DE102016202037A1 - Method for operating an ultrasonic sensor and device for detecting a crash - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors (1a bis 1d), der dazu ausgebildet ist, in einem Sendemodus Schallschwingungen zu erzeugen und in einem zeitlich an den Sendemodus folgenden Empfangsmodus Schallschwingungen zu empfangen, wobei die empfangenen Schallschwingungen durch eine Auswerteeinrichtung (20) ausgewertet werden, und wobei während eines Normalbetriebs des Ultraschallsensors (1a bis 1d) zur Erfassung von Abständen zu Objekten (100) das Umschalten von dem Sendemodus in den Empfangsmodus nach einer Wartezeit (W) erfolgt.The invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor (1a to 1d) which is designed to generate sound vibrations in a transmission mode and to receive sound vibrations in a reception mode following the transmission mode, wherein the received sound vibrations are evaluated by an evaluation device (20) and during normal operation of the ultrasonic sensor (1a to 1d) for detecting distances to objects (100), switching from the transmission mode to the reception mode occurs after a waiting time (W).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Erkennung eines Crashfalls mit einem Objekt, wobei die Einrichtung wenigstens einen nach einem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Ultraschallsensor aufweist. The invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for detecting a crash with an object, wherein the device comprises at least one operated by a method according to the invention ultrasonic sensor.

Ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2014 043 597 A1 bekannt. Das bekannte Verfahren dient der Erkennung eines Crashfalls eines Fahrzeugs mit einem Hindernis bzw. einem Objekt. Hierzu ist es vorgesehen, dass das Fahrzeug wenigstens einen Ultraschallsensor aufweist, der in einem Empfangsmodus betrieben wird. Bei einer Kollision mit einem anderen Objekt bzw. Hindernis wird durch die Deformation mit dem Objekt Schall erzeugt, der in Form von Schallschwingungen von dem Ultraschallsensor erfasst und durch eine Auswerteeinrichtung ausgewertet werden kann. Wird ein derartiges Signal beispielsweise unabhängig von einem Sendebetrieb des Ultraschallsensors empfangen, so kann auf einen Crashfall geschlossen werden. Wesentlich dabei ist, dass der Ultraschallsensor in einem reinen Empfangsmodus betrieben wird, d.h. keine aktive Messung bzw. keine Prüfung auf einen Kollisionsfall stattfindet. So ist es beispielsweise schwierig, mit dem aus der genannten Schrift bekannten Verfahren einmalige Vorkommnisse, wie einen Steinschlag, von einem Crashfall zu unterscheiden, der zu einer andauernden Deformation einer Karosserie führt. A method of operating an ultrasonic sensor according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 2014 043 597 A1 known. The known method is used to detect a crash of a vehicle with an obstacle or an object. For this purpose, it is provided that the vehicle has at least one ultrasonic sensor which is operated in a reception mode. In a collision with another object or obstacle, sound is generated by the deformation with the object, which can be detected in the form of sound vibrations by the ultrasonic sensor and evaluated by an evaluation device. If such a signal is received, for example, independently of a transmission operation of the ultrasonic sensor, it can be concluded that there is a crash. It is essential that the ultrasonic sensor is operated in a pure reception mode, ie no active measurement or no test for a collision occurs. For example, it is difficult to distinguish with the method known from the cited document unique occurrences, such as a rockfall, from a crash, which leads to a permanent deformation of a body.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass nicht nur ein Crashfall besonders sicher erkannt werden kann, sondern dass darüber hinaus eine verbesserte Einordnung der Schwere bzw. der Art des Crashfalls ermöglicht wird. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a method for operating an ultrasonic sensor according to the preamble of claim 1 such that not only a crash can be detected particularly secure, but that beyond an improved classification of gravity or The nature of the crash case is made possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a method for operating an ultrasonic sensor having the features of claim 1.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, nach dem Erkennen eines Crashfalls den Ultraschallsensor in einem speziellen Sende- und Empfangsmodus zu betreiben, derart, dass anhand der nach dem Sendebetrieb empfangenen Signale auf die Art des Crashs geschlossen bzw. der Crash verifiziert werden kann. Damit wird beispielsweise im Zusammenhang mit anderen, im Fahrzeug vorhandenen Crashsensoren eine Verifizierung des Crashs bzw. eine besonders sichere Auslösung von Sicherheitsfunktionen, beispielsweise Rückhaltemitteln, Airbags oder ähnlichem ermöglicht. The invention is based on the idea, after detecting a crash, to operate the ultrasonic sensor in a special transmission and reception mode, such that the signals received after the transmission operation can be used to verify the type of crash or the crash can be verified. Thus, for example, in connection with other crash sensors present in the vehicle, a verification of the crash or a particularly reliable triggering of safety functions, for example restraint devices, airbags or the like is made possible.

