DE102012218642A1

DE102012218642A1 - Method for determining position and/or movement of objects in environment of moving aid of vehicle based on acoustic signals using vehicle assistance system, involves determining carrier frequency and pulse duration from acoustic signals

Info

Publication number: DE102012218642A1
Application number: DE201210218642
Authority: DE
Inventors: Matthias Karl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-04-17

Abstract

The method involves receiving acoustic signals by electro acoustics transducers, where the acoustic signals are transmitted by the electro acoustics transducers based on a predetermined pass band region (Gs). A carrier frequency (f2) and pulse duration are determined from the transmitted acoustic signals, so that the carrier frequency and pulse duration does not overlap with frequency spectrums (S1-S3), and are provided within predetermined frequency range having predetermined pass band region within the pass band region. The acoustic signals are provided with different waveforms. Independent claims are also included for the following: (1) a device for determining a position and/or movement of objects in an environment of a moving aid of a vehicle based on acoustic signals (2) a vehicle assistance system.

Description

Bereich der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von Objekten in der Umgebung eines Bewegungshilfsmittels, insbesondere eines Fahrzeuges, anhand von mit einem vorbestimmten Durchlassbereich mittels mindestens einem Elektro-Akustik-Wandler gesendeten und mittels des mindestens einen Elektro-Akustik-Wandler und/oder mittels mindestens eines weiteren Elektro-Akustik-Wandlers empfangenen akustischen Signalen. Auch betrifft die Erfindung ein Fahrzeugassistenzsystem mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The present invention relates to a method and a corresponding device for determining the position and / or movement of objects in the vicinity of a movement aid, in particular a vehicle, using at least one electro-acoustic transducer sent with a predetermined passband and by means of at least an electro-acoustic transducer and / or received by at least one further electro-acoustic transducer acoustic signals. The invention also relates to a vehicle assistance system with the device according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Zur akustischen Erfassung des Umfeldes von Fahrzeugen werden derzeit üblicherweise pulsweise messende Ultraschallsysteme verwendet, bei denen kurze, mit Signalpulsen von 0,3 ms modulierte sinusförmige Trägersignale mit einer Frequenz von typischerweise 48 kHz ausgesendet werden und bei denen anhand der Laufzeit der Reflexe dieser Pulse an Objekten der Umgebung mittels der Schallgeschwindigkeit der Abstand zu den Objekten bestimmt wird.For the acoustic detection of the environment of vehicles usually pulse-measuring ultrasound systems are currently used, in which short, with signal pulses of 0.3 ms modulated sinusoidal carrier signals are emitted at a frequency of typically 48 kHz and in which the duration of the reflections of these pulses to objects the environment is determined by the speed of sound of the distance to the objects.

Bei Vorliegen einer Relativbewegung zwischen einer Schallquelle und/oder einem Empfänger und/oder einem optional im Ausbreitungspfad vorhandenen Reflektor verändert sich die Frequenz des empfangenen Signals im Verhältnis zu dem von der Schallquelle abgegebenen Signal infolge der entsprechenden Dopplerverschiebung.In the presence of a relative movement between a sound source and / or a receiver and / or a reflector optionally present in the propagation path, the frequency of the received signal changes in proportion to the signal output from the sound source due to the corresponding Doppler shift.

1 zeigt beispielhaft eine Sequenz von mehreren Pulsen P1, P2, P3, P4, P5 und P6 mit drei unterschiedlichen Pulsdauern T1, T2 und T3 zur Modulation eines Trägersignals, die, so wie in dem Dokument EP 2 144 069 A2 beschrieben wird, zu einem Sendepulsmuster zusammengefasst werden können. In der 1 sind auf der Ordinatenachse die Pulsstärke s und auf der Abszissenachse die Zeit t dargestellt. Das dargestellte Sendemusterbeispiel, beziehungsweise die Pulsmustercodierung, umfasst die aufeinander folgenden Pulse P1 bis P6 mit den Pulsdauern von 6 ms (T1), 0,17 ms (T2), 1 ms (T3), 0,17 ms (T2), 1 ms (T3) und 0,17 ms (T2), die jeweils durch eine Sendepause von circa 10 ms bis 15 ms getrennt sind. 1 shows by way of example a sequence of several pulses P1, P2, P3, P4, P5 and P6 with three different pulse durations T1, T2 and T3 for modulating a carrier signal, as in the document EP 2 144 069 A2 is described, can be summarized into a transmit pulse pattern. In the 1 on the ordinate axis the pulse strength s and on the abscissa axis the time t are shown. The illustrated transmission pattern example, or the pulse pattern coding, comprises the successive pulses P1 to P6 with the pulse durations of 6 ms (T1), 0.17 ms (T2), 1 ms (T3), 0.17 ms (T2), 1 ms (T3) and 0.17 ms (T2), each separated by a transmission pause of about 10 ms to 15 ms.

Die in der 1 dargestellte Pulsmustercodierung lässt sich einfach mittels bereits bewährter Technik realisieren. Je nach Pulsdauer kann dabei bevorzugt eine höhere räumliche Trennfähigkeit und eine bessere Nahmessfähigkeit durch die Verwendung kurzer Pulse erreicht werden. Auch kann dem Wunsch nach einer erhöhten Störfestigkeit/Reichweite durch die Verwendung langer Pulse und einer geeigneten angepassten Auswertetechnik Rechnung getragen werden. Mittels der in dem Dokument EP 2 144 069 A2 beschriebenen Pulsdauercodierung kann der Zeitabstand zwischen den Pulsen verringert werden, ohne dass auf eine eineindeutige Bestimmung der Pulslaufzeit verzichtet werden muss, wodurch gegenüber früheren Verfahren eine höhere Reaktionsschnelle (englisch: Updaterate) erzielt wird. Das Sendemuster kann objektszenenspezifisch auf mehrere Sender verteilt werden, wobei die Verwendung einer aus der Funkbustechnik her bekannten Raum-Zeit-Diversität, die beispielsweise in dem Dokument WO 99/22299 A2 beschrieben wird, zu einer besonders großen Redundanz und damit Störfestigkeit führt. Aus den vielen bei der Verwendung einer Pulsmustercodierung vorkommenden Zeitbeziehungen zwischen den Direktechos und den Kreuzechos lassen sich Relativbewegungen sowohl aus den durch den Dopplereffekt veränderten Pulsabständen als auch aus den Intrapulsinformationen bestimmen. The in the 1 illustrated pulse pattern coding can be easily realized by already proven technology. Depending on the pulse duration, a higher spatial separation capability and a better proximity measurement capability can preferably be achieved by using short pulses. Also, the desire for increased immunity / range by the use of long pulses and a suitable adapted evaluation technology can be taken into account. By means of in the document EP 2 144 069 A2 described pulse duration coding, the time interval between the pulses can be reduced, without having to dispense with an unambiguous determination of the pulse transit time, which compared to previous methods, a higher rapid response (English: Updaterate) is achieved. The transmission pattern can be distributed object-specific to several transmitters, wherein the use of a known from the radio bus technology ago space-time diversity, for example, in the document WO 99/22299 A2 is described, leading to a particularly large redundancy and thus immunity. From the many time relationships between the direct echoes and the cross echoes occurring when using a pulse pattern coding, relative movements can be determined both from the pulse intervals changed by the Doppler effect and from the intrapulse information.

Generell gilt, dass je länger die Sendepulsdauer ist, d.h. je größer die in dem Puls enthaltene Energie ist, desto länger die zu der Pulsdauer zugehörige und der Pulsdauer nachfolgende Echoberuhigungszeit sein sollte, wenn die Energie des Pulses mittels eines angepassten Filters maximal genutzt werden soll. Daher sind in dem sich über 90 ms erstreckenden und in der 1 beispielshaft dargestellten Sendemuster ein Puls mit einer Pulsdauer von 6 ms, zwei Pulse mit einer jeweiligen Pulsdauer von 1 ms sowie drei Pulse mit einer jeweiligen Pulsdauer von 0,17 ms enthalten. In general, the longer the transmission pulse duration, ie, the greater the energy contained in the pulse, the longer should be the corresponding to the pulse duration and the pulse duration echo cancellation time should be when the energy of the pulse is to be maximally utilized by means of a matched filter. Therefore, in which extending over 90 ms and in the 1 Example transmission pattern shown a pulse with a pulse duration of 6 ms, two pulses with a respective pulse duration of 1 ms and three pulses with a respective pulse duration of 0.17 ms included.

