenfalls in den Empfänger einstrahlt, kann ein infolge einer Asymmetrie verbleibender Wechsellichtanteil durch eine Regelung ebenfalls kompensiert werden. Im Gegensatz zur DE102005045993B4 weist diese also nur einen Zeitschlitz zwischen zwei S₅ Flanken auf. Die zusätzliche Lichtquelle (Bezugszeichen 14 der DE102005045993B4) ist in Betrag und Phase (bezogen auf das Sendesignal der beiden ersten Sender) so geregelt, dass sie bei überlagernder Einstrahlung in den Empfänger den verbleibenden Wechsellichtanteil aufgrund einer Asymmetrie der Einstrahlung der beiden ersten Sender kompensiert. Die in Anspruch 4 der DE102005045993B4 beanspruchte Phasenregelung bezieht sich jedoch nur auf das Vorzeichen.
Ein System entsprechend der Anmeldung EP2631674A1 erzeugt hingegen ein Kompensationssignal S_{3_sa2}, das zwar mehrere Stufen (4, 5) aufweist, deren Phasenlage und Anzahl wird aber durch den orthogonalen Basisfunktionensatz bestimmt, der für die Skalar-Produkte zur Bestimmung der Sprunghöhe des Signals S_{3_s_3} verwendet wird. In einem System, wie in der Anmeldung EP2631674A1 beschrieben, sind die Sprungpositionen somit fest vorgegeben.
Ein besseres Signal wäre das Signal S_{3_erf} der 1. Bei diesem Signal liegen die Flanken in der Mitte der Anstiege. Hierdurch werden die beschriebenen Fehler vermindert.
2 stellt eine Überlagerung der reflektierten Signale und der durch die jeweiligen Verfahren angenäherten, abzuziehenden Kompensationssignale (S_{3_sa1}, S_{3_sa2} _, S_{3_erf}) dar. Das reflektierte, empfangene und aufbereitete Signal (S_{2_o}) ist zu den anderen Signalen (S_{3_sa1}, S_{3_sa2} _, S_{3_erf}) gestrichelt hinzugezeichnet, um die Unterschiede deutlich zu machen. Das Signal S2 (nicht eingezeichnet) bildet dabei das aufbereitete Signal des Empfangsausgangssignals S₁ dar. Der Signalanteil S_{2_0} stellt dabei den Anteil im Signal S₂ dar, der unmittelbar ohne die beschrieben Rückkopplung auf das Sendesignal S₅ zurückgeht.
Wird von dem reflektierten Signal S₁ das jeweilige Kompensationssignal (S_{3_sa1}, S_{3_sa2} oder S_{3_erf}) an einem Empfänger D₁ abgezogen, so ergeben sich die in 3 gezeigten S₁-Signale, die dem jeweiligen Fehler für die Verwendung der jeweiligen Kompensationssignale (S_{3_sa1}, S_{3_sa2} _, S_{3_erf}) entsprechen. Diese Signale (S_{1_sa1}, S_{1_sa2} _, S_{1_erf}) der 3 ergeben sich, wenn eines der Kompensationssignale (S_{3_sa1}, S_{3_sa2} _, S_{3_erf}) mit einem Offset B versehen über einen Kompensationssender K₁ zusammen mit dem Messender H₁ in den Empfänger D₁ einstahlt und sich dort mit dem durch die Übertragungstrecke I₁₁ und I₁₂ modifizierten Signal S₅ linear überlagert. Ein möglicherweise eingehender Offset ist in 3 zur Vereinfachung nicht eingezeichnet.
Es ist offensichtlich, dass das Betragsquadrat der jeweiligen Fehlersignale beim Fehlersignal, dass dem Signal S_{1_erf} zuzuordnen ist, am geringsten wäre.
Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass keines der Verfahren in der Lage ist, mehrere Echos gleichzeitig aufzulösen.
Eine Mischung der zuvor beschriebenen Systeme ist nicht ohne weiteres möglich, da sie maximal über zwei Zeitschlitze zwischen zwei Sendesignalflanken verfügen, wobei in dem einen Zeitschlitz die Amplitude und in dem anderen die Phase geregelt werden, wenn andere Phasenschiebungen als +/–180° erforderlich sind. Sollen mehr als ein Echo detektiert werden sind mehr als zwei vorbestimmte Zeitschlitze erforderlich. In jedem dieser Zeitschlitze kann keines der vorbeschriebenen Systeme oder eine Kombination derselben die Phasenlage jeweils einer Reflektion, die innerhalb des jeweiligen Zeitschlitzes eintrifft nach Phase und Amplitude dieser Reflektion bestimmen. Dies würde mindesten vier Ausgangssignale erfordern, die keines der Systeme auch bei Kombination der Prinzipien aufweisen würde. So kann keines der Systeme und für jeden Zeitschlitz eine mittlere Amplitude bestimmen. Vielmehr wird stets eine Amplitude und eine Phase bestimmt. Dementsprechend findet keine phasen- und amplitudengenaue Kompensation bezogen auf den jeweiligen Zeitschlitz statt.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Mischung der beiden zuvor beschriebenen Systeme zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein System nach dem Anspruch 1, ein System nach dem Anspruch 3 und ein Verfahren gemäß dem Anspruch 2 gelöst.
Beschreibung des Grundgedankens der Erfindung
Der Grundgedanke der Erfindung wird anhand der 4 und der darauf folgenden Figuren erläutert.
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Verfahren aus DE102005045993B4 und das Verfahren der Anmeldung EP2631674A1 gemischt werden. Diese Mischung kann jedoch auch für einen Fachmann nicht unmittelbar vorgenommen werden, sondern ist nur mit besonderen Maßnahmen möglich, die hier offenbart werden.
4 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung, die eine erfindungsgemäße Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht und eine beispielhafte Nutzungssituation darstellt.
Ein Signalgenerator G₁ erzeugt das Sendesignal S₅. Mit diesem wird der Sender H₁ angesteuert, der das Signal S₅ in die zu vermessende Übertragungsstrecke bestehend aus mehreren Einzelübertragungsstrecken (I₁₁, I₁₂, I₂₁, I₂₂) einspeist. Das Signal wird hierbei in diesem Beispiel an den beiden Objekten O₁ und O₂, die die beiden Reflektionen im Signal S_{2_0} verursachen, reflektiert und zwar nach dem Durchlaufen der Übertragungsstrecke I₁₁ am Objekt O₁ in die Übertragungsstrecke I₁₂ hinein und nach dem Durchlaufen der Übertragungsstrecke I₂₁ am Objekt O₂ in die Übertragungsstrecke I₂₂ hinein.