Konkret wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass nach der Erfassung eines Crashfalls durch den Ultraschallsensor oder eine von dem Ultraschallsensor separate Crasherkennungseinrichtung der Ultraschallsensor zunächst in einem Sendemodus betrieben wird, an den sich nach einer gegenüber dem Normalbetrieb verkürzten Wartezeit, vorzugsweise unmittelbar nach dem Sendemodus, der Empfangsmodus anschließt, und dass die Auswerteeinrichtung einen Algorithmus aufweist, der anhand der empfangenen Schallschwingungen auf einen Crashfall schließt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit dadurch aus, dass nach einem Crashfall, der beispielsweise dadurch erfasst wird, dass der Ultraschallsensor zuvor in einem (reinen) Empfangsmodus betrieben wird oder ein entsprechendes Signal durch einen Crashsensor erzeugt wird anschließend wenigstens ein Sendeimpuls ausgesendet wird. Unmittelbar nach dem Aussenden des Sendeimpulses wird der Ultraschallsensor in den Empfangsmodus geschaltet. Es wird sich dabei die Erkenntnis zunutze gemacht, dass bei einer Kollision mit einer Berührung bzw. einer Anlage der Membran des Ultraschallsensors an einem Objekt das Ausschwingverhalten des Ultraschallsensors gegenüber dem Normalbetrieb, bei dem zwischen dem Ultraschallsensor bzw. der Membran des Ultraschallsensors und einem Objekt ein gewisser Abstand vorhanden ist, sich ändert. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass die Schwingung der Membran durch die unmittelbare Anlage an dem Objekt eine wesentlich höhere Dämpfung erfährt, d. h. dass die Amplitude der empfangenen Schallschwingungen sich wesentlich schneller verringern.Specifically, the invention proposes that after the detection of a crash by the ultrasonic sensor or a separate from the ultrasonic sensor Crasherkennungseinrichtung the ultrasonic sensor is first operated in a transmission mode to which after a shortened compared to the normal operation waiting time, preferably immediately after the transmission mode, followed by the reception mode , And that the evaluation device has an algorithm that closes on the basis of the received sound vibrations to a crash case. The inventive method is thus characterized by the fact that after a crash, which is detected for example by the fact that the ultrasonic sensor is previously operated in a (pure) receive mode or a corresponding signal is generated by a crash sensor then at least one transmit pulse is emitted. Immediately after the transmission of the transmitted pulse, the ultrasonic sensor is switched to the receiving mode. It is thereby made use of the knowledge that in a collision with a touch or a plant of the membrane of the ultrasonic sensor on an object, the decay of the ultrasonic sensor with respect to the normal operation, in which between the ultrasonic sensor or the membrane of the ultrasonic sensor and an object certain distance exists, changes. In particular, it is conceivable that the vibration of the membrane experiences a much higher damping by the direct contact with the object, d. H. that the amplitude of the received sound vibrations decrease much faster.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Ultraschallsensors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the method according to the invention for operating an ultrasonic sensor are listed in the subclaims.

Zur Auswertung bzw. Klassifizierung des Crashfalls stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung, mit denen die Auswerteeinrichtung anhand der empfangenen Signale auf den Crashfall schließt. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Auswerteeinrichtung anhand einer verkürzten Dämpfungszeit der empfangenen Schallschwingungen oder anhand einer gegenüber dem Normalbetrieb vergrößerten Amplitude einer empfangenen Schallschwingung auf den Crashfall schließt. Letztgenannte vergrößerte Amplituden ergeben sich insbesondere bei einem direkten Kontakt des Crashsensors mit einem Objekt.For evaluating or classifying the crash case, there are several options with which the evaluation device uses the received signals to conclude the crash event. In particular, provision may be made for the evaluation device to conclude the crash situation on the basis of a shortened damping time of the received sound vibrations or on the basis of an amplitude of a received sound vibration that is greater than normal operation. The latter increased amplitudes arise in particular in a direct contact of the crash sensor with an object.