In der 2 ist ein typischer Amplitudenfrequenzgang Gw heute üblicher Elektro-Akustik-Wandler mit einem Durchlassbereich Ds beispielhaft dargestellt. Dabei ist die Signalamplitude A in Abhängigkeit von der entsprechenden Signalfrequenz f dargestellt. Bei einer Frequenz fc werden periodische Signale von dem Wandler am geringsten bedämpft. Diesem Punkt fc des Frequenzgangs Gw wird ein Amplitudenwert A1 von 0 dB zugeordnet. Die oberste Frequenz, bei der das Signal im Frequenzgang Gw weniger oder gerade auf einen gewissen Grenzwert A2 von beispielsweise –3 dB abgesenkt wird, wird als obere Grenzfrequenz fo und die äquivalente untere Grenzfrequenz als untere Grenzfrequenz fu bezeichnet. Der gesamte Frequenzbereich zwischen fu und fo wird Durchlassbereich Gs, der restliche Frequenzbereich wird Sperrbereich genannt.In the 2 is a typical amplitude frequency response Gw today conventional electro-acoustic transducer with a passband Ds exemplified. The signal amplitude A is shown as a function of the corresponding signal frequency f. At a frequency fc, periodic signals are attenuated least by the converter. This point fc of the frequency response Gw is assigned an amplitude value A1 of 0 dB. The uppermost frequency, at which the signal in the frequency response Gw is lowered less or even to a certain threshold A2 of, for example, -3 dB, is referred to as the upper limit frequency fo and the equivalent lower limit frequency referred to as the lower limit frequency fu. The entire frequency range between fu and fo becomes passband Gs, the remaining frequency range is called stopband.

Auch der Frequenzgang des das ausgesendete Schallsignal empfangenden Wandlers, der sich vom sendenden Wandler unterscheiden kann, ist durch einen Durchlassbereich und einen Sperrbereich gekennzeichnet.Also, the frequency response of the transmitted sound signal receiving transducer, which may differ from the transmitting transducer is characterized by a passband and a stopband.

Der Durchlassbereich des Systems bildet sich aus der Kombination der Durchlassbereiche des Empfängers und des Senders.The passband of the system is formed by combining the passbands of the receiver and the transmitter.

Heutige Systeme sind schmalbandige Systeme, bei denen sich aufgrund der mechanischen Eigenschaften, wie eine hohe mechanische Steifigkeit, der Systemdurchlassbereich aufgrund des Wandlers bei einer Mittenfrequenz von circa 48 kHz beispielsweise nur über circa 6 kHz erstreckt. In diesem Zusammenhang wird als schmalbandiges System ein System bezeichnet, für dessen Durchlassbereich die im Folgenden dargestellte Relation (1) gilt:

Today's systems are narrow-band systems in which, due to the mechanical properties such as high mechanical stiffness, the system pass-band range due to the transducer at a center frequency of about 48 kHz, for example, extends only about 6 kHz. In this context, a narrow-band system is referred to as a system for whose passband the relation (1) shown below applies:

Heutige Systeme sind so ausgelegt, dass das Signalspektrum der ausgesendeten Pulse innerhalb des Systemdurchlassbereiches liegt. In der 3 ist erneut der Frequenzgang Gw desselben Systems wie in der 2 dargestellt. Dabei sind auch hier auf der Ordinatenachse die Signalamplitude A und auf der Abszissenachse die Signalfrequenz f dargestellt. Mit Gs wird auch hier der Durchlassbereich des genannten Systems gekennzeichnet. Zusätzlich ist in der 3 auch eine bevorzugte Lage des Spektrums S1 eines breitbandigen Teils eines Sendesignals mit der Trägerfrequenz f1 in Bezug zum Systemfrequenzgang Gw und zum Systemdurchlassbereich Gs beispielhaft dargestellt.Today's systems are designed so that the signal spectrum of the emitted pulses is within the system passband. In the 3 is again the frequency response Gw the same system as in the 2 shown. Here, too, the signal amplitude A is shown on the ordinate axis and the signal frequency f on the abscissa axis. With Gs here also the passband of said system is marked. In addition, in the 3 also shows a preferred position of the spectrum S1 of a broadband part of a transmission signal with the carrier frequency f1 in relation to the system frequency response Gw and to the system transmission range Gs by way of example.

Das in der 3 dargestellte Ausfüllen des Systemdurchlassbereichs Gs mittels eines Signalpulses erreicht man beispielsweise bei häufig auftretenden symmetrischen Durchlassbereichen, deren Symmetriepunkt die Mittenfrequenz fc ist, dadurch, dass ein sinusförmiges Signal mit der Frequenz f1 = fc nur kurzzeitig eingeschaltet wird. Das damit verbundene Sendespektrum ist in der 3, wie vorhin schon erwähnt, mit S1 gekennzeichnet.That in the 3 shown filling of the system passband Gs by means of a signal pulse is achieved for example in frequently occurring symmetrical passbands whose symmetry point is the center frequency fc, characterized in that a sinusoidal signal with the frequency f1 = fc is only briefly turned on. The associated transmission spectrum is in the 3 , as already mentioned, marked with S1.

4 zeigt die Lage eines im Verhältnis zu dem in der 3 dargestellten Spektrum S1 sehr schmalen Spektrums S3 eines Teils des Sendesignals mit der Trägerfrequenz f2 = fc in Bezug zu demselben Systemfrequenzgang Gw und dem entsprechenden Systemdurchlassbereich Gs. Ein solches schmalbandiges Spektrum S3 kann beispielsweise mittels eines vergleichsweise langen pulsförmig modulierten Trägers mit der Frequenz f1 = fc erzeugt werden. 4 shows the location of a relative to that in the 3 A spectrum S1 of a very narrow spectrum S3 of a part of the transmission signal with the carrier frequency f2 = fc in relation to the same system frequency response Gw and the corresponding system transmission range Gs. Such a narrowband spectrum S3 can be generated, for example, by means of a comparatively long pulse-shaped modulated carrier with the frequency f1 = fc become.

Das in der 4 dargestellte schmalbandige Sendespektrum S3 eines Signalpulses erreicht man beispielsweise dadurch, dass ein sinusförmiges Signal mit der Frequenz f3 = fc relativ lange eingeschaltet wird. That in the 4 shown narrow-band transmission spectrum S3 of a signal pulse can be achieved, for example, that a sinusoidal signal with the frequency f3 = fc is turned on for a relatively long time.

Bekannt ist es auch, dass es im Falle einer Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger und/oder einem optional im Signalübertragungsweg enthaltenen reflektierenden Objekt zu einer als Dopplerverschiebung bekannten Änderung der Signalfrequenz kommt. 5 zeigt wieder die Lage des schmalbandigen Spektrums S3 des Teils des Sendesignals mit der Trägerfrequenz f3 = fc sowie beispielhaft auch die Lage eines um den Frequenzversatz Δf_D verschobenen und auf die Sendesignalamplitude normierten Spektrums eines entsprechenden und infolge einer Annäherung entstandenen schmalbandigen Empfangssignals R3 in Bezug zu demselben Systemfrequenzgang Gw und dem entsprechenden Systemdurchlassbereich Gs.It is also known that, in the case of a relative movement between transmitter and receiver and / or a reflective object optionally contained in the signal transmission path, there is a change in the signal frequency known as Doppler shift. 5 again shows the position of the narrow-band spectrum S3 of the part of the transmission signal with the carrier frequency f3 = fc and, by way of example, also the position of a spectrum shifted by the frequency offset Δf _D and normalized to the transmission signal amplitude of a corresponding narrow-band received signal R3 due to an approach with respect thereto System frequency response Gw and the corresponding system passage area Gs.

Das in der 5 dargestellte Empfangsspektrum R3 kann nach einer entsprechenden Übertragungszeit mittels eines beliebigen Wandlers aufgenommen worden sein, und zwar sowohl mit dem, von dem das Sendesignal ursprünglich ausgesendet wurde, oder aber mit einem anderen Wandler. Der leichteren Darstellung wegen wurde die Stärke des Empfangsspektrums, die in Realität sehr viel kleiner ist, auf die des Sendespektrums normiert. Bekannt ist, dass der Frequenzversatz Δf_D mit zunehmender Relativbewegung in Folge der Dopplerverschiebung zunimmt. Wenn sich der Sender und der entsprechenden Empfänger voneinander entfernen, ist der Wert des Frequenzversatzens Δf_D bekanntlich negativ.That in the 5 shown receive spectrum R3 may have been recorded after a corresponding transmission time by means of any transducer, both with that from which the transmission signal was originally sent, or with another transducer. For ease of illustration, the strength of the received spectrum, which in reality is much smaller, has been normalized to that of the transmission spectrum. It is known that the frequency offset Δf _{D increases} with increasing relative movement as a result of the Doppler shift. When the transmitter and the corresponding receiver move away from each other, the value of the frequency offset Δf _{D is} known to be negative.