Der Detektor (Empfänger) D₁ empfängt die Signale der beiden Übertragungsstrecken I₁₂ und I₂₂ sowie der ebenfalls am Empfänger D₁ endenden Kompensationsübertragungsstrecke I₃ vorzugsweise linear überlagernd und zwar vorzugsweise addierend.
In dem Beispiel der 4 handelt es sich bei dem Empfänger D₁ um eine Fotodiode, deren Arbeitspunkt durch einen Widerstand R₁ eingestellt wird. Die Arbeitspunkteinstellung kann auch durch einen Regler erfolgen, beispielsweise durch einen Gyrator, was eine hohe Fremdlichtrobustheit ergibt.
Am Widerstand R₁ fällt dann der Fotostrom des Empfängers D₁ typischer Weise als Spannungssignal ab, das durch einen optionalen Verstärker V₁, der einen geeigneten Frequenzgang aufweisen sollte, für die folgenden Stufen aufbereitet wird.
Das Signal wird in eine Regler-Bank bestehend aus n Reglern CT_i mit 1 ≤ i ≤ n. Diese Regler errechnen auf analogem oder digitalem Weg das Kompensationssignal S_{7_n}. Dieses wird mit dem Offset B versehen zum Signal S₃ umgesetzt. Dieses Kompensationssignal S₃ steuert den Kompensationssender K₁ an, der in die besagte Übertragungstrecke I₃ einspeist und damit in den Empfänger D₁. Hierbei sollte diese Übertragungsstrecke I₃ möglichst bekannt sein.
Zum Verständnis der Regler CT_i ist es sinnvoll, zunächst die grundlegende Funktion dieser Regler zu beschreiben.
In einem ersten Schritt wird das Sensorsignal S₁ auf einen orthogonalen Signalsatz S_5i entsprechend dem in der der Anmeldung EP2631674A1 offenbarten Verfahren jeweils durch ein Skalarprodukt S_4i = <S₁, S_5i> abgebildet. Dabei ist das Signal S_4i das Ergebnis dieses Skalar-Produkts. Im weitesten Sinne braucht es sich bei der Verknüpfung der beiden Signale S₁ und S_5i mathematisch gesehen sogar nur um eine Linearform zu handeln. Ein Skalar-Produkt ist nur eine Spezialform eines solchen Verfahrens.
Hierbei sei nun S_{5_0_n} das S_5i-Signal, das einen Puls außerhalb des Phasenmessbereiches darstellen soll.
Mittels des S_5i-Signals S_{5_0_n} wird letztendlich die Gesamtamplitude des späteren Paketes wie in der Schrift DE102005045993B4 beschrieben geregelt. Allerdings geschieht dies im Gegensatz zur DE102005045993B4 nicht durch Multiplikation sondern durch Rekursion. Erst hierdurch wird die erfindungsgemäße Aufgabe lösbar. Dies wird im folgenden Abschnitt weiter beschrieben.
Die Annahme ist, dass der Bereich der Laufzeitmessung eines S₅-Pulses in n – 1 Zeitschlitze Z_i unterteilt wird. Diese werden durch die n S_5i-Basissignale S_{5_0_i} definiert. Vorzugsweise handelt es sich bei den S_{5_0_i} um Pulse, die außerhalb des jeweiligen Zeitschlitzes 0 sind und innerhalb des Zeitschlitzes Z_i einen von Null verschiedenen, konstanten Wert annehmen. Die Summe aller S_{5_0_i}-Signale sollte wieder das S₅-Signal ergeben. Für jeden der durch die Basissignale S_{5_0_i} (ohne S_{5_0_n}) definierten Zeitschlitzes Z_i muss die Anfangsamplitude a_i, die Endamplitude (a_i + b_i) und die mittlere Phasenlage φ_i des Sprungs um b_i von der Anfangsamplitude a_i auf die Endamplitude (a_i + b_i) erfasst werden. Dabei sollten die Endamplitude (a_i-1 + b_i-1) eines vorausgehenden Zeitschlitzes Z₍ _i-1 ₎ und die Anfangsamplitude a_i des aktuellen Zeitschlitzes Z_i übereinstimmen. 5 zeigt ein Beispiel mit n = 3.
Daher sind für die Charakterisierung jedes Zeitschlitzes Z_i mindestens zwei, besser drei Parameter und nicht nur ein Parameter, wie beispielsweise beim der Anmeldung EP2631674A1 oder bei der DE102005045993B4 zu ermitteln. (6)
Aus diesen lassen sich geeignete Kompensationspulse generieren (6 & 7). Damit ergibt sich als weitere Aufgabe der Erfindung diese drei Parameter für jeden Zeitschlitz Z_i, der durch den orthogonalen Puls eines Basissignals S_{5_0_i} definiert ist, die drei Parameter anfängliche Höhe a_i, Höhe der Stufe b_i und Lage der Stufe innerhalb des Zeitschlitzes φ_i zu bestimmen.
Bei (n – 1) Zeitschlitzen Z_i (1 ≤ i < n) ergeben sich somit 3·(n – 1) Messwerte, wobei nur 2·(n – 1) Messwerte linear unabhängig sein müssen. Es ist jedoch von Vorteil die a_i und die b_i getrennt voneinander zu bestimmen und zu regeln. Hierdurch wird neben einer Stufung mit variabler Stufenlage einer Stufung des Kompensationssignals an den Zeitschlitzgrenzen zusätzlich ermöglicht, was den resultierenden Fehler weiter senkt.
Die erfinderische Grundidee zur Lösung dieser indirekten Aufgabe ist nun, dass durch einen Wavelet-Generator G2 aus dem Sendesignal S₅ für jedes Fenster Z_i drei orthogonale Wavelets (S_{5_0_i}, S_{5_s_i}, S_{5_c_i}) erzeugt werden, mit denen das zum Signal S₂ aufbereitete Empfängerausgangssignal S₁ skalar-multipliziert bzw. durch die gewählte Linearform verknüpft wird. Zur Vereinfachung beschreiben wir im Folgenden nur die Variante unter Verwendung eines Skalar-Produkts. Hierdurch können je Zeitschlitz drei Werte bestimmt werden. (7) Die beispielhaften Wavelets S_{5_0_i}, S_{5_s_i}, S_{5_c_i} in 7, die nur innerhalb ihres Zeitschlitzes Z_i von Null verschieden sind, haben unterschiedliche Funktionen: Das obere Wavelet S_{5_0_i} bildet ein Signal, dass nur in dem betrachteten Zeitfenster Z_i von Null verschieden ist und innerhalb des Zeitfensters konstant ist. Das Signal S_{5_0_i} definiert dadurch dieses Zeitfenster Z_i. Es liefert bei Skalar-Multiplikation mit dem Empfangssignal S₂ somit einen Messwert, der proportional zur mittleren Amplitude innerhalb des Zeitfensters Z_i ist. Das mittlere Wavelet S_{5_s_i} entspricht quasi der digitalisierten Form eines Sinus-Zuges, während das untere Wavelet S_{5_c_i} quasi einem Cosinus-Zug entspricht. Es ist leicht zu erkennen, dass die Mittelung des Produkts jedes dieser Wavelets S_{5_0_i}, S_{5_s_i}, S_{5_c_i} mit einem der anderen beiden Wavelets über einen Zeitschlitz hinweg Null ergibt.