Um darüber hinaus Fehlmessungen zu vermeiden, die anhand eines einmaligen Vorfalls bzw. aufgrund sonstiger Umstände auftreten können, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn bei der Erkennung des Crashfalls der Ultraschallsensor mehrmals nach einer gegenüber dem Normalbetrieb verkürzten Wartezeit, vorzugsweise unmittelbar nach dem Sendemodus, in den Empfangsmodus umgeschaltet wird. Damit ist es möglich, das Auftreten eines Crashfalls nochmals zu verifizieren oder aber diesen zusätzlich einzuklassifizieren beispielsweise indem festgestellt wird, dass sich nach dem Crash das Objekt, mit dem der Crash stattgefunden hat, anschließend wieder von dem Ultraschallsensor entfernt hat, wie es beispielsweise bei einem Steinschlag der Fall sein kann. Derartige Signale können beispielsweise bei der Ansteuerung von Sicherheitsfunktionen bzw. Rückhaltemitteln (für den Fall des Einsatzes derartiger Ultraschallsensoren in Fahrzeugen) sinnvoll verwendet werden. Moreover, in order to avoid erroneous measurements that may occur on the basis of a single incident or due to other circumstances, it is furthermore advantageous if, in the event of a crash, the ultrasound sensor is disconnected several times after a waiting time shorter than normal operation, preferably immediately after the transmission mode. is switched to receive mode. This makes it possible to verify the occurrence of a crash again or classify this in addition, for example, by determining that after the crash, the object with which the crash has occurred, then again removed from the ultrasonic sensor, such as in a Rockfall may be the case. Such signals can be usefully used, for example, in the activation of safety functions or restraint devices (in the case of the use of such ultrasonic sensors in vehicles).

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass anhand der Auswertung der Signale bzw. des Algorithmus auf eine Dichte eines Crashobjekts geschlossen wird. Hierbei wird sich die Erkenntnis zunutze gemacht, dass große Unterschiede in der Dichte zu einer Reflektion am Übergang führen. Eine derartige Dichtemessung ermöglicht es beispielsweise, auf die Art des Objekts zu schließen, mit dem der Crash stattgefunden hat. Dies wiederum kann sinnvollerweise zu einer speziellen Ansteuerung beispielsweise von Sicherheitsfunktionen bzw. Rückhaltemitteln führen. Beispielsweise ist es damit möglich, in einem Crashfall zu unterscheiden, ob der Crash mit einem Menschen, einem Baum oder einem Fahrzeug stattgefunden hat. Dementsprechend können angepasste Maßnahmen eingeleitet werden, beispielsweise das Aktivieren eines Innenairbags, das Aktivieren eines Fußgängerschutzes und/oder die Anpassung von Auslöseschwellen von Sicherheitsfunktionen. A further advantageous embodiment of the invention provides that it is concluded on the basis of the evaluation of the signals or the algorithm to a density of a crash object. Here, the knowledge is exploited that large differences in density lead to a reflection at the transition. Such a density measurement makes it possible, for example, to deduce the type of object with which the crash took place. This in turn can usefully lead to a special control of, for example, safety functions or restraints. For example, it is possible to distinguish in a crash, whether the crash has taken place with a person, a tree or a vehicle. Accordingly, adapted measures may be initiated, such as activating an interior airbag, activating pedestrian protection, and / or adjusting trigger levels of safety functions.

Ultraschallwellen werden an Dichteunterschieden, wie beispielsweise beim Übergang vom Sensor zur Luft und umgekehrt, teilreflektiert, was sich in der Signalstärke niederschlägt. Wenn der Übergang von Sensor und Luft beim Kontakt mit einem Crash-Objekt geschlossen wird, gibt es geringere Dichteunterschiede und damit auch mehr Energie im Signal, beispielsweise bei gleichbleibender Signallaufzeit. Das reflektierte Signal kann bei Kontakt mit einem Objekt (Sensor-Objekt-Übergang) demnach einen größeren Pegel aufweisen als beim Parkieren (Sensor-Luft-Übergang). Der Signalstärkeunterschied kann ebenfalls vorteilhaft ausgewertet werden, um den Kontakt zu bestätigen. Eine Reflexion am verdeckenden Objekt kann demnach auch die mechanischen Wellen reflektieren und so die Membran stärker als „normal“ anregen, was erfasst und ausgewertet werden kann.Ultrasonic waves are partially reflected in density differences, such as in the transition from the sensor to the air and vice versa, which is reflected in the signal strength. If the transition between sensor and air is closed when it comes into contact with a crash object, there are fewer differences in density and therefore more energy in the signal, for example, with a constant signal propagation time. The reflected signal can therefore have a greater level when it comes into contact with an object (sensor-object transition) than when parking (sensor-air transition). The signal strength difference can also be advantageously evaluated to confirm the contact. A reflection on the obscuring object can therefore also reflect the mechanical waves and thus stimulate the membrane more strongly than "normal", which can be detected and evaluated.

Eine größere Anregung der Membran, was beispielsweise als größere Signalamplitude messbar sein kann, kann neben den Reflexionseigenschaften des Crash-Objekts auch durch die Anregung durch den Kontakt mit dem Crash-Objekt als Überlagerung im Signal gemessen werden. Eine größere Signalamplitude im Crash-Fall als im Parkier-Fall ohne Crash kann daher ausgewertet werden, um einen Unfall zu ermitteln und darauf zu reagieren. A larger excitation of the membrane, which can be measured, for example, as a larger signal amplitude, can be measured in addition to the reflection properties of the crash object by the excitation by the contact with the crash object as an overlay in the signal. A larger signal amplitude in the event of a crash than in the parking case without a crash can therefore be evaluated in order to determine and respond to an accident.