Ein wesentlicher Performancegewinn kann erzielt werden, wenn neben dem Objektabstand die im Echosignal enthaltene Intrapulsinformation, wie beispielsweise die Informationen über die Relativbewegung, gewonnen und ausgewertet werden kann. Dies geschieht beispielsweise mittels frequenzselektiver Filter, wie das beispielsweise in früheren Patentanmeldungen der Anmelderin beschrieben wird. Die damit verbundene Filterwirkung gestattet es, den Frequenzversatz Δf_D zu bestimmen. A significant performance gain can be achieved if, in addition to the object distance, the intrapulse information contained in the echo signal, such as the information about the relative movement, can be obtained and evaluated. This is done for example by means of frequency-selective filter, as described for example in earlier patent applications of the applicant. The associated filtering effect makes it possible to determine the frequency offset Δf _D.

Nachteilig bei den vorhin beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist, dass wenn beispielsweise für alle Pulse des in der 1 dargestellten Sendetimings die gleiche Trägerfrequenz, wie zum Beispiel fc, verwendet wird, sich grundsätzlich alle möglichen Kombinationen von gesendeten und empfangenen Pulsen stören, sofern die empfangenen Pulse nicht durch Dopplereffekt stark gegeneinander verschoben wurden.A disadvantage of the previously described, known from the prior art solutions is that if, for example, for all pulses of in the 1 shown transmission timings the same carrier frequency, such as fc, is used, in principle disturb all possible combinations of transmitted and received pulses, unless the received pulses were not strongly offset by Doppler effect against each other.

Besonders kritisch sind sich annähernde Objekte, die bekanntlich mit einem positiven Frequenzversatz als Folge des Dopplereffektes erscheinen. Verwenden alle Pulse des in der 1 dargestellten Sendetimings die gleiche Trägerfrequenz fc, so steht zur Detektion der sich annähernden Objekte, die mittels von Signalen mit geringer spektraler Bandbreite, wie beispielsweise S3, detektiert werden, nur etwa die obere Hälfte des Durchlassbereichs Gs des Systems zur Verfügung. Die Detektion der sich annähernden Objekte kann auch von deutlichen Einbußen in der Echostärke und damit in der Störsicherheit/Reichweite begleitet werden.Particularly critical are approximate objects, which are known to appear with a positive frequency offset as a result of the Doppler effect. Use all the pulses of the in the 1 shown transmit timings the same carrier frequency fc, it is for detecting the approaching objects, which are detected by means of signals with low spectral bandwidth, such as S3, only about the upper half of the passband Gs of the system available. The detection of the approaching objects can also be accompanied by significant losses in the echo strength and thus in the interference / range.

In einer weiteren früheren Patentanmeldung der Anmelderin ist weiterhin eine m-äre Modulation beschrieben, die insbesondere in breitbandigen Systemen und/oder in Systemen, die breitbandig verteilt mehrere Durchlassbereiche haben, zum Einsatz kommen sollte. Bei breitbandigen Systemen unterscheiden sich die Systemeigenschaften anhand der voneinander getrennten Durchlassbereiche beziehungsweise anhand der in weitem Abstand voneinander verteilten Mittenfrequenzen. Solche Systeme unterscheiden sich beispielsweise bezüglich der Richtcharakteristik, Ausbreitungsdämpfung, Objektreflektivität, Stör-, Fremd- beziehungsweise Eigenschallsituation usw. voneinander. Dank der in einer anderen Patentanmeldung der Anmelderin beschriebenen Signalgenerierung mit großen Abständen der Mittenfrequenzen zueinander und durch die dort beschriebene Filtertechnik ist ein Parallelbetrieb in voneinander völlig unabhängigen Messkanälen auch sendeseitig möglich.In a further earlier patent application of the applicant, an m-ary modulation is described which should be used, in particular, in broadband systems and / or in systems which have a plurality of transmission regions distributed over a broadband. In the case of broadband systems, the system properties differ on the basis of the mutually separate passbands or on the basis of the center frequencies distributed at a great distance from each other. Such systems differ, for example, with respect to the directional characteristic, propagation damping, object reflectivity, interference, foreign or inherent sound situation, etc., from each other. Thanks to the signal generation described in another patent application of the Applicant with large distances between the center frequencies to each other and the filter technology described therein, a parallel operation in completely independent measuring channels and the transmission side is possible.

Wie zuvor beschrieben, können, bzw. müssen oder sollen, je nach Fall, sich die Spektren aufgrund der erforderlichen Kürze der Pulse und des beschränkten (schmalbandigen) Durchlassbereichs bei der hier beschriebenen Mehrtontechnik sogar bei Ausbleiben von Dopplerverschiebung überschneiden (beispielsweise S1 mit S3), was jedoch bei der Verwendung der oben genannten m-ärer Bandspreiztechnik nicht passiert. Dies ist auch aus der Dissertation des Erfinders bekannt, die im VDI Fortschritt-Berichte, Reihe 10 Informatik/Kommunikationstechnik, Heft-Nr. 500. 1997 , veröffentlicht worden ist.As previously described, due to the required shortness of the pulses and the narrowband passband in the multi-tone technique described herein, the spectra may or may not overlap (for example, S1 with S3) in the multi-tone technique described herein. but this does not happen when using the above-mentioned m-th band spreading technique. This is also known from the dissertation of the inventor in the VDI Progress Reports, Series 10 Computer Science / Communications Technology, issue no. 500. 1997 , has been published.

Ferner ist aus dem Dokument DE 102 25 614 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines als Abstandssensor dienenden Ultraschallwandlers bekannt, wobei Pulse mit unterschiedlichen Frequenzen schnell hintereinander ausgesendet werden, um eine eindeutige Zuordnung der Echos zu ihren Sendeimpulsen zu erhalten. Es ist weiter beschrieben, dass die aufeinanderfolgenden Ultraschallimpulse unterschiedlicher Frequenz in ungleichmäßigen Zeitabständen ausgesendet werden. Weiterhin ist aus dem Dokument DE 199 01 847 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Objekten, insbesondere als Einparkhilfe-Assistenz-Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, bekannt, wobei die empfangenen Signale eindeutig den Quellen zugeordneten werden, indem die Abstandssensoren mit einer zeitlich veränderlichen Kennung beaufschlagt werden. Zur Aufbringung der verschiedenen, zeitlich veränderlichen Kennungen wird das elektrische Signal moduliert, wobei prinzipiell alle aus der Nachrichtentechnik bekannten Modulationsarten in Frage kommen. Beschrieben sind eine Amplitudenmodulation innerhalb eines Wellenzuges, eine Amplitudenmodulation über mehrere Wellenzüge, eine Frequenzmodulation innerhalb eines Wellenzuges als auch über mehrere Wellenzüge, eine Pulslängenmodulation und eine Pulspausenmodulation. Es ist ebenfalls beschrieben, dass die genannten Modulationsarten auch kombiniert werden können.Further, from the document DE 102 25 614 A1 a method and an apparatus for operating an ultrasonic transducer serving as a distance sensor, wherein pulses having different frequencies are transmitted quickly in succession to obtain a clear assignment of the echoes to their transmission pulses. It is further described that the successive ultrasonic pulses of different frequency are transmitted at irregular intervals. Furthermore, from the document DE 199 01 847 A1 a method and a device for detecting objects, in particular as a parking assistance device in a motor vehicle, known, wherein the received signals are uniquely assigned to the sources by the distance sensors are acted upon by a variable-time identifier. To apply the different, time-varying identifiers, the electrical signal is modulated, whereby in principle all types of modulation known from communications technology come into question. Described are an amplitude modulation within a wave train, an amplitude modulation over several wave trains, a frequency modulation within a wave train as well as over several wave trains, a pulse length modulation and a pulse pause modulation. It is also described that the mentioned types of modulation can also be combined.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von Objekten in der Umgebung eines Bewegungshilfsmittels, insbesondere eines Fahrzeuges, anhand von mittels mindestens eines Elektro-Akustik-Wandlers mit einem vorbestimmten Durchlassbereich gesendeten und mittels des mindestens einen Elektro-Akustik-Wandlers und/oder mittels mindestens eines weiteren Elektro-Akustik-Wandlers empfangenen akustischen Signalen bereitgestellt. Erfindungsgemäß werden die Trägerfrequenz und die Pulsdauer von mindestens zwei der ausgesendeten akustischen Signale derartig vorbestimmt, dass sich die Frequenzspektren der mindestens zwei akustischen Signale nicht überlappen und sich jeweils innerhalb eines vorbestimmten, den Durchlassbereich umfassenden Frequenzbereichs, insbesondere innerhalb des Durchlassbereichs, befinden.According to the invention, a method is provided for determining the position and / or movement of objects in the vicinity of a movement aid, in particular a vehicle, by means of at least one electro-acoustic transducer with a predetermined passband and by means of the at least one electro-acoustic transducer and / or provided by at least one further electro-acoustic transducer received acoustic signals. According to the invention, the carrier frequency and the pulse duration of at least two of the emitted acoustic signals are predetermined such that the frequency spectrums of the at least two acoustic signals do not overlap and are each within a predetermined frequency range encompassing the passband, in particular within the passband.