Eine solche Multiplikation gefolgt von einer mittelnden Filterung ist einen beispielhafte Form eines Skalar-Produkts. Dieses Skalar-Produkt zweier beliebiger Signale M und N im Folgenden bezeichnet mit <M, N> bezeichnet ist in der Anmeldung EP2631674A1 beschrieben.
Die oben beschriebenen Bedingungen entsprechen den Skalar-Produkt-Gleichungen 〈S_{5_s_i}, S_{5_0_i}〉 = 0 〈S_{5_s_i}, S_{5_c_i}〉 = 0 〈S_{5_c_i}, S_{5_0_i}〉 = 0
Zwei Signale, deren Skalar-Produkt oder Linearform null ergibt, werden im Folgenden als orthogonal bezeichnet.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i}-Signale bezüglich der verwendeten Linearform normiert sind: 〈S_{5_s_i}, S_{5_s_i}〉 = 1 〈S_{5_c_i}, S_{5_c_i}〉 = 1 〈S_{5_0_i}, S_{5_0_i}〉 = 1
Die Skalar-Multiplikation des aufbereiteten Empfängersignals S₂ mit dem „konstanten” Wavelet S_{5_0_i} ergibt: <S2, S_{5_0_i}> = ai + φ_i·b_i/360°
Die Ergebnisse der Skalar-Multiplikationen von S₂ mit S_{5_s_i} und S_{5_c_i} sind in 9 dargestellt. Diese Ergebnisse lassen sich auch in einem zweidimensionalen Phasenraum (10) darstellen. Es ist leicht zu erkennen, dass eine eindeutige Zuordnung der Zeitschlitz Z_i spezifischen Phasenverschiebung φ_i (Phasenwinkel) über den gesamten Phasenwinkelbereich von 0° bis 360° bei Beachtung der Quadranten möglich ist.
Für kleine Winkel φ_i ergibt sich ein relativ großer Fehler, da es sich bei den Wavelets S_{5_s_i} und S_{5_c_i} bei dem Beispiel nicht um ideale Sinuszüge einer Schwingungsperiode handelt, sondern um rechteckförmig strukturierte Wavelets. Um den Winkel φ_i ermitteln zu können, wird als erstes anhand der Vorzeichen und Beträge festgestellt, in welchem Quadranten sich das System befindet. Sodann kann anhand des Verhältnisses der beiden Skalar-Produkte der Phasenwinkel φ_i festgestellt werden.
Ist so der Phasenwinkel φ_i erkannt, so kann hieraus a_i und b_i ermittelt werden. Dies geschieht auf folgendem Wege:
Aus dem bekannten Phasenwinkel φ_i kann mit Hilfe der beiden bekannten Skalar-Produkt-Werte für S_{5_s_i} und S_{5_c_i} der Wert von b_i ermittelt werden. Hierfür wird festgestellt, auf welcher der vier Strecken (10) sich der Punkt befindet. Zur Berechnung der Werte a_i, b_i und φ_i kann von den folgenden Gleichungen ausgegangen werden:
9 zeigt diese Funktionen für ein modellhaftes Signal S₂, das zu Verdeutlichung der Eigenschaften bestimmte besondere Parameter aufweist, die in der Realität natürlich abweichen. Unterhalb des Diagramms der Funktionen ist dieses vorausgesetzte modellhafte Signal S₂ gezeichnet. Ausschließlich zur Vereinfachung und Verdeutlichung ist hier angenommen, dass für des Diagramm der 9 b_i = 1 und a_i = 0 angenommen wird. φ_i beschreibt die Position des Sprungs von S₂ von 0 auf 1. Nur unter diesen Voraussetzungen ergibt sich das Diagramm der 9. Gleiches gilt später auch für die 10.
Für den letzten Zeitschlitz Z_n wird angenommen, dass dort keine relevante Reflektion das Empfangssignal mehr beeinflusst. Daher kann dort angenommen werden, dass 〈S₂, S_{5_0_n}〉 = a_n = b_n-1
Somit kann dieser Wert zur Trennung der Phase φi und der Endamplitude b_i herangezogen werden.
Wir erhalten dann für den Zeitschlitz Z_i:
Entsprechend 10 ergeben sich in den vier Quadranten folgende Werte:
Quadrant I (Fig. 10):
Der Quadrant wird charakterisiert durch:
Hier gilt
Hieraus folgt:
und damit 〈S₂, S_{5_0_i}〉 – 1 / 2〈S₂, S_{5_s_i}〉 = a_i = b_i-1
Quadrant II (Fig. 10):
Der Quadrant wird charakterisiert durch:
Hier gilt:
Hieraus folgt:
und damit 〈S₂, S_{5_0_i}〉 – 1 / 2〈S₂, S_{5_s_i}〉 = a_i = b_i-1
Quadrant III (Fig. 10):
Der Quadrant wird charakterisiert durch:
Hier gilt:
Hieraus folgt:
und damit 〈S₂, S_{5_0_i}〉 + 〈S₂, S_{5_c_i}〉 1 / 2 – 1 / 2a_i+1 = a_i
Quadrant IV (Fig. 10):
Der Quadrant wird charakterisiert durch:
Hier gilt:
Hieraus folgt:
und damit 〈S₂, S_{5_0_i}〉 – a_i+1 – 〈S₂, S_{5_c_i}〉 1 / 2 = a_i
Hierbei muss natürlich a_i+1 jeweils von Null verschieden sein. Wie leicht zu erkennen ist, kann anhand der Vorzeichen und der Wertebereiche der jeweilige Quadrant identifiziert werden.
Somit sind nun für alle Zeitschlitze Z_i die Werte a_i, b_i und φ_i bekannt.
