-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Sensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, auf der einen und einer Steuer- bzw. Auswertevorrichtung auf der anderen Seite. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Sensor, der eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen.
-
Stand der Technik
-
Sensoren, insbesondere Ultraschallsensoren, sind bereits Stand der Technik. Ferner sind Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen einem Ultraschallsensor auf der einen und einem Steuergerät auf der anderen Seite aus dem Stand der Technik bekannt. Z.B. wird in der Patentschrift
DE 10 2011 121 463 A1 ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem Sensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, und einem Steuergerät offenbart, bei welchem Daten übertragen werden, indem die Amplitude einer an der Datenleitung anliegenden elektrischen Spannung von einem Referenzwert auf einen von dem Referenzwert verschiedenen Amplitudenwert eingestellt wird.
-
Ultraschallbasierte Messsysteme werden eingesetzt, um eine Distanz zu einem vor einem Sensor befindlichen Objekt zu messen. Die eingesetzten Sensoren basieren auf einem Puls/Echo-Verfahren. In diesem Betrieb sendet der Sensor einen Ultraschallpuls aus und misst die durch ein Objekt hervorgerufene Reflexion des Ultraschallpulses (Echo). Der Abstand zwischen Sensor und Objekt errechnet sich dann über die gemessene Echolaufzeit und die Schallgeschwindigkeit.
-
Moderne Ultraschallsensoren der wandeln das empfangene Echosignal im Sensor durch einen Analog-Digital-Wandler (im Folgenden auch als A/D-Wandler bezeichnet) in die digitale Domain und verarbeiten die Empfangssignale durch entsprechende Signalverarbeitungsvorrichtungen. Die Echoinformationen werden dann digital zu einer elektronischen Steuereinheit (ECU) übertragen. Die Übertragung dieser Daten gemäß dem Stand der Technik erfolgt in einem festgelegten dedizierten Kommunikationsfenster entweder
- a) nach dem letzten Messzyklus oder
- b) während des nächsten Messzyklus.
-
Die Variante a) bedeutet eine zusätzliche Pause im Messbetrieb und führt zu einer geringeren Update-Rate des Umfelds, was zu einer Verminderung der Messdynamik des Systems führt. Generell ist daher die Variante b) zu bevorzugen. Diese ist allerdings dann kritisch, wenn die Datenübertragung während des Messbetriebs zu Störungen im Empfangskanal führt.
-
In Ultraschallsensoren der Generation 6 wurde anstelle einer spannungsmodulierten Datenübertragung eine strommodulierte Datenübertragung entwickelt. Dadurch werden die auftretenden Störungen verringert, so dass davon ausgegangen wird, dass eine Datenübertragung während des Messbetriebs grundsätzlich möglich ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es wird ein Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Sensor, insbesondere einem Ultraschallsensor, auf der einen und einer elektronischen Steuer- bzw. Auswerteeinrichtung (im Folgenden auch als ECU bezeichnet) auf der anderen Seite offenbart, bei dem von dem Sensor erzeugte Echoinformationen in einem Kommunikationsfenster von dem Sensor zu der ECU übertragen werden. Dabei variiert der Sensor das Kommunikationsfenster autark.
-
Ferner wird ein Sensor offenbart, der eingerichtet ist, ein solches Verfahren auszuführen.
-
Somit werden durch die Erfindung durch die Datenübertragung während eines Messbetriebs möglicherweise hervorgerufenen Störungen im Empfangskanal minimiert, so dass diese keinen oder nur einen geringen Einfluss auf die Qualität der auszuwertenden Echoinformationen haben. Erfindungsgemäß kann so verhindert werden, dass diese Störungen zum einen fälschlicherweise als Objektechos interpretiert werden (sogenannte „false positives“), und zum anderen echte Objektechos maskieren (sogenannte „false negatives“).
-
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kommunikationsfenster von einem Messzyklus zu einem nächsten Messzyklus variiert.
-
Die Variation des Kommunikationsfensters erfolgt bevorzugt stochastisch oder gemäß einer vorgegebenen Sequenz.
-
Bevorzugt liegt das Kommunikationsfenster innerhalb eines Messfensters eines folgenden Messzyklus.