Ferner wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position und/oder der Bewegung von Objekten in der Umgebung eines Bewegungshilfsmittels, insbesondere eines Fahrzeuges, anhand von mittels mindestens einem Elektro-Akustik-Wandler mit einem vorbestimmten Durchlassbereich gesendeten und mittels des mindestens einen Elektro-Akustik-Wandlers und/oder mittels mindestens eines weiteren Elektro-Akustik-Wandlers empfangenen akustischen Signale bereitgestellt. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, mindestens zwei der mittels des mindestens einen Elektro-Akustik-Wandlers mit dem vorbestimmten Durchlassbereich auszusendende akustische Signale mit einer derartig vorbestimmten Trägerfrequenz und Pulsdauer zu erzeugen, dass sich die Frequenzspektren der erzeugten akustischen Signale nicht überlappen und sich jeweils innerhalb eines vorbestimmten, den Durchlassbereich umfassenden Frequenzbereichs, insbesondere innerhalb des Durchlassbereichs, befinden.Furthermore, according to the invention, a device for determining the position and / or the movement of objects in the vicinity of a movement aid, in particular of a vehicle, is transmitted by means of at least one electroacoustic transducer having a predetermined passband and by means of the at least one electroacoustic transducer. Transducer and / or provided by at least one further electro-acoustic transducer acoustic signals. According to the invention, the device is designed to generate at least two of the at least one electro-acoustic transducer to be emitted with the predetermined passband acoustic signals having such a predetermined carrier frequency and pulse duration that the frequency spectra of the generated acoustic signals do not overlap and within each a predetermined, the passband comprehensive frequency range, in particular within the passband are.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, ein Sendemuster bereitzustellen, das Sendesignale mit schmalbandigeren Signalspektren umfasst, die sich innerhalb des Systemdurchlassbereichs oder in dessen Nähe erstrecken. Solche Sendesignale mit schmalbandigeren Spektren, die jeweils nur einen begrenzten Bereich des gesamten Systemdurchlassbereichs benötigen, können bedarfsweise im Systemdurchlassbereich beziehungsweise in dessen Nähe zeitlich parallel betrieben werden. Dabei kann durch Trennen der Spektren die gegenseitige Beeinflussung solcher Sendesignale minimiert werden. Ferner können mit einer heute üblichen Signalverarbeitungsarchitektur, mittels der insbesondere eine Intrapulsauswertung möglich ist, auch die sich mit einer hohen Relativgeschwindigkeit annähernden Objekte insbesondere aus größeren Entfernungen ohne bedeutende Einbußen erkannt werden.The dependent claims show preferred developments of the invention. By means of the method according to the invention, it is possible to provide a transmission pattern which comprises transmission signals with narrow-band signal spectra extending within or in the vicinity of the system transmission range. Such transmission signals with narrow-band spectra, which each require only a limited area of the entire system passband, can be operated in parallel in the system passage area or in its vicinity as required. In this case, by separating the spectra, the mutual influence of such transmission signals can be minimized. Furthermore, with a signal processing architecture customary today, by means of which, in particular, an intra-pulse evaluation is possible, even the objects approaching with a high relative speed can be recognized without significant losses, in particular from longer distances.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zumindest die zwei akustischen Signale mit den sich nicht überlappenden Frequenzspektren mit unterschiedlichen Pulsdauern und/oder unterschiedlichen Signalformen erzeugt, wobei mindestens zwei der ausgesendeten akustischen Signale mit den unterschiedlichen Pulsdauern und/oder Signalformen gleichzeitig und/oder hintereinander nach dem Ablauf einer Sendepause, die Null betragen kann, ausgesendet werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, at least the two acoustic signals with the non-overlapping frequency spectra with different pulse durations and / or different signal forms are generated, wherein at least two of the emitted acoustic signals with the different pulse durations and / or signal forms simultaneously and / or after one another the expiry of a transmission break, which may be zero, be sent out.

Mit anderen Worten werden erfindungsgemäß akustisch Signale zur Bestimmung von Objekten in der Umgebung von Bewegungshilfsmitteln wie Krankenfahrstühlen, Segways, Fahrräder, Elektroautos, anderen Fahrzeugen wie Autos, Busse und Lastkraftwagen (LKW) mittels mindestens eines Elektro-Akustik-Wandlers mit einem schmalbandigen Durchlassbereich ausgesendet. Dabei werden mindestens zwei Signalformen ausgesendet, deren Pulsdauer und deren von dem Puls modulierte Trägerfrequenz sich voneinander unterscheiden. Die Trägerfrequenzen der ausgesendeten Signalformen befinden sich innerhalb des Durchlassbereiches beziehungsweise in dessen unmittelbarer Nähe.In other words, according to the invention, acoustically signals for the purpose of determining objects in the vicinity of movement aids such as wheelchairs, segways, bicycles, electric cars, other vehicles such as cars, buses and trucks are emitted by means of at least one electro-acoustic transducer with a narrow-band passband. In this case, at least two signal forms are emitted whose pulse duration and their modulated by the pulse carrier frequency differ from each other. The carrier frequencies of the emitted signal forms are located within the passband or in its immediate vicinity.

Insbesondere werden von einem Sender unterschiedliche Signalformen ausgesendet, wobei die Signalformen durch Zeitabschnitte des Nichtsendens voneinander getrennt sind. Ferner werden von einem Sender mindestens zwei unterschiedliche Signalformen zumindest teilweise gleichzeitig ausgesendet. Das bedeutet, dass das Sendemuster zumindest in einem Zeitabschnitt eine Resultierende aus der Überlagerung von zumindest zwei Signalformen unterschiedlicher Trägerfrequenz umfasst.In particular, different signal forms are transmitted by a transmitter, the signal forms being separated from one another by periods of non-transmission. Furthermore, at least two different signal forms are transmitted at least partially simultaneously by a transmitter. This means that the transmission pattern comprises, at least in one time segment, a resultant of the superposition of at least two signal forms of different carrier frequency.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Dauern der Sendepausen zwischen den von dem mindestens einem Elektro-Akustik-Wandler gesendeten Signalen mit unterschiedlichen Signalformen und/oder Pulsdauern und/oder die zeitliche Reihenfolge der von dem Elektro-Akustik-Wandler für die gesendeten Signale verwendeten unterschiedlichen Signalformen variiert.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the durations of the transmission pauses between the signals transmitted by the at least one electro-acoustic converter with different signal shapes and / or pulse durations and / or the chronological order of the sent by the electro-acoustic transducer for the Signals used varied signal shapes.

Einfach ausgedrückt, es werden erfindungsgemäß insbesondere der zeitliche Abstand und/oder die zeitliche Reihenfolge der von einem Sender ausgesendeten Signalformen variiert.In simple terms, according to the invention, in particular the time interval and / or the chronological order of the signal forms emitted by a transmitter are varied.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Aussendung von akustischen Signalen mit unterschiedlichen Signalformen von mindestens zwei Elektro-Akustik-Wandlern, wobei die unterschiedlichen Signalformen in einer vordefinierten zeitlichen Beziehung zueinander stehen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the emission of acoustic signals with different waveforms of at least two electro-acoustic transducers, wherein the different waveforms are in a predefined temporal relationship to each other takes place.

Anders ausgedrückt, die von mehreren Sendern eines Systems ausgesendeten Signalformen stehen in einer insbesondere regelmäßigen Beziehung zueinander. Bei einer Ausführungsform folgen die von mehreren Sendern eines Systems ausgesandten Signalformen keiner Regelmäßigkeit. In other words, the signal forms emitted by several transmitters of a system are in a particularly regular relationship to each other. In one embodiment, the waveforms emitted by multiple transmitters of a system do not follow a regularity.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Frequenzspektrum und/oder die Signalform und/oder die Signalstärke zumindest eines mittels des mindestens einen Elektro-Akustik-Wandlers ausgesendeten akustischen Signals in Abhängigkeit von der in der Umgebung des Bewegungshilfsmittels vorhandenen Objektszene und/oder in Abhängigkeit der Stärke und/oder des Frequenzspektrums und insbesondere der zeitlichen Änderungen des Frequenzspektrums des in der Umgebung des Bewegungshilfsmittels vorhandenen momentanen Rauschens vorbestimmt.In a further particularly preferred embodiment of the invention, the frequency spectrum and / or the signal shape and / or the signal strength of at least one emitted by the at least one electro-acoustic transducer acoustic signal depending on the present in the environment of the movement aid object scene and / or in Dependent on the strength and / or the frequency spectrum and in particular the temporal changes of the frequency spectrum of existing in the environment of the movement aid instantaneous noise predetermined.