Jedem Zeitschlitz Z_i kann nun ein Puls zugeordnet werden, der die Höhe b_i hat, beim Winkel φ_i anfängt, und mit allen anderen Pulsen am Ende des Messfensters aufhört. (11)
Jeder der dann noch freien Parameter b_i und φ_i der so definierten Pulse wird nun bei Messbarkeit so nachgeregelt, dass er durch die geeignete Veränderung des Kompensationssignals S₃ verschwindet.
Für jeden der Zeitschlitze Z_i wird ein Regler CT_i vorgesehen, der in dem Beispiel der 4 die drei Werte a_i, b_i, φ_i ermittelt und in ein Kompensationssignal einspeist.
4 zeigt einen solchen beispielhaften Regler CT_i. Der Wavelet-Generator G₂ erzeugt für jeden der n – 1 Regler CT₁ bis CT_(n-1) je drei Wavelets, das jeweilige Basissignal-Triple. Für den i-ten Regler CT_i sind dies die Wavelet-Signale S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i}. Hierbei kann i eine Zahl zwischen 1 und n – 1 einschließlich sein.
Die drei Multiplizierer M_{1_0_i}, M_{1_s_i} und M_{1_c_i} bilden das jeweilige Skalarprodukt aus dem jeweiligen Wavelet-Signalen S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i} auf der einen und S₂ auf der anderen Seite. Es ergeben sich die Signale S_{4_0_i}, S_{4_s_i} und S_{4_c_i}.
Diese Signale S_{4_0_i}, S_{4_s_i} und S_{4_c_i}werden, wie in der Anmeldung EP2631674A1 beschrieben, in den jeweiligen Verstärkern V_{2_0_i}, V_{2_s_i} und V_{2_c_i} zu den Signalen S_{6_0_i}, S_{6_s_i} und S_{6_c_i} verstärkt.
Der Transformationsschaltkreis T_i formt die Rohsignale S_{6_0_i}, S_{6_s_i} und S_{6_c_i} unter Zuhilfenahme des Zielsignals S_{6_a_i+1} des vorausgehenden Transformationsschaltkreises T_i+1 des Reglers CT_i+1 in die Zielsignale a_i, b_i und φ_i um. Diese sind hier mit S_{6_a_i}, S_{6_b_i} und S_{6_φ_i} bezeichnet.
Das Zeitschlitzsignal S_{5_0_i} wird durch den regelbaren Phasenschieber (oder die regelbare Verzögerungseinheit) Δt gesteuert. Die Verzögerung Δt wird hierbei mit dem Signal S_{6_φ_i} geregelt verzögert. Hierdurch kommt die steigende Flanke des Signals S_{5_0_i} später. Die Amplitude des so verzögerten Pulses wird mit dem Signal S_{6_b_i} mittels des Multiplizierers M_{3_i} geregelt. Das so erstellte Signal wird nun noch so begrenzt, dass es nicht in den nächsten Zeitschlitz Z_i+1 hineinreichen kann. Dies geschieht in diesem Beispiel durch nochmalige Multiplikation des wie zuvor beschrieben modifizierten Signals mit S_{5_0_i}. Voraussetzung für dieses Beispiel ist, dass die beispielhaften Wavelets S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i} nur die Werte –1, 0 und 1 annehmen können.
Zu diesem Signal wird nun das Ausgangssignal des vorausgehenden Controllers CT₍ _i-1) und das mit S_{5_0_i} multiplizierte Signal _{_}S_{6_a_i} hinzuaddiert.
Das letzte Wavelet S_{5_0_n} beginnt mit dem Ende des Regelfensters und endet synchron zum Ende eines S₅ Pulses.
Im letzten der n Zeitschlitze Z_i, dem Zeitschlitz Z_n wird der zugehörige Pegel a_n in Form des Signals S_{6_0_n} bestimmt und unter anderem an die vorausgehenden Regler CT_i übergeben.
Hier ist die Systemannahme a_n = b_n-1 + a_n-1. Des Weiteren gelte b_n = 0. Ist dies nicht gegeben, liefert das System möglicherweise fehlerhafte Werte.
Der Regler CT_n verfügt daher weder über die Eingänge S_{6_a_(n+1)} noch S_7(n+1). Der Transformationsschaltkreis T_n braucht nicht ausgeführt zu werden, da S_{6_c_n} und S_{6_s_n} und S_{8_i} mit null angenommen werden. S_{6_0n} und S_{6_a_n} und S_7n werden daher direkt verbunden. M_{4_n} und M_{3_n} kann entfallen Das zugehörige Regler-Signal S_7n dieses letzten Reglers CT_n wird durch Multiplikation mit –1 negiert und mit einem systemspezifischen Offset B versehen zum Kompensationssendesignal S₃ transformiert. Dieses wird vom Kompensationssender K₁ wiederum gesendet und durch den Empfänger D₁ überlagert mit dem Signal des Senders H₁ empfangen. Hierdurch wird die Regelschleife geschlossen.
11 zeigt beispielhaft die Wavelets eines Systems mit drei Zeitschlitzen Z₁, Z₂ und Z₃. n ist hierbei n = 4. Die steigende Flanke des ersten Wavelets S_{5_0_1} ist synchron zur steigenden Flanke des S₅-Pulses.
Das Wavelet S_{5_0_4} beginnt mit der fallenden Flanke des letzten Wavelets S_{5_0_3} und endet mit der fallenden Flanke des S₅-Pulses.
Die Wavelets der Signal S_{5_s_4} und S_{5_c_4} sind konstant 0. Daher sind die entsprechenden Schaltungsteile des Reglers CT₄ nicht notwendig. (M_{1_s_4}, M_{1_c_4}, V_{2_s_i}, V_{2_c_i}, T₄, Δt₄, M_{3_4}, M_{4_4})
Das Signal S_{6_0_4} wird direkt mit S_{6_a_4} verbunden.
Durch die oben beschriebene Rekursion können hieraus alle Signale S_{6_a_i}, S_{6_b_i} und S_{6_0_i} ermittelt werden. Wie oben bereits beschrieben ist dabei die Annahme, dass die Skalar-Produkte <S₂, S_{5_s4}> und <S₂, S_{5_c_4}> jeweils null wären.
Von besonderer Wichtigkeit ist, dass, wenn die Zeitschlitze Z_i unterschiedlich lang sein solle, ein Phasenschieber als Block Δt_i nicht ausreicht. In dem Fall sollte ein Verzögerungsglied benutzt werden.
Aus den Offenbarungen EP2631674A1 ist bekannt, dass das hierbeschriebene Verfahren nicht auf die Verwendung von LEDs beschränkt sein muss, sondern für jede beliebige Art von Sendung und Empfang angewandt werden kann. Dies trifft insbesondere auf ein induktives, kapazitives und akustisches System zu.