Grundsätzlich ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, ansonsten vorhandene bzw. vorgesehene Crashsensoren zumindest teilweise durch Ultraschallsensoren zu ersetzen. So ist es beispielsweise möglich, dass bei einem Fahrzeug Rückhaltemittel ausgelöst werden, wenn ein anderer Sensor ein Objekt klassifiziert und der Kontakt durch den Ultraschallsensor bestätigt wird. Als anderer Sensor im Sinne der Erfindung kann dabei entweder ein Crashsensor verwendet werden, wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt ist, oder aber ein Umfeldsensor, wie beispielsweise ein radarbasierter, videobasierter oder lidarbasierter Sensor. Insbesondere ermöglicht es ein derartiger Umfeldsensor ein Crashobjekt zu klassifizieren oder aber den Crash vorherzusagen. Wenn nun durch den Ultraschallsensor bzw. durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Ultraschallsensors der Crash bestätigt wird, so können Rückhaltemittel frühzeitig aktiviert werden. In principle, the method according to the invention makes it possible to replace otherwise existing or provided crash sensors at least partially by ultrasonic sensors. Thus, for example, it is possible for a vehicle to trigger restraining means when another sensor classifies an object and the contact is confirmed by the ultrasonic sensor. As another sensor according to the invention, either a crash sensor can be used, as is known per se from the prior art, or an environment sensor, such as a radar-based, video-based or lidar-based sensor. In particular, such an environmental sensor makes it possible to classify a crash object or to predict the crash. If the crash is confirmed by the ultrasonic sensor or by the method according to the invention for operating the ultrasonic sensor, then retaining means can be activated at an early stage.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass mehrere Ultraschallsensoren verwendet werden, die nach einem soweit oben beschriebenen Verfahren betrieben werden. Anhand der empfangenen Schallschwingungen der mehreren Ultraschallsensoren kann auf die Größe des Objekts geschlossen werden, mit dem der Crash erfolgte. Dies rührt daher, dass bei einem großflächigen Kontakt beispielsweise von mehreren, nebeneinander angeordneten Ultraschallsensoren mit der Karosserie ein entsprechender Crashfall detektiert wird. Ein derartiges Verfahren kann beispielsweise dazu genutzt werden, Rückhaltemittel gezielt zu aktivieren. So kann beispielsweise insbesondere die Aktivierung von Fußgängerschutzmitteln unterbunden werden, wenn ein großflächiger Kontakt durch die mehreren Ultraschallsensoren detektiert wird, da davon ausgegangen wird, dass ein Fußgänger normalerweise nicht zu einem vollflächigen Kontakt beispielsweise mit einer Fahrzeugfront führt.A further advantageous embodiment of the method provides that a plurality of ultrasonic sensors are used, which are operated by a method described above. On the basis of the received sound vibrations of the plurality of ultrasonic sensors can be closed to the size of the object with which the crash took place. This is due to the fact that, in the case of large-area contact, for example, of a plurality of ultrasound sensors arranged next to one another with the bodywork, a corresponding crash situation is detected. Such a method can be used, for example, to selectively activate retention means. Thus, for example, in particular the activation of pedestrian protection means can be prevented if a large-area contact is detected by the plurality of ultrasonic sensors, since it is assumed that a pedestrian normally does not lead to a full-surface contact, for example with a vehicle front.

Die Erfindung umfasst auch eine Einrichtung zur Erkennung eines Crashfalls mit einem Objekt, umfassend wenigstens einen Ultraschallsensor, der nach einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Die Einrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass sie Bestandteil einer sich bewegenden Einrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs oder eines Roboters ist. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Anwendungen beschränkt sein. Auch bei stationären Einrichtungen, die entsprechende Ultraschallsensoren aufweisen, können Crashs in erfindungsgemäßer Art und Weise detektiert werden. The invention also includes a device for detecting a crash with an object, comprising at least one ultrasonic sensor, which is operated by a method according to the invention. The device is inventively characterized in that it is part of a moving device, in particular a motor vehicle or a robot. However, the invention is not intended to be limited to such applications be. Even with stationary devices which have corresponding ultrasonic sensors, crashes can be detected in the manner according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 ein mit mehreren Ultraschallsensoren versehendes Kraftfahrzeug, an dessen Fahrzeugfront in teilweiser Überdeckung mit dem Stoßfänger ein Crash stattgefunden hat, in vereinfachter Darstellung, 1 a vehicle provided with a plurality of ultrasonic sensors, on the front of the vehicle in partial overlap with the bumper, a crash has taken place, in a simplified representation,