Mit anderen Worten, erfindungsgemäß werden akustische Signale aus der Umgebung des Fahrzeugs mittels mindestens eines Empfängers empfangen und ausgewertet. Dabei werden insbesondere das Sendeschema, das heißt, die verwendeten Signalformen und deren zeitliche Beziehung zueinander, abhängig von den infolge der akustischen Aussendungen empfangenen akustischen Signalen und/oder abhängig von der nicht mit den akustischen Aussendungen in Zusammenhang stehenden Stärke des momentanen Rauschens und/oder abhängig vom dem nicht mit den akustischen Aussendungen in Zusammenhang stehenden Zeit-Verhalten oder Zeit-Spektral-Verhalten von Störern variiert.In other words, according to the invention, acoustic signals from the surroundings of the vehicle are received and evaluated by means of at least one receiver. In particular, the transmission scheme, that is to say, the signal forms used and their temporal relationship to one another, depend on the acoustic signals received as a result of the acoustic emissions and / or on the strength of the instantaneous noise and / or intensity which is not related to the acoustic emissions from the time behavior or time-spectral behavior of interferers not related to the acoustic emissions.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nicht nur ein zeitliches sondern auch ein spektrales Anpassen oder Umschalten des Sendeschemas an sich verändernde Objektszenensituationen, wie beispielsweise ein Verfolgen von sich entfernenden Objekten, ermöglicht. By means of the method according to the invention not only temporal but also spectral fitting or switching of the transmission scheme to changing object scene situations, such as, for example, tracking of departing objects, is made possible.

Ferner ermöglicht die Erfindung beim Vorliegen von sich nur langsam verändernden Szenen einen sequentieller Betrieb von voneinander sehr gut trennbaren Teilsystemen (reine verteilte Pulse) oder beim Vorliegen von sich zumindest bei einem Objekt rasch verändernden Szenen einen Quasiparallelbetrieb voneinander trennbarer Teilsysteme (vollständige Pulshaufen).Furthermore, in the presence of only slowly changing scenes, the invention makes possible a sequential operation of subsystems which are very well separable from one another (pure distributed pulses) or, if there are rapidly changing scenes in at least one object, a quasi-parallel operation of subsystems which can be separated from each other (complete pulse heaps).

Auch ist es mittels der Erfindung möglich, das Sendezeitverhalten und/oder die Wahl der ausgesandten Signalformen abhängig von der momentanen Stärke des Rauschhintergrunds und/oder dem momentanen Zeit-Verhalten oder dem momentanen Spektral-Zeit-Verhalten der Störungen zu beeinflussen.It is also possible by means of the invention to influence the transmission time behavior and / or the choice of the emitted signal forms as a function of the instantaneous strength of the noise background and / or the instantaneous time behavior or the instantaneous spectral time behavior of the interference.

Ferner wird erfindungsgemäß ein Fahrzeugassistenzsystem mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellt.Furthermore, according to the invention, a vehicle assistance system with a device according to the invention is provided.

Insbesondere können nur einige Wandler des Fahrzeugassistenzsystems eines Fahrzeuges als Sender verwendet werden, wobei optional die zum Aussenden akustischer Signale verwendeten Wandler auch zum Empfangen verwendet werden können.In particular, only a few transducers of the vehicle assistance system of a vehicle can be used as transmitters, wherein optionally the transducers used for emitting acoustic signals can also be used for receiving.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Sendepulsmuster mit mehreren aufeinander folgenden Pulsen, 1 a transmission pulse pattern known from the prior art with a plurality of successive pulses,

2 ein aus dem Stand der Technik bekannten Frequenzgang eines Elektro-Akustik-Wandlers in einem Durchlassbereich, 2 a known from the prior art frequency response of an electro-acoustic transducer in a passband,

3 die Lage des Spektrum eines breitbandigen Teils eines aus dem Stand der Technik bekannten Sendesignals in Bezug zu dem in der 2 dargestellten Frequenzgang und Durchlassbereich, 3 the position of the spectrum of a broadband part of a transmission signal known from the prior art with respect to that in the 2 illustrated frequency response and passband,

4 die Lage des Spektrums eines schmalbandigen Teils eines aus dem Stand der Technik bekannten Sendesignals in Bezug zu dem in der 2 dargestellten Frequenzgang und Durchlassbereich, 4 the position of the spectrum of a narrowband part of a transmission signal known from the prior art with respect to that in the 2 illustrated frequency response and passband,

5 die Lage des Spektrums des in der 4 dargestellten schmalbandigen Teils des aus dem Stand der Technik bekannten Sendesignals und eines um einen Frequenzversatzes verschobenen Spektrums eines Empfangssignals in Bezug zu dem in der 2 dargestellten Frequenzgang und Durchlassbereich, 5 the location of the spectrum of the in the 4 shown narrow-band part of the transmission signal known from the prior art and a shifted by a frequency offset spectrum of a received signal with respect to that in the 2 illustrated frequency response and passband,

6 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Fahrzeug und auf die in seiner Umgebung vorhandenen Objekte, 6 a top view of a vehicle according to the invention and the objects present in its environment,

7 eine spektrale Beziehung der Spektren verschiedener von der Fahrzeugsensorik des erfindungsgemäßen Fahrzeuges aus der 6 ausgesendeten akustischen Signale zum Frequenzgang und zum Durchlassbereich der Fahrzeugsensorik, 7 a spectral relationship of the spectra of various of the vehicle sensor system of the vehicle according to the invention from the 6 emitted acoustic signals to the frequency response and the passband of the vehicle sensor,

8 ein erstes Zeitschema von mittels der Wandler der Fahrzeugsensorik des erfindungsgemäßen Fahrzeuges aus der 6 ausgesendeten Signalen, 8th a first time scheme of means of the converter of the vehicle sensor system of the vehicle according to the invention from the 6 emitted signals,

9 ein zweites Zeitschema von mittels der Wandler der Fahrzeugsensorik des erfindungsgemäßen Fahrzeuges aus der 6 ausgesendeten Signalen, 9 a second time scheme of means of the converter of the vehicle sensor system of the vehicle according to the invention from the 6 emitted signals,

10 ein drittes Zeitschema von mittels der Wandler der Fahrzeugsensorik des erfindungsgemäßen Fahrzeuges aus der 6 ausgesendeten Signalen, und 10 a third time scheme of means of the converter of the vehicle sensor system of the vehicle according to the invention from the 6 emitted signals, and

11 ein viertes Zeitschema von mittels der Wandler der Fahrzeugsensorik des erfindungsgemäßen Fahrzeuges aus der 6 ausgesendeten Signalen. 11 a fourth timing diagram by means of the converter of the vehicle sensor system of the vehicle according to the invention from the 6 emitted signals.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der 6 ist eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 und auf die in seiner Umgebung vorhandenen Objekte 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 und 110 dargestellt.In the 6 is a plan view of a vehicle according to the invention 10 and to the objects present in its environment 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 90 . 100 and 110 shown.

Die Fahrzeugsensorik des Fahrzeuges 10 umfasst für eine zu überwachende Fahrtrichtung beispielsweise 6 entlang der Fahrzeugkontur verteilte Wandler (nicht dargestellt). In der 6 sind auch die trichterförmigen Richtcharakteristiken 21, 22, 23, 24, 25 und 26 der sechs Sensoren (Wandler) dargestellt.The vehicle sensor system of the vehicle 10 includes for a direction to be monitored, for example 6 Transducers (not shown) distributed along the vehicle contour. In the 6 are also the funnel-shaped directional characteristics 21 . 22 . 23 . 24 . 25 and 26 of the six sensors (transducers) shown.

Das Fahrzeug 10 soll technisch in der Lage sein, ermitteln zu können, ob der Fahrer in die Kreuzung einfahren darf. Dazu sollen Objekte 30, ..., 110 wie Bordsteinkante, buschartigen Bewuchs, Fahrradfahrer, benachbart stehender und sich langsam und schnell annähernder Verkehr sowie Fußgänger anhand ihrer Reflektionen bezüglich ihrer räumlichen Position und optional bezüglich ihrer Bewegung möglichst zuverlässig bestimmt werden können.The vehicle 10 should technically be able to determine if the driver is allowed to enter the intersection. These are objects 30 , ..., 110 such as curb, bushy growth, cyclists, adjacent and slow and fast approaching traffic and pedestrians can be determined as reliably as possible based on their reflections regarding their spatial position and optionally with respect to their movement.