Figuren
1: Signaldarstellung zum Stand der Technik und zur Erläuterung der Aufgabe der Erfindung. Dargestellt ist das Sendesignal S₅, das Empfängerausgangssignal S₁ als Signal S_{1_o} ohne Rückkopplung und die verschiedenen Signalformen des Kompensationssendersignals S₃ wobei zwei Signale zwei anderen Offenlegungen entsprechen und das Signal S_{3_erf} dem gewünschten erfindungsgemäßen verlauf entspricht.
2 zeigt die gleiche Information wie 1 mit dem Unterschied, dass das aufbereitete Empfängerausgangssignal S₂, das aus dem Signal S₁ erzeugt wird, als Signal S_{2_o} ohne Rückkopplung dargestellt ist.
3 zeigt das Empfängerausgangssignal einmal ohne Rückkopplung (S_{1_o}) und sodann mit Rückkopplung für den Fall der Benutzung der DE102005045993B3 (S_{1_sa1}) und der Anmeldung EP2631674A1 (S_{1_sa2}) sowie für den erfindungsgemäßen Fall (S_{1_erf})
4 zeigt einen Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Es ist nur der i-te Regler CT_i strukturiert dargestellt. Die Verbindungen zwischen den n Regler CT₁ bis CT_n sind nicht komplett eingezeichnet, um die Darstellung verständlich zu halten. Hier sei auf den Text verwiesen. Die Generatoren G1 und G2 werden mit einem gemeinsamen Takt clk des Taktgenerators Clk versorgt.
5 zeigt das zum Sendesignal S₅ gehörende Empfängerausgangssignal S₁ und das daraus generierte Ausgangssignal S_{7_n} des Reglers CT_n. In dem Beispiel verfügt das System über drei Zeitschlitze Z₁, Z₂ und Z₃. Die Stufenhöhen b₁ und b₂ _, a₂ und a₃ sowie die Phasen φ1 und φ2 sind eingezeichnet.
6 und 7 zeigen die Zerlegung des Empfängerausgangssignals in die orthogonalen Komponenten S_{8_1} + S_{6_a_i}, S_{8_2} + S_{6_a_2}, und S_{6_a_3} für das beispielhafte System mit drei Zeitschlitzen aus 5.
8 zeigt die zum i-ten Zeitschlitz Z_i gehörenden beispielhaften Wavelets S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i} sowie das anteilige Ausgangssignal S_{8_1} + S_{6_a_i}
9 Ergebnisse der Skalar-Multiplikation mit den orthogonalen Basissignalen S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i} für das Modellsignal S₂ auf er gleichen Seite.
10 Phasendarstellung der Multiplikationsergebnisse aus 9.

11 Basissignalsätze
S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i} für den Zeitschlitz Z₁ und
S_{5_0_2}, S_{5_s_2} und S_{5_c_2} für den Zeitschlitz Z₂ und
S_{5_0_3}, S_{5_s_3} und S_{5_c_3} für den Zeitschlitz Z₃ und
S_{5_0_4} für den Zeitschlitz Z₄ und
Sendesignal S₅ für ein System mit n = 4
(vier Zeitschlitzen Z₁, Z₂, Z₃, Z₄) Liste der Bezeichnungen

Nr.	Bezeichnung
1	Beispielhafter Anstieg des Empfangssignals S₁ aufgrund einer ersten Reflektion beispielsweise durch ein erstes Objekt O₁.
2	Weiterer beispielhafter Anstieg des Empfangssignals S₁ aufgrund einer zweiten Reflektion beispielsweise durch ein zweites Objekt O₂.
3	Anstiegsflanke eines Kompensationssignals, das entsprechend DE102005045993B4 erzeugt wird.
4	Erste Anstiegsflanke eines Kompensationssignals S_{3_sa2} entsprechend einem System gemäß der Anmeldung EP2631674A1 . Die zeitliche Position der Flanke ist durch das System fest vorgegeben.
5	Zweite Anstiegsflanke eines Kompensationssignals S_{3_sa2} entsprechend einem System gemäß der Anmeldung EP2631674A1. Die zeitliche Position der Flanke ist durch das System fest vorgegeben.
a_i	Anfangsamplitude des Signals S_{7_n} zu Beginn des Zeitschlitzes Z_i
b_i	Sprungamplitude des Signals S_{7_n} innerhalb des Zeitschlitzes Z_i
a_i+1	Anfangsamplitude des Signals S_{7_n} zu Beginn des Zeitschlitzes Z_i+1
b_i+1	Sprungamplitude des Signals S_{7_n} innerhalb des Zeitschlitzes Z_i+1
a_i-1	Anfangsamplitude des Signals S_{7_n} zu Beginn des Zeitschlitzes Z_i-1
b_i-1	Sprungamplitude des Signals S_{7_n} innerhalb des Zeitschlitzes Z_i-1
a₁	Anfangsamplitude des Signals S_{7_n} zu Beginn des Zeitschlitzes Z₁
b₁	Sprungamplitude des Signals S_{7_n} innerhalb des Zeitschlitzes _Z1
a₂	Anfangsamplitude des Signals S_{7_n} zu Beginn des Zeitschlitzes Z₂
b₂	Sprungamplitude des Signals S_{7_n} innerhalb des Zeitschlitzes Z₂
a₃	Anfangsamplitude des Signals S_{7_n} zu Beginn des Zeitschlitzes Z₃
b₃	Sprungamplitude des Signals S_{7_n} innerhalb des Zeitschlitzes Z₃
Δt_i	Vorrichtung des Reglers CT_i zur Verzögerung des Signals proortional zum Signal S_{6_φ_i} (Es kann sich ggf. auch um einen Phasenschieber handeln.)
n	Anzahl der Zeitschlitze Z_i
B	Optionaler Offset zur Ansteuerung des Kompensationssenders K1. Dieser ist beispielsweise bei der Verwendung von LEDs notwendig, da die Abstrahlung einer negativen Lichtintensität nicht möglich ist.
Clk	Taktgenerator für den Systemtakt
clk	Systemtakt
CT₁	Erster Regler zur Erzeugung eines Regelsignals S_{7_1} aus dem aufbereiteten Empfängerausgangssignal S₂ und den zugehörigen Wavelet-Signalen S_{5_0_1}, S_{5_s_1} und S_{5_c_1}
CT₂	Zweiter Regler zur Erzeugung eines Regelsignals S_{7_2} aus dem aufbereiteten Empfängerausgangssignal S₂ und den zugehörigen Wavelet-Signalen S_{5_0_2}, S_{5_s_2} und S_{5_c_2}. Darüber hinaus wird das Pegelsignal S_{6_a_2} für den nächsten Regler erzeugt.