2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Crasherkennung und 2 a flowchart for explaining the method according to the invention for crash detection and

3 ein Schaubild zur Erläuterung unterschiedlicher empfangender Signale der Ultraschallsensoren. 3 a diagram for explaining different received signals of the ultrasonic sensors.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, an dessen Front, insbesondere im Bereich eines im Einzelnen nicht dargestellten Stoßfängers mehrere, insbesondere identisch ausgebildete Ultraschallsensoren 1a bis 1d angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 1a bis 1d sind gemäß dem Stand der Technik ausgebildet und dienen üblicherweise dazu, beispielsweise bei Einparkvorgängen Abstände zu vor dem Fahrzeug 10 befindlichen Objekten zu detektieren. Hierzu wird der entsprechende Ultraschallsensor 1a bis 1d während eines Sendemodus derart betrieben, dass über ein in dem Ultraschallsensor 1a bis 1d angeordnetes Piezoelement eine nicht dargestellte Membran des Ultraschallsensors 1a bis 1d zum Schwingen gebracht wird. Die von der Membran erzeugten Schallschwingungen breiten sich daraufhin in Ausstrahlungsrichtung aus und werden beispielsweise von einem Objekt reflektiert. Nach einer Wartezeit W nach dem Aussenden der Schallschwingungen bzw. dem Schwingen der Membran, wobei die Wartezeit W beispielsweise etwa eine Millisekunde betragen kann, wird der Ultraschallsensor 1a bis 1d von dem Sendemodus in einen Empfangsmodus geschaltet. Die Wartezeit W ist erforderlich, da Schwingungen der Membran aufgrund des Sendemodus nicht mehr erfasst werden sollen, sondern lediglich Schwingungen der Membran des Ultraschallsensors 1a bis 1d, die aufgrund von an einem Objekt reflektierten Schallwellen erfolgen. In the 1 is a vehicle 10 represented, at the front, in particular in the region of a bumper not shown in detail, in particular identically designed ultrasonic sensors 1a to 1d are arranged. The ultrasonic sensors 1a to 1d are formed according to the prior art and are usually used to, for example, during parking distances to the front of the vehicle 10 to detect located objects. For this purpose, the corresponding ultrasonic sensor 1a to 1d operated during a transmission mode such that via a in the ultrasonic sensor 1a to 1d arranged piezoelectric element a membrane, not shown, of the ultrasonic sensor 1a to 1d is made to vibrate. The sound vibrations generated by the membrane then propagate in the direction of emission and are reflected, for example, by an object. After a waiting time W after the transmission of the sound vibrations or the oscillation of the membrane, wherein the waiting time W may be, for example, about one millisecond, the ultrasonic sensor 1a to 1d switched from the transmission mode to a reception mode. The waiting time W is required because vibrations of the membrane due to the transmission mode should no longer be detected, but only vibrations of the membrane of the ultrasonic sensor 1a to 1d that occur due to reflected sound waves on an object.

Das Fahrzeug 10 weist darüber hinaus einen Crashsensor 11 auf, der ebenfalls gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist. Mittels des Crashsensors 11 lassen sich beispielsweise abrupte Beschleunigungen bzw. Verzögerungen erfassen, welche typischerweise im Crashfall mit einem Objekt 100 auftreten. The vehicle 10 also has a crash sensor 11 on, which is also formed according to the prior art. By means of the crash sensor 11 For example, abrupt acceleration or deceleration can be detected, which typically occurs in the event of a crash with an object 100 occur.

Zusätzlich weist das Fahrzeug 10 eine Auswerteeinrichtung 20 mit einem Auswertealgorithmus 21 auf. Sowohl der Crashsensor 11 als auch die Ultraschallsensoren 1a bis 1d, die beispielhaft nebeneinander an der Fahrzeugfront des Fahrzeugs 10 angeordnet sind, sind mit der Auswerteeinrichtung 20 verbunden bzw. leiten ihre Signale als Eingangssignale an die Auswerteinrichtung 20 weiter. Zuletzt weist das Fahrzeug 10 Sicherheitseinrichtungen 22, 23 auf. Bei der Sicherheitseinrichtung 22 kann es sich beispielsweise um einen (Lenkrad-)Airbag handeln, während die Sicherheitseinrichtung 23 eine Fußgängerschutzeinrichtung beinhaltet, die beispielsweise das Anheben der Motorhaube im Crashfall bewirkt. In addition, the vehicle points 10 an evaluation device 20 with an evaluation algorithm 21 on. Both the crash sensor 11 as well as the ultrasonic sensors 1a to 1d , the example next to each other on the vehicle front of the vehicle 10 are arranged with the evaluation device 20 connected or direct their signals as input signals to the evaluation device 20 further. Last, the vehicle points 10 safety equipment 22 . 23 on. At the safety device 22 For example, it may be a (steering wheel) airbag while the safety device 23 includes a pedestrian protection device, for example, causes the lifting of the hood in case of a crash.