Der Systemdurchlassbereich der Fahrzeugsensorik hat in der Ausführungsform eine Bandbreite von 6 kHz um eine Mittenfrequenz von 48 kHz. Die von der Fahrzeugsensorik ausgesendeten Signale werden beispielhaft aus drei Signalformen s1, s2, s3 und Sendepausen zusammengesetzt. Die Signalformen s1, s2, s3 schwingen jeweils harmonisch mit den jeweiligen Frequenzen f1, f2, f3 während den jeweiligen Pulsdauern T1, T2, T3 mit T1 < T2 < T3. Beispielsweise beträgt die erste Pulsdauer T1 6 ms, die zweite Pulsdauer T2 36 ms und die dritte Pulsdauer T3 6 ms. Einschwingvorgänge realer bandbegrenzter Wandler werden in der Darstellung der leichten Anschaulichkeit halber vernachlässigt. The system passband of the vehicle sensor system in the embodiment has a bandwidth of 6 kHz around a center frequency of 48 kHz. The signals emitted by the vehicle sensor system are composed, for example, of three signal forms s1, s2, s3 and transmission pauses. The signal forms s1, s2, s3 each oscillate harmonically with the respective frequencies f1, f2, f3 during the respective pulse durations T1, T2, T3 with T1 <T2 <T3. For example, the first pulse duration T1 is 6 ms, the second pulse duration T2 36 ms and the third pulse duration T3 6 ms. Transient effects of real band-limited transducers are neglected in the representation of the ease of clarity half.

7 zeigt die spektrale Beziehung der Spektren S1, S2, S3 drei verschiedener von der Fahrzeugsensorik des erfindungsgemäßen Fahrzeuges aus der 6 ausgesendeter akustischer Signale zum Frequenzgang Gw und zum Durchlassbereich Gs der Fahrzeugsensorik mit einer Mittenfrequenz fc. 7 shows the spectral relationship of the spectra S1, S2, S3 three different from the vehicle sensor system of the vehicle according to the invention from the 6 emitted acoustic signals to the frequency response Gw and the passband Gs of the vehicle sensor with a center frequency fc.

In der 7 ist eine bevorzugte Lage der Frequenzen f1, f2, f3 der drei Signalformen s1, s2, s3 bezüglich der Mittenfrequenz fc sowie der Verlauf der Spektren S1, S2, S3 der drei Signalformen s1, s2, s3 dargestellt.In the 7 is a preferred position of the frequencies f1, f2, f3 of the three waveforms s1, s2, s3 with respect to the center frequency fc and the course of the spectra S1, S2, S3 of the three waveforms s1, s2, s3 shown.

Im dargestellten Fall füllt das Spektrum S1 der ersten Signalform s1 den gesamten Durchlassbereich Gs. Das Sendespektrum S2 beziehungsweise S3 liegt im Wesentlichen oberhalb beziehungsweise unterhalb von fc. Dabei gilt f3 < f1 < f2. Der erfindungsgemäße Grundgedanke ist gewahrt, wenn die verwendeten Signalformen sich zumindest bezüglich einer Frequenz unterscheiden, das heißt, wenn für die Frequenzen f1, f2 und f3 beispielsweise f3 = f1 < f2 oder f3 < f1 = f2 gilt. Andere Verhältnisse zwischen den Frequenzen f1, f2, f3 und fc sind nicht ausgeschlossen.In the illustrated case, the spectrum S1 of the first signal form s1 fills the entire passband Gs. The transmit spectrum S2 or S3 lies substantially above or below fc. Where f3 <f1 <f2. The basic idea according to the invention is observed if the signal forms used differ at least with regard to one frequency, that is to say if, for example, f3 = f1 <f2 or f3 <f1 = f2 applies for the frequencies f1, f2 and f3. Other relationships between the frequencies f1, f2, f3 and fc are not excluded.

Mittels angepasster Filter, das heißt, mittels solcher Filter, deren Ausgangssignale nur dann ihr Maximum erreichen, wenn die Signale eine vergleichbare Amplitude sowohl bezüglich der Pulsdauer T1, T2, T3 als auch bezüglich der Signalfrequenz f1, f2, f3 aufweisen, können Empfangssignale infolge des in der 7 gezeigten Spektrums gut analysiert werden.By means of matched filters, that is, by means of such filters whose output signals only reach their maximum when the signals have a comparable amplitude both with respect to the pulse duration T1, T2, T3 and with respect to the signal frequency f1, f2, f3, receive signals due to in the 7 be well analyzed.

Der Übersichtlichkeit halber wird auf die notwendigen Aufwendungen, die bei optimalem Empfang bei nicht vermeidbaren Ein- und/oder Ausschwingvorgängen notwendig sind, hier nicht detailliert eingegangen, da sie dem Fachmann bekannt sind beziehungsweise bei Hinnahme von Trennschärfe in Kauf genommen werden können, ohne dem Grundgedanken der Erfindung zu schaden. For the sake of clarity, the necessary expenditures, which are necessary for optimum reception with unavoidable input and / or decay processes, are not dealt with here in detail, since they are known to the person skilled in the art or can be accepted when accepting selectivity, without the basic idea to harm the invention.

Im Folgenden werden einige bevorzugte Sendesignale, die aus den vorhin beispielhaft genannten Signalformen s1, s2, s3 synthetisiert werden, für die Wandler WA, WB, WC, WD, WE und WF des in der 6 dargestellten Fahrzeuges verwendet.In the following, some preferred transmission signals, which are synthesized from the above-mentioned signal forms s1, s2, s3, for the transducers WA, WB, WC, WD, WE and WF of the in 6 used vehicle shown.

In der 8 ist ein erstes Zeitschema von mittels der Wandler WA, ..., WF der Fahrzeugsensorik des erfindungsgemäßen Fahrzeuges aus der 6 ausgesendeten Signalen dargestellt. In der 8 sind auf der Ordinate die Signalstärke s und auf der Abszissenachse die Zeit t dargestellt.In the 8th is a first time diagram of means of the converter WA, ..., WF of the vehicle sensor system of the vehicle according to the invention from the 6 emitted signals. In the 8th the signal strength s is shown on the ordinate and the time t on the abscissa axis.

Bei dem in der 7 dargestellten ersten Zeitschema senden die räumlich verteilten Wandler WE, ..., WF regelmäßig in einem zeitlichen Abstand von circa 40 ms jeweils nur eine der möglichen Signalformen s1, s2, s3 aus. Das bedeutet, dass die drei möglichen Signalformen s1, s2, s3 von jedem Wandler WA, ..., WF zeitlich voneinander getrennt ausgesendet werden. Im dargestellten Fall beginnen alle Sendepulse etwa gleichzeitig bei 0 ms, 40 ms und 80 ms. Alternativ können sie auch gleichzeitig enden oder eine beliebige andere Beziehung, auch eine rein zufällig erscheinende Beziehungen, zueinander einnehmen.In the in the 7 The spatially distributed transducers WE,..., WF regularly transmit only one of the possible signal forms s1, s2, s3 at a time interval of approximately 40 ms. This means that the three possible signal forms s1, s2, s3 of each converter WA,..., WF are transmitted separately in time. In the case shown, all transmission pulses start approximately simultaneously at 0 ms, 40 ms and 80 ms. Alternatively, they may end at the same time or take any other relationship, even a seemingly random relationship, to each other.

Eine Änderung des Sendezeitschemas ist insbesondere bei bekannter statischer Objektsituation sinnvoll um beispielsweise den Rand des Beobachtungsfeldes auf neu eindringende Objekte rasch zu erkennen und um gleichzeitig die im Beobachtungsfeld befindlichen Objekte auf Veränderung zu prüfen und/oder um die im Beobachtungsfeld befindlichen Objekte gründlicher, wie durch eine häufigere Verwendung einer Signalform, wie beispielsweise s1, zu analysieren. A change in the airtime scheme is useful, in particular in the case of a known static object situation, for example, to quickly recognize the edge of the observation field for newly penetrating objects and, at the same time, to check the objects in the observation field for changes and / or for the objects located in the observation field more thoroughly, such as by a analyze more frequent use of a waveform, such as s1.

Erkennt der Empfänger eine geringe Rauschleistungsdichte zumindest bei einem Teil des Durchlassbereichs, so macht es Sinn, die zeitlichen Abstände zwischen den Pulsen zur Erzielung einer höheren Reichweite zu verlängern und umgekehrt.If the receiver detects a low noise power density at least in part of the passband, it makes sense to extend the time intervals between the pulses to achieve a longer range and vice versa.