CT₃	Dritter Regler zur Erzeugung eines Regelsignals S_{7_3} aus dem aufbereiteten Empfängerausgangssignal S₂ und den zugehörigen Wavelet-Signalen S_{5_0_3}, S_{5_s_3} und S_{5_c_3}. Darüber hinaus wird das Pegelsignal S_{6_a_3} für den nächsten Regler erzeugt.
CT_i-1	(i – 1)-ter Regler zur Erzeugung eines Regelsignals S_{7_i-1} aus dem aufbereiteten Empfängerausgangssignal S₂ und den zugehörigen Wavelet-Signalen S_{5_0_i-1}, S_{5_s_i-1} und S_{5_c_i-1}. Darüber hinaus wird das Pegelsignal S_{6_a_i-1} für den nächsten Regler erzeugt.
CT_i	i-ter Regler zur Erzeugung eines Regelsignals S_{7_i} aus dem aufbereiteten Empfängerausgangssignal S₂ und den zugehörigen Wavelet-Signalen S_{5_0_i}, S_{5_s_i} und S_{5_c_i}. Darüber hinaus wird das Pegelsignal S_{6_a_i} für den nächsten Regler erzeugt.
G₁	Generator für das Sendesignal S₅
H₁	Sender
I₁₁	Übertragungsstrecke zwischen dem ersten Sender H₁ und dem beispielhaften reflektierenden Objekt O₁
I₁₂	Übertragungsstrecke zwischen dem beispielhaften reflektierenden Objekt O₁ und dem Empfänger D₁
I₂₁	Übertragungsstrecke zwischen dem ersten Sender H₁ und dembeispielhaften reflektierenden Objekt O₂
I₂₂	Übertragungsstrecke zwischen dem beispielhaften reflektierenden Objekt O₂ und dem Empfänger D₁
I₃	Übertragungsstrecke zwischen dem Kompensationssender K₁ und dem Empfänger D₁
K₁	Kompensationssender
M	Beliebiges erstes Signal zur Definition der Schreibweise eines Skalar-Produktes in diesem Dokument
M_{1_0_i}	i-ter Multipizierer für die Skalar-Multiplikation des Signals S_{5_0_i} mit dem Signal S₂
M_{1_s_i}	i-ter Multipizierer für die Skalar-Multiplikation des Signals S_{5_s_i} mit dem Signal S₂
M_{1_c_i}	i-ter Multipizierer für die Skalar-Multiplikation des Signals S_{5_c_i} mit dem Signal S₂
M_{2_i}	Multiplizierer des Reglers CT_i zur Aufprägung der Amplitude a_i (dargestellt durch das Signal S_{6_a_i}) auf den Puls S_{5_a_i}
M_{3_i}	Multiplizierer des Reglers CT_i zur Aufprägung der Amplitude b_i (dargestellt durch das Signal S_{6_b_i}) auf den um Δt verzögerten Puls S_{5_a_i}
M_{4_i}	Multiplizierer des Reglers CT_i zur Verhinderung des Überstrahlens des verzögerten Signals in den Zeitschlitz Z_i+1.
N	Beliebiges zweites Signal zur Definition der Schreibweise eines Skalar-Produktes in diesem Dokument
O₁	Erstes beispielhaftes Objekt
O₂	Zweites beispielhaftes Objekt
R₁	Vorrichtung zur Arbeitspunkteinstellung (hier ein beispielhafter Widerstand)
S₁	Empfängerausgangssignal
S_{1_o}	Anteil des Empfängerausgangssignals S₁, der ausschließlich auf das Sendesignal S₅ zurückzuführen ist und keinen Anteil enthält, der auf das Kompensationssignal S₃ zurückzuführen ist. (Dies entspricht einer offenen Regelschleife.)
S_{1_sa1}	Empfängerausgangssignal entsprechend DE102005045993B4
S_{1_sa2}	Empfängerausgangssignal entsprechend der Anmeldung EP2631674A1
S_{1_erf}	Empfängerausgangssignal einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
S_{2_0}	Anteil des aufbereiteten Empfängerausgangssignals S₂, der ausschließlich auf das Sendesignal S₅ zurückzuführen ist und keinen Anteil enthält, der auf das Kompensationssignal S₃ zurückzuführen ist. (Dies entspricht einer offenen Regelschleife.)
S_{3_sa1}	Kompensationssignal entsprechend DE102005045993B4
S_{3_sa2}	Kompensationssignal entsprechend der Anmeldung EP2631674A1
S_{3_erf}	Kompensationssignal einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
S₃	Kompensationssendesignal
S_4i	Skalarprodukt aus S₁ und einem Signal S_5i
S_{4_0_i}	i-tes Multiplikationsergebnis des Skalar-Multiplizierers M_{1_0_i}, der das Signal S₂ mit dem Signal S_{5_0_i} skalar-multipliziert.
S_{4_s_i}	i-tes Multiplikationsergebnis des Skalar-Multiplizierers der das Signal S₂ mit dem Signal S_{5_s_i} skalar-multipliziert.
S_{4_c_i}	i-tes Multiplikationsergebnis des Skalar-Multiplizierers der das Signal S₂ mit dem Signal S_{5_c_i} skalar-multipliziert.
S₅	Sendesignal
S_{5_bus}	Zusammenfassender Bus aller Wavelet-Signale S_{5_0_i}, S_{5_s_i}, S_{5_c_i} wobei alle Signal-Trippel mit 1 ≤ i ≤ (n – 1) und das Signal S_{5_0_n} enthalten sind.
S_5i	Ein Signal des Signalbusses S_{5_bus}
S_{5_0_i}	Für den i-ten Zeitschlitz Z_i quasi „konstantes” Wavelet-Signal. Dieses markiert gleichzeitig den Zeitschlitz Z_i.
S_{5_s_i}	Für den i-ten Zeitschlitz Z_i quasi „sinusähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_c_i}	Für den i-ten Zeitschlitz Z_i quasi „cosinusähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_0_1}	Für den ersten Zeitschlitz Z₁ quasi „konstantes” Wavelet-Signal. Dieses markiert gleichzeitig den ersten Zeitschlitz Z₁.
S_{5_s_1}	Für den ersten Zeitschlitz Z₁ quasi „sinus-ähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_c_1}	Für den ersten Zeitschlitz Z₁ quasi „cosinus-ähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_0_2}	Für den zweiten Zeitschlitz Z₂ quasi „konstantes” Wavelet-Signal. Dieses markiert gleichzeitig den ersten Zeitschlitz Z₂.