In der 2 ist der Ablauf dargestellt, mit dem der Crashfall mit dem Objekt 100 durch die Ultraschallsensoren 1a bis 1d erkannt wird. Hierbei werden für den Fall, dass die Ultraschallsensoren 1a bis 1d nicht im Rahmen der Fahrerassistenzfunktion (beispielsweise Einparken) benutzt werden, die Ultraschallsensoren 1a bis 1d in einem ersten Programmschritt 101 im Empfangsmodus betrieben. Der Empfangsmodus zeichnet sich dadurch aus, dass die Ultraschallsensoren 1a bis 1d nicht im Sendemodus betrieben werden, sondern ein Im Crashfall üblicherweise auftretendes Geräusch erfassen können. Dieser Crash ist durch das Ereignis 50 gekennzeichnet, bei dem anschließend wenigstens einer der Ultraschallsensoren 1a bis 1d ein entsprechendes Geräusch bzw. eine entsprechende Schallschwingung erfasst. Dadurch wird in einem zweite Programmschritt 102 zumindest der Ultraschallsensor 1a bis 1d, der den Crashfall erfasst hat, vorzugsweise jedoch alle Ultraschallsensoren 1a bis 1d, in den Sendemodus umgeschaltet. Bei diesem Sendemodus sendet der Ultraschallsensor 1a bis 1d, in Analogie zu seiner Funktionalität während einer Fahrerassistenzfunktion, Schallwellen aus. Vorzugsweise unmittelbar nach dem Aussenden der Schallwellen, ggf. jedoch nach einer gegenüber dem Normalbetrieb deutlich verkürzten Wartezeit W wird bzw. werden der bzw. die Ultraschallsensoren 1a bis 1d in einem dritten Programmschritt 103 in den Empfangsmodus umgeschaltet, der dem Empfangsmodus des Ultraschallsensors 1a bis 1d während der Fahrerassistenzfunktion entspricht. Anschließend erfolgt in einem vierten Programmschritt 104 die Auswertung der empfangenen Schallschwingungen. Dies erfolgt mittels des Auswertealgorithmus 21 der Auswerteeinrichtung 20.In the 2 the sequence is shown, with which the crash case with the object 100 through the ultrasonic sensors 1a to 1d is recognized. In this case, in the event that the ultrasonic sensors 1a to 1d are not used in the driver assistance function (for example, parking), the ultrasonic sensors 1a to 1d in a first program step 101 operated in receive mode. The reception mode is characterized by the fact that the ultrasonic sensors 1a to 1d are not operated in the transmission mode, but can detect a noise usually occurring in the event of a crash. This crash is due to the event 50 in which subsequently at least one of the ultrasonic sensors 1a to 1d detects a corresponding noise or a corresponding sound vibration. This will be in a second program step 102 at least the ultrasonic sensor 1a to 1d who has detected the crash case, but preferably all ultrasonic sensors 1a to 1d , switched to the transmission mode. In this transmission mode, the ultrasonic sensor transmits 1a to 1d , in analogy to its functionality during a driver assistance function, sound waves off. Preferably, immediately after the transmission of the sound waves, but possibly after a significantly reduced compared to normal operation waiting time W is or become the or the ultrasonic sensors 1a to 1d in a third program step 103 switched to the receive mode, the receiving mode of the ultrasonic sensor 1a to 1d while the driver assistance function corresponds. This is then done in a fourth program step 104 the evaluation of the received sound vibrations. This is done by means of the evaluation algorithm 21 the evaluation device 20 ,

Hierzu wird nunmehr auf die 3 verwiesen. In der 3 ist zum einen mit dem Kurvenverlauf X der Fall dargestellt, bei dem kein Crash stattgefunden hat. Man erkennt, dass die Schwingung der Membran des Ultraschallsensors 1a bis 1d in ihrer Amplitude a über Zeit t abnimmt. Weiterhin ist rein beispielhaft ein Kurvenverlauf Y eingezeichnet, wie er typischerweise im Crashfall mit einem Objekt 100 auftritt, wenn das Objekt 100 in Überdeckung mit dem entsprechenden Crashsensor 1a bis 1d angeordnet ist bzw. diesen berührt. Hierbei erkennt man, dass die Amplitude a des Kurvenverlaufs Y zum einen größer ist, und zum anderen die Dämpfung ebenfalls vergrößert wird, was eine verringerte Ausschwingzeit der Schwingung zur Folge hat. This is now on the 3 directed. In the 3 on the one hand with the curve X is the case in which no crash has taken place. It can be seen that the vibration of the membrane of the ultrasonic sensor 1a to 1d decreases in amplitude a over time t. Furthermore, purely by way of example, a curve Y is drawn, as it typically is in the event of a crash with an object 100 occurs when the object 100 in overlap with the corresponding crash sensor 1a to 1d is arranged or touched. It can be seen here that on the one hand the amplitude a of the curve Y is greater, and on the other hand the attenuation is likewise increased, which results in a reduced settling time of the oscillation.