-
Ein Bereich der Variation des Kommunikationsfensters ist bevorzugt parametrisch veränderbar, woraus sich der Vorteil ergibt, dass die Datenübertragung von dem Sensor zu der ECU an veränderte äußere Bedingungen anpassen lässt.
-
Das Kommunikationsfenster wird von dem Sensor vorzugsweise variiert, indem Startzeitpunkte des Kommunikationsfensters von dem Sensor variiert werden.
-
Ferner ist vorzugsweise die Variation der Startzeitpunkte des Kommunikationsfensters größer als eine Variation von Fangfenstern in oberen SW-Filterschichten der ECU, wobei sich die Variation auf Startzeitpunkte und/oder Längen bezieht. Die Fangfenster der oberen SW-Filterschichten werden üblicherweise nur mit der Fahrgeschwindigkeit variiert, d.h. sie sind bei höheren Geschwindigkeiten größer als bei niedrigeren Geschwindigkeiten. Hierbei dient ein Fangfenster dazu, dass ein aufgetretenes Echo ein zuvor gemessenes Echo des Sensors bestätigen kann, wenn die Differenz der Echoabstände innerhalb des Fangfensters liegt. Bevorzugt werden für bestimmte Signalverarbeitungsfunktionen in den oberen SW-Schichten nur bestätigte Echos weiter verarbeitet, beispielsweise für eine Trilateration.
-
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Einfluss von Störungen im Empfangskanal durch die beschriebene Art der Variation des Kommunikationsfensters eliminiert werden kann. Somit können Fälle verhindert werden, in denen Störungen als falsche Objektechos erkannt werden oder in denen Störungen echte Objektechos maskieren.
-
Ferner ist in bevorzugten Ausführungsformen der Sensor ein Ultraschallsensor, der eingerichtet ist, das offenbarte Verfahren auszuführen. Weiter kann der Sensor z.B. ein elektromagnetischer Sensor, ein kapazitiver Sensor oder ein anderer Sensor sein, der ebenso wie der Ultraschallsensor das Problem aufweist, dass eine Datenübertragung von dem Sensor zu einer Steuervorrichtung ein Messergebnis des Sensors beeinflussen kann.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine beispielhafte schematische Darstellung eines Ultraschallsensors;
-
2 beispielhafte zeitliche Verläufe von Messzyklen inklusive Kommunikationsfenster gemäß dem Stand der Technik;
-
3 beispielhafte zeitliche Verläufe von Messzyklen inklusive Kommunikationsfenster gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ultraschallsensors 100. Der Ultraschallsensor 100 weist einen Ultraschallpulssender 110, einen Echoempfänger 120, einen A/D-Wandler 130 und eine digitale Signalverarbeitungsvorrichtung 140 auf. Der Ultraschallpulssender 110 sendet einen Ultraschallpuls 115 aus, und der Echoempfänger 120 empfängt durch ein Objekt hervorgerufene Reflexionen 125 des Ultraschallpulses (Echos). Ein Ausgang des Echoempfängers 120 und gegebenenfalls des Ultraschallpulssenders 110 sind mit einem Eingang des A/D-Wandlers 130 verbunden, so dass der A/D-Wandler 130 das empfangene Echosignal und gegebenenfalls benötigte Signale von dem Ultraschallpulssender 110 in den digitalen Bereich wandeln kann. Ein Ausgang des A/D-Wandlers 130 ist mit einem Eingang einer digitalen Signalverarbeitungsvorrichtung 140 verbunden, welche die empfangenen Signale digital verarbeitet. Ein Ausgang der digitalen Signalverarbeitungsvorrichtung 140 ist über eine Verbindung 145 mit einem Eingang einer ECU 150 verbunden. Über diese Verbindung 145 werden Ergebnisse einer Echosignalmessung in einem Verhältnis zu den ausgesendeten Ultraschallpulsen von dem Ultraschallsensor 100 an die ECU 150 übertragen.