S_{5_s_2}	Für den zweiten Zeitschlitz Z₂ quasi „sinus-ähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_c_2}	Für den zweiten Zeitschlitz Z₂ quasi „cosinus-ähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_0_3}	Für den dritten Zeitschlitz Z₃ quasi „konstantes” Wavelet-Signal. Dieses markiert gleichzeitig den ersten Zeitschlitz Z₃.
S_{5_s_3}	Für den dritten Zeitschlitz Z₃ quasi „sinus-ähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_c_3}	Für den dritten Zeitschlitz Z₃ quasi „cosinus-ähnliches” Wavelet-Signal.
S_{5_0_4}	Für den vierten Zeitschlitz Z₃ quasi „konstantes” Wavelet- Signal. Dieses markiert gleichzeitig den ersten Zeitschlitz Z₄. In dem Beispiel von Figur 11 ist Z₄ = Z_n. Daher beginnt S_{5_0_4} synchron mit dem Ende von S_{5_0_3} und endet synchron mit S₅.
S_{6_0_i}	Verstärkerausgangssignal des Verstärkers V_{2_0_i}
S_{6_s_i}	Verstärkerausgangssignal des Verstärkers V_{2_s_i}
S_{6_c_i}	Verstärkerausgangssignal des Verstärkers V_{2_c_i}
S_{6_a_i}	Signal proportional zur Eingangsamplitude a_i innerhalb des Zeitschlitzes Z_i
S_{6_b_i}	Signal proportional zur Sprunghöhe b_i innerhalb des Zeitschlitzes Z_i
S_{6_φ_i}	Signal proportional zur Phasenlage des Sprunges von a_i auf b_i innerhalb des Zeitschlitzes Z_i
S_7i	Ausgangssignal des i-ten Reglers CT_i
S_7(i-1)	Ausgangssignal des (i – 1)-ten Reglers CT_i-1
^S7n	Ausgangssignal des n-ten Reglers CT_n
S_{8_i}	Ausgangssignal des Multiplizierers M_{4_i}. Dieses Signal ergibt zusammen mit dem Ausgangssignal S_{7(i + 1)} des nachfolgenden Reglers CT_i+1 und dem amplitudenangepassten Signal S_{5_0_i} das Ausgangssignal S_7i des Reglers CT_i
V₁	Verstärker bzw. Signalaufbereitung. Hiermit wird das Empfängerausgangssignal S₁ zum aufbereiteten Empfängerausgangssignal S₂ aufbereitet.
V_{2_0_i}	Verstärker/Signalaufbereitung. Der Verstärker verstärkt das Signal S_{4_0_i} zum Signal S_{6_0_i}
V_{2_s_i}	Verstärker/Signalaufbereitung. Der Verstärker verstärkt das Signal S_{4_s_i} zum Signal S_{6_s_i}
V_{2_c_i}	Verstärker/Signalaufbereitung. Der Verstärker verstärkt das Signal S_{4_c_i} zum Signal S_{6_c_i}
T_i	i-ter Transformationsschaltkreis. Der Transformationsschaltkreis führt eine Koordinatentransformation durch. Hierbei werden aus den Signalen S_{6_0_i}, S_{6_s_i}, S_{6_c_i} und S_{6_a_i+1} die Signale S_{6_a_i}, S_{6_b_i} und S_{6_φ_i} ermittelt. Selbstverständlich kann es sich beispielsweise auch um eine digitale Signalverarbeitungsstufe handeln.
T_i+1	(i + 1)-ter Transformationsschaltkreis. Der Transformationsschaltkreis führt eine Koordinatentransformation durch. Hierbei werden aus den Signalen S_{6_0_i+1}, S_{6_s_i+1}, S_{6_c_i+1} und S_{6_a_i+2} die Signale S_{6_a_i+1}, S_{6_b_i+1} und S_{6_φ_i+1} ermittelt. Selbstverständlich kann es sich beispielsweise auch um eine digitale Signalverarbeitungsstufe handeln.
A₁	Zeitlicher mittlerer Abstand bis zum Eintreffen der ersten Reflektion auf dem Empfangssignal S₁ infolge des beispielhaften ersten Objekts O₁
A₂	Zeitlicher mittlerer Abstand bis zum Eintreffen der zweiten Reflektion auf dem Empfangssignal S₁ infolge des beispielhaften zweiten Objekts O₂
A₃	Mittelwert zwischen A₁ und A₃. Auf diesen Wert stellt sich ein System entsprechend DE102005045993B4 ein.
A₄	Abstand der ersten Reflektion den ein System entsprechend EP2631674A1 anzeigt. Der Abstand wird durch die Basissignale eines solchen Systems vorgegeben.
A₅	Abstand der zweiten Reflektion den ein System entsprechend EP2631674A1 anzeigt. Der Abstand wird durch die Basissignale eines solchen Systems vorgegeben.
Z₁	Erster Zeitschlitz. Der Beginn dieses Zeitschlitzes ist typischerweise mit dem Beginn eines Pulses des S₅ Sendesignals synchron.
Z₂	Zweiter Zeitschlitz. Der Beginn dieses Zeitschlitzes ist typischerweise mit dem Ende des Zeitschlitzes Z₁ synchron.
Z₃	Dritter Zeitschlitz. Der Beginn dieses Zeitschlitzes ist typischerweise mit dem Ende des Zeitschlitzes Z₂ synchron.
Z₄	Vierter Zeitschlitz. Der Beginn dieses Zeitschlitzes ist typischerweise mit dem Ende des Zeitschlitzes Z₃ synchron. Im Beispiel von Figur 11 mit n = 4 ist Z₄ = Z_n. In diesem Fall ist das Ende des Zeitschlitzes Z₄ synchron mit dem Ende des Signal-Pulses des Signals S₅.
Z_n	n-ter Zeitschlitz. Der Beginn dieses Zeitschlitzes ist typischerweise mit dem Ende des Zeitschlitzes Z_i-1 synchron. Das Ende des Zeitschlitzes Z_n ist synchron mit dem Ende des Signal-Pulses des Signals S₅.