Wird nun durch einen der Ultraschallsensoren 1a bis 1d in einem Schritt 105 ein Crash erkannt, so erfolgt in einem fünften Programmschritt 106 beispielsweise das Auslösen einer der Sicherheitseinrichtungen 22, 23. Wird hingegen der Crash nicht bestätigt, so sieht der Programmablauf vor, dass die Ultraschallsensoren 1a bis 1d wieder in dem Empfangsmodus entsprechend des ersten Schritts 101 betrieben werden.Now by one of the ultrasonic sensors 1a to 1d in one step 105 a crash detected, so takes place in a fifth program step 106 for example, the triggering of one of the safety devices 22 . 23 , If, on the other hand, the crash is not confirmed, the program sequence provides that the ultrasonic sensors 1a to 1d again in the receiving mode corresponding to the first step 101 operate.

Anhand der Darstellung der 1 ist erkennbar, dass der Crash des Fahrzeugs 10 mit dem Objekt 100 lediglich im Bereich der beiden Ultraschallsensoren 1a und 1b stattgefunden hat, während sich das Objekt 100 nicht in Überdeckung mit den beiden Ultraschallsensoren 1c und 1d befindet. Dies wird ebenfalls durch die Auswerteeinrichtung 20 bzw. den Auswertealgorithmus 21 erfasst. Insbesondere kann dadurch beispielsweise in einem Schritt 107 gezielt eine Sicherheitseinrichtung 22, 23 angesteuert werden. Based on the presentation of the 1 is recognizable that the crash of the vehicle 10 with the object 100 only in the area of the two ultrasonic sensors 1a and 1b has taken place while the object 100 not in overlap with the two ultrasonic sensors 1c and 1d located. This is also done by the evaluation device 20 or the evaluation algorithm 21 detected. In particular, this can, for example, in one step 107 specifically a safety device 22 . 23 be controlled.

Bei dem oben beschriebenen Vorgehen wurde der Crashfall alleine durch die Ultraschallsensoren 1a bis 1d erkannt. Da das Fahrzeug 10 jedoch einen Crashsensor 11 aufweist, werden die Signale der Ultraschallsensoren 1a bis 1d typischerweise mit dem Signal des Crashsensors 11 verglichen bzw. abgestimmt, um einen Crashfall verifizieren zu können. Dies kann zum Beispiel erfolgen, bevor im fünften Programmschritt 106 die Sicherheitseinrichtung 22, 23 angesteuert wird.In the procedure described above, the crash case became solely due to the ultrasonic sensors 1a to 1d recognized. Because the vehicle 10 however a crash sensor 11 have, the signals of the ultrasonic sensors 1a to 1d typically with the signal of the crash sensor 11 compared or matched to be able to verify a crash. This can be done, for example, before the fifth program step 106 the safety device 22 . 23 is controlled.

Auch ist es denkbar, dass die Ultraschallsensoren 1a bis 1d zunächst nicht im Empfangsmodus entsprechend dem ersten Programmschritt 101 betrieben werden, sondern deaktiviert sind. In diesem Fall wird zunächst durch den Crashsensor 11 ein Crashfall detektiert. Alternativ oder zusätzlich wird der Crashfall durch einen Umfeldsensor wie beispielsweise einer Kamera, einem Radarsensor oder einem Lidarsensor ermittelt. Anschließend werden die Ultraschallsensoren 1a bis 1d unmittelbar entsprechend dem zweiten Programmschritt 102 im Sendemodus betrieben. Somit dienen die Ultraschallsensoren 1a bis 1d der Verifizierung des Signals des Crashsensors 11. Wenn dies im Schritt 105 erfolgt ist, werden die Ultraschallsensoren 1a bis 1d wieder unmittelbar in den Sendemodus entsprechend dem zweiten Programmschritt 102 betrieben, um anhand der Auswertung der Signale der Ultraschallsensoren 1a bis 1d den Crashfall weiter klassifizieren zu können.It is also conceivable that the ultrasonic sensors 1a to 1d initially not in the receive mode according to the first program step 101 are operated, but are disabled. In this case, first by the crash sensor 11 detected a crash. Alternatively or additionally, the crash case is determined by an environment sensor such as a camera, a radar sensor or a lidar sensor. Subsequently, the ultrasonic sensors 1a to 1d immediately according to the second program step 102 operated in transmit mode. Thus, the ultrasonic sensors are used 1a to 1d the verification of the signal of the crash sensor 11 , If this in the step 105 is done, the ultrasonic sensors 1a to 1d again directly in the transmission mode according to the second program step 102 operated to evaluate the signals of the ultrasonic sensors 1a to 1d to classify the crash further.