Herrscht beispielsweise eine stärkere Störung in einem Teil des Durchlassbereichs, so sollten dort bevorzugt keine Signalpulse empfangen werden, was bei gleichzeitigem Vorliegen einer Dopplerverschiebung eine entsprechende Wahl eines dieser Regel gerechten Trägersignals erfordert.If, for example, there is a stronger disturbance in a part of the passband, then preferably no signal pulses should be received there, which, in the presence of a Doppler shift at the same time, requires a corresponding selection of a carrier signal that complies with this rule.

Bei hoher Luftfeuchtigkeit beziehungsweise bei Vorliegen eines Klimas, das zu hohen Schallbedämpfungen führt, wie beispielsweise Schneefall, macht es Sinn, die Häufigkeit des Sendens von Schallpulsen zu erhöhen und/oder bevorzugt Pulse längerer Dauer zu verwenden und umgekehrt. Da die Bandbreiten der den Signalformen s2 und s3 zugeordneten Signalspektren S2 und S3 wesentlich schmaler als die Bandbreite (fo–fu) des Durchlassbereichs Gs sind, können die Trägerfrequenzen f2, f3 zeitlich aufeinander folgender Pulse unterschiedlicher und/oder gleicher Wandler in einem weiten Bereich variieren, ohne dass die entsprechenden Spektren den Durchlassbereich Gs verlassen beziehungsweise weit außerhalb liegen. Wenn bevorzugt Objekte detektiert werden sollen, die sich aus weiter Entfernung rasch annähern, so sollte unter Berücksichtigung des Dopplereffekts die Trägerfrequenz eher kleiner als fc sein, da die Frequenz des Echos bei Annäherung höher liegt, als die des ausgesendeten Trägers, damit das Spektrum des Echos noch im Durchlassbereich Gs liegt.At high humidity or in the presence of a climate that leads to high sound attenuation, such as snowfall, it makes sense to increase the frequency of transmission of sound pulses and / or preferably to use pulses of longer duration and vice versa. Since the bandwidths of the signal spectra S2 and S3 associated with the signal forms s2 and s3 are substantially narrower than the bandwidth (fo-fu) of the passband Gs, the carrier frequencies f2, f3 of successive pulses of different and / or identical transducers can vary within a wide range without the corresponding spectra leaving the passband Gs or lying far outside. If it is preferable to detect objects approaching rapidly from far away, considering the Doppler effect, the carrier frequency should be less than fc, since the frequency of the echo on approach is higher than that of the transmitted carrier, hence the spectrum of the echo is still in the passband Gs.

Die geringeren Bandbreiten der den Signalformen s2 und s3 zugeordneten Signalspektren S2 und S3 gegenüber der Bandbreite (fo–fu) des Durchlassbereichs Gs können jedoch auch zur besseren Trennung mittels spektraler Filterung von gleichzeitig ausgesendeten Pulsen genutzt werden. Bei geeigneter Systemauslegung sind beispielsweise die in der 8 gezeigten Spektren theoretisch zu 100% trennbar. Dies gilt sowohl für Pulse, die beispielsweise mittels einer Überlagerung über ein und den gleichen Wandler gleichzeitig ausgesandt wurden, wie für Pulse, die mittels unterschiedlicher Wandler gleichzeitig ausgesandt wurden.However, the smaller bandwidths of the signal spectra S2 and S3 associated with the signal forms s2 and s3 compared to the bandwidth (fo-fu) of the passband Gs can also be used for better separation by means of spectral filtering of simultaneously emitted pulses. With a suitable system design, for example, in the 8th theoretically 100% separable spectra. This applies both to pulses which were emitted simultaneously, for example by means of an overlay on one and the same transducer, as for pulses which were emitted simultaneously by means of different transducers.

Infolge des Dopplereffektes und infolge von Signalveränderungen durch Reflexion an mehreren, laufzeitmäßig eng benachbarten Reflexpunkten entstehen Veränderungen am Echo, sodass die Spektren nicht mehr so einfach zuzuordnen sind.As a result of the Doppler effect and as a result of signal changes due to reflection at several, closely spaced reflex points, changes occur in the echo, so that the spectra are no longer so easy to assign.

Die zeitgleiche Überlagerung von Pulsen auf einem Wandler erfordert Signalpeaks im Signalverlauf des Wandlers, die in der Praxis ein Wandler selten leisten kann, es sei denn, der Wandler wird nicht amplitudenmaximal betrieben. In der Praxis werden daher bevorzugt die von einem Wandler ausgesendeten Pulse eines Wandlers zeitlich nacheinander, wie nachfolgend beschrieben, angeordnet.The simultaneous superimposition of pulses on a transducer requires signal peaks in the waveform of the transducer, which can rarely afford a converter in practice, unless the transducer is not operated amplitude maximum. In practice, therefore, preferably the pulses of a transducer emitted by a transducer are arranged successively in time, as described below.

Auch Zeitverläufe, in denen nicht immer von jedem sendefähigen Wandler gesendet wird, sind denkbar, aber nicht extra dargestellt. Beispielsweise könnte das in der nachfolgenden 9 dargestellte zweite Zeitschema als Erweiterung des in der 8 dargestellten ersten Zeitschemas angesehen werden, bei der die kurzzeitige Signalform s1 häufiger gesendet wird. Also, time histories in which is not always sent by each transceiver, are conceivable, but not shown separately. For example, in the following 9 illustrated second timing scheme as an extension of in the 8th can be viewed in the illustrated first timing schemes, in which the short-term waveform s1 is sent more frequently.

Insbesondere vor dem Hintergrund der in der 8 dargestellten Bandbelegung können mit manchen Filterarchitekturen bei einer gewissen Dopplerverschiebung zwar Spektralverschiebungen des schmalen Especially against the background of in the 8th With some filter architectures, the band allocation shown can, with a certain Doppler shift, reduce spectral shifts of the narrower band

Signalspektrums S2 beziehungsweise des noch schmäleren Signalspektrums S3, jedoch kaum solche des breiten Signalspektrums S1 erkannt werden, weil eine Dopplerverschiebung von beispielsweise 1 kHz in der Breite von S1 untergeht. Um auch mittels des Signalspektrums S1 eine Relativbewegung anhand der Verschiebung der Echolaufzeiten detektieren zu können, eignet sich das in der 9 gezeigte zweite Sendezeitschema.Signal spectrum S2 and the even narrower signal spectrum S3, but hardly those of the broad signal spectrum S1 are detected because a Doppler shift of, for example, 1 kHz in the width of S1 goes down. In order to be able to detect a relative movement by means of the signal spectrum S1 on the basis of the displacement of the echo propagation times, this is suitable in the US Pat 9 shown second transmission timing scheme.

Ferner kann die in der 9 dargestellte zweite Zeitschema auch dahingehend abgewandelt werden, dass auf die Signalform s2 gänzlich verzichtet wird und/oder die Abstände zwischen den Pulsen verringert werden und/oder die Trägerfrequenzen der Signalformen s3 sich wandlerspezifisch voneinander teilweise unterscheiden. Furthermore, in the 9 shown second time scheme are also modified so that the signal form s2 is completely omitted and / or the distances between the pulses are reduced and / or the carrier frequencies of the waveforms s3 differ converter-specific from each other partially.

Ferner kann das zweite Zeitschema auch dahingehend abgewandelt werden, dass die Sendepausen und/oder die Pulsdauern abhängig von den Objektszenen und/oder vom momentanen Rauschgrund und/oder vom momentanen Störgrund variiert werden.Furthermore, the second time scheme can also be modified in such a way that the transmission pauses and / or the pulse durations are varied depending on the object scenes and / or on the current noise floor and / or on the momentary noise floor.