Claims

Zeitauflösendes Verzögerungsmesssystem bestehend – aus mindestens einem Signalgenerator (G1), der ein Sendesignal (S₅) erzeugt, das Flanken aufweist, und – aus mindestens einem Sender (H₁), der von dem Sendesignal (S₅) gesteuert wird, – wobei der Sender (H₁) mindestens in eine erste Übertragungsstrecke (I₁₁), (I₁₂) hineinsendet, und weiter bestehend aus – mindestens einem Empfänger (D₁), – der das Signal des Senders (H₁) mindestens nach Durchgang durch die erste Übertragungsstrecke (I₁₁), (I₁₂) detektiert, – mindestens einem Regler (CT_i) zur Erzeugung mindestens eines Kompensationssendesignals (S₃) wobei – mit diesem Kompensationssendesignal (S₃) mindestens ein Kompensationssender (K₁) gespeist wird, der linear überlagernd in den Empfänger (D₁) einstrahlt – wobei sich mindestens die Signale eines Senders (H₁) und mindestens eines Kompensationssenders (K₁) im detektierten Signal (S₁) überlagern und – die Regelcharakteristik mindestens dieses einen Reglers (CT_i) so gewählt ist, dass die Amplitude des Empfängerausgangssignals (S₁) für den Anwendungsfall bei Abwesenheit von Störungen bis auf den durch den Regler (CT_i) und parasitäre Elemente des Systems verursachten Regelfehler als konstant angesehen werden kann dadurch gekennzeichnet, – dass in einem festen Bezug zu Flanken des Sendesignals (S₅) n Zeitschlitzsignale (S_{5_0_i}) für n nicht überlappende Zeitschlitze (Z_i) zwischen einer steigenden Flanke und einer darauf folgenden fallenden Flanke des Sendesignals (S₅) erzeugt werden, wobei i eine ganze Zahl zwischen 1 und n ist, und – dass n mindesten 3 beträgt und – dass korreliert zum Sendesignal (S₅) mindestens n – 1 Basissignal-Tripel (S_{5_0_i}), (S_{5_s_i}) und (S_{5_c_i}) für mindestens n – 1 verschiedene i-te Zeitschlitze (Z_i), mit 1 ≤ i < n, erzeugt werden, die dem n-ten Zeitschlitz (Z_n) vorausgehen, und – dass bezogen auf den i-ten Zeitschlitz (Z,) die zugehörigen i-ten Basissignal-Tripel (S_{5_0_i}), (S_{5_s_i}) und (S_{5_c_i}) im i-ten Regler (CT_i) über mindestens eine Linearform mit dem Empfängerausgangssignal S₁ verknüpft werden und – dass das Ergebnis dieser Linearform zumindest in zwei Werte eines Anfangsamplitudenwerts (S_{6_a_i}), eines Endamplitudenwert (S_{6_b_i}) oder einen Phasenlagenwerts (S_{6_φ_i}) umgewandelt wird und – dass mindestens diese zwei dieser Werte zur Erzeugung mindestens eines Kompensationssendesignals (S₃) zur Speisung mindestens eines Kompensationssenders (K₁) verwendet werden.
Verfahren zum Betreiben eines Verzögerungsmesssystems aufweisend die Schritte, dass – ein Sendesignal (S₅) erzeugt wird, das Flanken aufweist, und – mit diesem Sendesignal (S₅) mindestens ein Sender (H₁), gesteuert wird, – wobei der Sender (H₁) mindestens in eine erste Übertragungsstrecke (I₁₁), (I₁₂) hineinsendet, und – mindestens ein Empfänger (D₁) das Signal des Senders (H₁) nach Durchgang durch mindestens die erste Übertragungsstrecke (I₁₁), (I₁₂) detektiert und hieraus das Empfängerausgangssignal (S₁) erzeugt, – und mindestens ein Regler (CT_i) aus mindestens einem Empfängerausgangssignal (S₁) mindestens ein Kompensationssendesignal (S₃) erzeugt wobei – mit diesem Kompensationssendesignal (S₃) mindestens ein Kompensationssender (K₁) gesteuert wird, der linear überlagernd in den Empfänger (D₁) einstrahlt – wobei sich mindestens die Signale eines Senders (H₁) und mindestens eines Kompensationssenders (K₁) zumindest für kleine Signale im detektierten Signal (S₁) linear überlagern und – die Regelcharakteristik mindestens dieses einen Reglers (CT_i) so gewählt ist, dass die Amplitude des Empfängerausgangssignals (S₁) für den Anwendungsfall bei Abwesenheit von Störungen bis auf den durch den Regler (CT_i) und parasitäre Elemente des Systems verursachten Regelfehler als konstant angesehen werden kann dadurch gekennzeichnet, – dass in einem festen Bezug zu Flanken des Sendesignals (S₅) n Zeitschlitzsignale (S_{5_0_i}) für n nicht überlappende Zeitschlitze (Z_i) zwischen einer steigenden Flanke und einer darauf folgenden fallenden Flanke des Sendesignals (S₅) erzeugt werden, wobei i eine ganze Zahl zwischen 1 und n ist, und – dass n mindesten 3 beträgt und – dass korreliert zum Sendesignal (S₅) mindestens n – 1 Basissignal-Tripel (S_{5_0_i}), (S_{5_s_i}) und (S_{5_c_i}) erzeugt werden und – dass bezogen auf den i-ten Zeitschlitz (Z_i) die zugehörigen Basissignale des i-ten Basissignal-Tripels (S_{5_0_i}), (S_{5_s_i}) und (S_{5_c_i}) im i-ten Regler (CT_i) über mindestens eine Linearform mit dem Empfängerausgangssignal (S₁) verknüpft werden und – dass das i-te Ergebnis dieser Linearform zumindest in zwei Werte eines Anfangsamplitudenwerts (S_{6_a_i}), eines Endamplitudenwert (S_{6_b_i}) oder einen Phasenlagenwerts (S_{6_φ_i}) umgewandelt wird und – dass mindestens diese zwei dieser Werte zur Erzeugung mindestens eines Kompensationssendesignals (S₃) zur Speisung mindestens eines Kompensationssenders (K₁) verwendet werden.
Abstandsmesssystem, das ein Verfahren nach Anspruch 2 durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile des Verfahrens durch eine Datenverarbeitungsanlage durchgeführt werden und/oder zumindest ein Signal ein Datum in einer Datenverarbeitungsanlage ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten zwei der Basissignale eines i-ten Basissignal-Tripels (S_{5_0_i}), (S_{5_s_i}) und (S_{5_c_i}) zueinander orthogonal bezüglich einer Verknüpfung durch die Linearform entsprechend Anspruch 1 oder Anspruch 2 sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Linearform ein Skalar-Produkt, insbesondere eine Multiplikation gefolgt von einer Integration oder integrierenden Filterung, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2, 4 oder 5 oder Messsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Abstand oder eine Relaxationszeit geschlossen wird.