-
2 zeigt beispielhafte Zeitverläufe von vier Messzyklen, einem ersten Messzyklus Mn, einem zweiten Messzyklus Mn + 1, einem dritten Messzyklus Mn + 2 und einem vierten Messzyklus Mn + 3, gemäß dem Stand der Technik. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist ein Messzyklus jeweils ein Zeitfenster für eine Messung (im Folgenden auch als Messfenster MF bezeichnet) auf, das von einem Messungsstartzeitpunkt tMS bis zu einem Messungsendzeitpunkt tME andauert. Weiter weist ein Messzyklus M jeweils ein Zeitfenster zur Datenübertragung von dem Ultraschallsensor 100 zu der ECU 150 (im Folgenden auch als Kommunikationsfenster KF bezeichnet) auf, wobei das Kommunikationsfenster KF von einem Kommunikationsstartzeitpunkt tKS bis zu einem Kommunikationsendzeitpunkt tKE andauert und in jedem Messzyklus M jeweils an einer festgelegten, gleichen Stelle innerhalb des Messfensters MF liegt. Das heißt, der Kommunikationsstartzeitpunkt tKS und der Kommunikationsendzeitpunkt tKE sind für jedes Kommunikationsfenster KF gleich. Weiter liegt dabei ein zu einem Messzyklus Mn gehörendes Kommunikationsfenster KFn jeweils in einem dem Messzyklus Mn folgenden Messzyklus Mn + 1. In dem in 2 dargestellten Beispiel liegt entsprechend ein vorhergehendes Kommunikationsfenster KFn – 1 innerhalb des ersten Messfensters MFn, ein erstes Kommunikationsfenster KFn liegt innerhalb des zweiten Messfensters MFn + 1, ein zweites Kommunikationsfenster KFn + 1 liegt innerhalb des dritten Messfensters MFn + 2, und ein drittes Kommunikationsfenster KFn + 2 liegt innerhalb des vierten Messfensters MFn + 3.
-
Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, wird innerhalb eines Messfensters jeweils ein Objektecho OE(n), OE(n + 1), usw. als Resultat einer Reflektion eines zuvor ausgesendeten Ultraschallpulses empfangen. Ein dazugehöriges in den digitalen Bereich gewandeltes (und gegebenenfalls bearbeitetes) Signal wird während des Kommunikationsfensters KFn innerhalb des folgenden Messzyklus Mn + 1 als ein jeweiliges erstes Echosignal ES(n), zweites Echosignal ES(n + 1), usw. von dem Ultraschallsensor 100 zu der ECU 150 übertragen.
-
Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, tritt innerhalb der Kommunikationsfenster KF jeweils ein erstes Störsignal S(n), ein zweites Störsignal S(n + 1), usw. auf. Ein dazugehöriges in den digitalen Bereich gewandeltes (und gegebenenfalls bearbeitetes) Signal wird dann während des Kommunikationsfensters KF innerhalb des nachfolgenden Messzyklus M zum Beispiel als ein jeweiliges falsches Signal (z.B. false positive) FS(n), FS(n + 1), usw. übertragen. In dem Fall, dass die Störsignale zum Beispiel in dem Empfangskanal des Ultraschallsensors erzeugt werden und ein sich wiederholendes Muster aufweisen, können diese Störsignale fälschlicherweise als Objektechos interpretiert werden, insbesondere wenn das Kommunikationsfenster zeitlich festgelegt ist und ein Störsignal immer zur gleichen Zeit angezeigt wird. In einem anderen Beispiel können die Störsignale dazu führen, dass reale Objektechos ausmaskiert werden.
-
3 zeigt beispielhafte Zeitverläufe von vier Messzyklen, einem ersten Messzyklus Mn, einem zweiten Messzyklus Mn+1, einem dritten Messzyklus Mn + 2 und einem vierten Messzyklus Mn+3, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ähnlich wie in 2 weist ein Messzyklus M jeweils ein Messfenster MF auf, das von einem Zeitpunkt tMS bis zu einem Zeitpunkt tME andauert. Weiter weist ein Messzyklus M jeweils ein Kommunikationsfenster KF auf, und ein zu einem Messzyklus Mn gehörendes Kommunikationsfenster KFn liegt jeweils in einem dem Messzyklus Mn nachfolgenden Messzyklus Mn + 1. In dem in 3 dargestellten Beispiel liegt entsprechend ein vorhergehendes Kommunikationsfenster KFn – 1 innerhalb des ersten Messfensters MFn, ein erstes Kommunikationsfenster KFn liegt innerhalb des zweiten Messfensters MFn + 1, ein zweites Kommunikationsfenster KFn + 1 liegt innerhalb des dritten Messfensters MFn + 2, und ein drittes Kommunikationsfenster KFn + 2 liegt innerhalb des vierten Messfensters MFn + 3.