10 zeigt beispielhaft ein drittes Zeitschema von Sendesignalen der Wandler WA, ..,WF, die die Signalformen s1, s2 und s3 verwenden, wobei wandlerspezifisch teilweise unterschiedliche und aufeinander abgestimmte Frequenzen f2A, f2B, f2C, f2D, f2E, f2F zu verwenden sind. Bei dem in der 10 dargestellten dritten Zeitschema kann neben der völligen trägerfrequenzmäßigen Trennung auch eine hinreichende räumliche Trennung der Messbereiche der Wandler WA, ...,.WF vorliegen. Beispielsweise können Relationen wie f3A = f3D, f3B = f3E, f3C = f3F und f2A = f2B, f2C = f2D, f2E = f2F gelten. Dadurch wird auf einer geeigneten Weise eine laufzeitmäßige, räumliche und spektrale Trennung für normale Szenen und eine relativ hohe Reaktionsschnelle (Updaterate) erreicht. 10 shows by way of example a third time scheme of transmission signals of the transducers WA, .., WF, which use the signal forms s1, s2 and s3, wherein converter specific partially different and matched frequencies f2A, f2B, f2C, f2D, f2E, f2F are to be used. In the in the 10 shown third timing scheme in addition to the complete carrier frequency separation also a sufficient spatial separation of the measuring ranges of the converter WA, ..., WF present. For example, relations such as f3A = f3D, f3B = f3E, f3C = f3F and f2A = f2B, f2C = f2D, f2E = f2F may apply. This achieves, in a suitable manner, a time-domain, spatial and spectral separation for normal scenes and a relatively high response rate (update rate).

In der 11 wird beispielhaft ein viertes Zeitschema von Sendesignalen der Wandler WA, ..., WF dargestellt, die die Signalformen s1, s2 und s3 verwenden, wobei die drei Signalformen zeitlich eng zu zwei unterschiedlichen Pulshaufen PH1 und PH2 zusammengefasst wurden. Für den ersten Pulshaufen PH1 wurden die drei Signalformen in der Reihenfolge s3, s2 und S1 zusammengefasst, für den zweiten Pulshaufen PH2 wurden die drei Signalformen in umgekehrter Reihenfolge s1, s2 und s3 zusammengefasst. Ab 120 ms bis 240 ms wiederholt sich das vierte Zeitschema von 0 ms bis 120 ms, jedoch – wie angedeutet – mit umgekehrter Reihenfolge innerhalb der Pulshaufen.In the 11 By way of example, a fourth time diagram of transmission signals of the transducers WA,..., WF is shown, which use the signal forms s1, s2 and s3, wherein the three signal forms were closely combined in time into two different pulse trains PH1 and PH2. For the first pulse heap PH1, the three signal forms were combined in the order s3, s2 and S1, for the second pulse heap PH2 the three signal forms were combined in the reverse order s1, s2 and s3. From 120 ms to 240 ms, the fourth time scheme repeats from 0 ms to 120 ms, but - as indicated - with the reverse order within the pulse heaps.

Bei dem in der 11 dargestellten vierten Zeitschema ist eine gute zeitliche Trennung der Pulshaufen PH1, PH2 möglich. Dank der unterschiedlichen Reihenfolge der Signalformen s1, s2, s3 innerhalb der Pulshaufen PH1, PH2 ist eine klare Zuordnung auch anhand der Signalformreihenfolge möglich. Des Weiteren erhöht sich die Trennbarkeit weiterhin, wenn sich die annähernd zeitgleich von einem Wandler ausgesandten Pulsformen bezüglich der entsprechenden Trägerfrequenzen f2 und f3 gut unterscheiden und/oder, wenn die räumliche Überdeckung der durch die sendenden Wandler definierten Messbereiche infolge der räumlich verteilten Anordnung der Wandler um das Fahrzeug gering ist.In the in the 11 shown fourth timing scheme is a good time separation of the pulse heaps PH1, PH2 possible. Thanks to the different order of the signal forms s1, s2, s3 within the pulse heaps PH1, PH2, a clear assignment is also possible on the basis of the waveform order. Furthermore, the separability continues to increase if the pulse shapes emitted at approximately the same time by a transducer differ well with respect to the corresponding carrier frequencies f2 and f3 and / or if the spatial coverage of the measuring ranges defined by the transmitting transducers is due to the spatially distributed arrangement of the transducers the vehicle is low.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2144069 A2 [0004, 0005]
WO 99/22299 A2 [0005]
DE 10225614 A1 [0022]
DE 19901847 A1 [0022]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

VDI Progress Reports, Series 10 Computer Science / Communications Technology, issue no. 500. 1997 [0021]

Claims

Method for determining the position and / or movement of objects ( 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 90 . 100 . 110 ) in the vicinity of a movement aid, in particular a vehicle ( 10 ), by means of with a predetermined passband (Gs) by means of at least one electro-acoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) sent and by means of the at least one electro-acoustic transducer and / or at least one further electro Acoustic converter (WA, WB, WC, WD, WE, WF) received acoustic signals, characterized in that the carrier frequency (f2, f3) and the pulse duration (T2, T3) of at least two of the emitted acoustic signals (s2, s3) are predetermined in such a way that the frequency spectra (S2, S3) of the at least two acoustic signals (s2, s3) do not overlap each other within a predetermined frequency range encompassing the passband (Gs), in particular within the passband (Gs), are located.

A method according to claim 1, characterized in that at least the at least two acoustic signals (s2, s3) with the non-overlapping frequency spectra (S2, S3) with different pulse durations (T2, T3) and / or different signal forms (s2, s3) generated be so that at least two of the emitted acoustic signals (s2, s3) with different pulse durations (T2, T3) and / or different waveforms (s2, s3) simultaneously and / or consecutively after the expiry of a transmission break, whose duration may be zero in particular to be sent out.

Method according to Claim 2, characterized in that the duration of the transmission pauses between the signals transmitted by the at least one electroacoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) and having different signal forms (s1, s2, s3) and or pulse durations (T1, T2, T3) and / or the chronological order of the different signal forms (s1, s2, s3) used by the electro-acoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) for the transmitted signals ) is varied.

Method according to one of claims 2 to 3, characterized in that when the emission of acoustic signals with different signal forms (s1, s2, s3) by means of at least two electro-acoustic transducers (WA, WB, WC, WD, WE, WF ), which are in a predefined temporal relationship to each other for the emitted acoustic signals from the two electro-acoustic transducers (WA, WB, WC, WD, WE, WF) different signal forms (s1, s2, s3).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency spectrum (S1, S2, S3) and / or the signal form (s1, s2, s3) and / or the signal strength of at least one by means of the at least one electro-acoustic transducer (WA , WB, WC, WD, WE, WF) as a function of the object scene present in the environment of the movement aid and / or in dependence on the strength and / or frequency spectrum and in particular the temporal changes of the frequency spectrum of the Environment of the motor tool existing instantaneous noise is predetermined.

Device for determining the position and / or movement of objects ( 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 90 . 100 . 110 ) in the vicinity of a movement aid, in particular a vehicle ( 10 ), by means of with a predetermined passband (Gs) by means of at least one electro-acoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) sent and by means of the at least one electro-acoustic transducer and / or by means of at least one other Electro-acoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) received acoustic signals, characterized in that the device is adapted to at least two of the at least one electro-acoustic transducer (WA, WB, WC , WD, WE, WF) with the predetermined passband (Gs) to emit acoustic signals having such a predetermined carrier frequency (f2, f3) and pulse duration (T2, T3) that the frequency spectra (S2, S3) of the generated acoustic signals do not overlap each other and each within a predetermined, the passband (Gs) comprising frequency range, in particular within the passband (Gs), are.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the device is further adapted to at least the acoustic signals with the non-overlapping frequency spectra (S2, S3) with different pulse durations (T2, T3) and / or different signal forms (S2, S3) generate and at least two of the generated acoustic signals with different pulse durations (T2, T3) and / or waveforms (s2, s3) simultaneously and / or consecutively after the expiry of a transmission break, the duration of which may be zero, by means of at least one electro-acoustics Converter (WA, WB, WC, WD, WE, WF).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the device is further adapted to the duration of the transmission pauses between the signals to be transmitted by means of the at least one electro-acoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) with different signal forms ( s1, s2, s3) and / or pulse durations (T1, T2, T3) and / or the chronological order of the acoustic signals to be transmitted by means of the at least one electroacoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) Signals used to vary different signal forms (s1, s2, s3).

Device according to one of claims 7 to 8, characterized in that the device is further adapted to the to be emitted by means of at least two electro-acoustic transducers (WA, WB, WC, WD, WE, WF) acoustic signals with different signal shapes ( s1, s2, s3) such that the waveforms (s1, s2, s3) of the signals to be transmitted by the two electro-acoustic converters (WA, WB, WC, WD, WE, WF) are in a predefined temporal relationship to each other stand.

Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the device is further adapted to at least one by means of the at least one electro-acoustic transducer (WA, WB, WC, WD, WE, WF) to be emitted acoustic signal having a frequency spectrum (S1, S2, S3) and / or a signal shape (s1, s2, s3) and / or a signal strength which depends on the object scene present in the surroundings of the movement aid and / or in dependence on the intensity and / or the frequency spectrum and in particular the temporal changes of the frequency spectrum of the instantaneous noise present in the environment of the movement aid is / are intended to be generated.

Vehicle assistance system with a device according to one of claims 6 to 10.