-
Im Unterschied zu der 2 werden jedoch bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in 3 gezeigt, die Startzeitpunkte der Kommunikationsfenster KF erfindungsgemäß durch den Ultraschallsensor 100 variiert. So weist ein vor dem ersten Kommunikationsfensters KFn liegendes vorhergehendes Kommunikationsfenster KFn – 1, das in dem ersten Messzyklus Mn liegt, einen ersten Startzeitpunkt tKS auf; ein Kommunikationsfenster KFn weist einen zweiten Startzeitpunkt tKS‘ auf, der im gezeigten Beispiel in dem zweiten Messzyklus Mn + 1 früher liegt, als der erste Startzeitpunkt tKS im ersten Messzyklus Mn; ein Kommunikationsfenster KFn + 1 weist einen dritten Startzeitpunkt tKS‘‘ auf, der im gezeigten Beispiel in dem dritten Messzyklus Mn + 2 früher liegt, als der erste Startzeitpunkt tKS im ersten Messzyklus Mn und später als der zweite Startzeitpunkt tKS‘ im zweiten Messzyklus Mn + 1; und ein Kommunikationsfenster KFn + 2 weist einen vierten Startzeitpunkt tKS‘‘‘ auf, der im gezeigten Beispiel in dem vierten Messzyklus Mn + 3 früher liegt, als die vorhergehenden Startzeitpunkte tKS, tKS‘ und tKS‘‘ in jeweiligen vorhergehenden Messzyklen Mn, Mn + 1 und Mn + 2.
-
Wie weiter in 3 ersichtlich ist, wird dadurch zum Beispiel ein detektiertes Störsignal S(n – 1), S(n), S(n + 1) usw. in seinem zeitlichen Auftreten variiert, insbesondere wenn das Störsignal ein regelmäßig durch die Datenübertragung selbst hervorgerufenes Störsignal ist. Zugehörige digitale Signale aus der digitalen Signalverarbeitungsvorrichtung werden somit als unterschiedliche Messergebnisse FS(n – 1), FS(n), FS(n + 1), usw. an die ECU 150 übertragen. Als eine vorteilhafte Auswirkung der Variation des Kommunikationsfensters wird so zum Beispiel ein Muster eines Störsignals, das bei der Datenübertragung von dem Ultraschallsensor 100 zu der ECU erzeugt wird, zeitlich verändert, wodurch ein Störsignal als solches erkannt werden kann.
-
Die Variation des Kommunikationsfensters kann vorteilhaft stochastisch oder gemäß einer vorgegebenen Sequenz erfolgen. Außerdem ist es von Vorteil, wenn das Kommunikationsfenster von einem Messzyklus zu einem nächsten Messzyklus variiert werden kann.
-
Es ist weiter vorteilhaft, wenn der Bereich einer Variation des Kommunikationsfensters durch eine externe Parametrierung verändert werden kann. So kann vorteilhaft ein Bereich einer Variation des Kommunikationsfensters an eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, in dem sich der Ultraschallsensor befindet, angepasst werden. Zum Beispiel kann der Bereich bei einer höheren Geschwindigkeit vergrößert werden.
-
Weiter werden vorteilhaft die Startzeitpunkte des Kommunikationsfensters stärker variiert als die Fangfenster von oberen SW-Schichten, welche dazu dienen, eventuell dennoch auftretende falsche Objektechos auszufiltern, wobei Filter aus dem Stand der Technik mit vordefinierten, meist geschwindigkeitsabhängigen Fangfenstern eingesetzt werden.
-
Ein Ultraschallsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ausgelegt, das Kommunikationsfenster autark zu variieren, ohne dass ein zugehöriger Kommunikationsvorgang mit der ECU notwendig ist. Dadurch können unerwünschte Messunterbrechungen vermieden werden.
-
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit zur weiteren Offenbarung der Erfindung ergänzend auf die Darstellungen in den 1 bis 3 verwiesen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011121463 A1 [0002]