Das soweit beschriebene Verfahren zum Betreiben der Ultraschallsensoren 1a bis 1d kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es insbesondere denkbar, das Verfahren nicht nur bei Fahrzeugen 10 anzuwenden, sondern bei stationären oder beweglichen Anlagen, beispielsweise Handhabungsrobotern oder ähnlichen Einrichtungen.The method described so far for operating the ultrasonic sensors 1a to 1d can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. So it is particularly conceivable, the process not only for vehicles 10 but in stationary or mobile equipment, such as handling robots or similar devices.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014043597 A1 [0002] DE 102014043597 A1 [0002]

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors (1a bis 1d), der dazu ausgebildet ist, in einem Sendemodus Schallschwingungen zu erzeugen und in einem zeitlich an den Sendemodus folgenden Empfangsmodus Schallschwingungen zu empfangen, wobei die empfangenen Schallschwingungen durch eine Auswerteeinrichtung (20) ausgewertet werden, und wobei während eines Normalbetriebs des Ultraschallsensors (1a bis 1d) zur Erfassung von Abständen zu Objekten (100) das Umschalten von dem Sendemodus in den Empfangsmodus nach einer Wartezeit (W) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Erfassung eines Crashfalls durch den Ultraschallsensor (1a bis 1d) oder eine von dem Ultraschallsensor (1a bis 1d) separate Crasherkennungseinrichtung (11) der Ultraschallsensor (1a bis 1d) nach einer gegenüber dem Normalbetrieb verkürzten Wartezeit (W), vorzugsweise unmittelbar nach dem Sendemodus in den Empfangsmodus umgeschaltet wird, und dass die Auswerteeinrichtung (20) einen Algorithmus (21) aufweist, der anhand der empfangenen Schallschwingungen der Ultraschallsensoren (1a bis 1d) auf einen Crashfall schließt.Method for operating an ultrasonic sensor ( 1a to 1d ), which is designed to generate sound vibrations in a transmission mode and to receive sound vibrations in a reception mode following the transmission mode, wherein the received sound vibrations are detected by an evaluation device ( 20 ) and during normal operation of the ultrasonic sensor ( 1a to 1d ) for detecting distances to objects ( 100 ) the switchover from the transmission mode to the reception mode takes place after a waiting time (W), characterized in that after a detection of a crash by the ultrasonic sensor ( 1a to 1d ) or one of the ultrasonic sensor ( 1a to 1d ) separate crash detection device ( 11 ) the ultrasonic sensor ( 1a to 1d ) is switched after a shortened compared to the normal operation waiting time (W), preferably immediately after the transmission mode in the receiving mode, and that the evaluation device ( 20 ) an algorithm ( 21 ), based on the received sound vibrations of the ultrasonic sensors ( 1a to 1d ) closes in the event of a crash. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (20) anhand einer verkürzten Dämpfungszeit der empfangenen Schallschwingungen der Ultraschallsensoren (1a bis 1d) oder anhand einer gegenüber dem Normalbetrieb veränderten Amplitude (a) der empfangenen Schallschwingungen der Ultraschallsensoren (1a bis 1d) auf den Crashfall schließt.Method according to Claim 1, characterized in that the evaluation device ( 20 ) based on a shortened damping time of the received sound vibrations of the ultrasonic sensors ( 1a to 1d ) or on the basis of an amplitude (a) of the received sound vibrations of the ultrasonic sensors ( 1a to 1d ) closes on the crash case. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung des Crashfalls der Ultraschallsensor (1a bis 1d) mehrmals nach einer gegenüber dem Normalbetrieb verkürzten Wartezeit (W), vorzugsweise unmittelbar nach dem Sendemodus in den Empfangsmodus umgeschaltet wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that upon detection of the crash, the ultrasonic sensor ( 1a to 1d ) is switched over several times after a shortened compared to the normal operation waiting time (W), preferably immediately after the transmission mode in the receiving mode. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Algorhythmus (21) auf eine Dichte der Objekts (100) geschlossen wird, mit dem der Crash erfolgte.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that by means of the algorithm ( 21 ) to a density of the object ( 100 ) is closed, with which the crash took place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erkennung des Crashfalls durch den Ultraschallsensor (1a bis 1d) eine Sicherheitseinrichtung (22, 23) aktiviert wird. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that after detection of the crash case by the ultrasonic sensor ( 1a to 1d ) a safety device ( 22 . 23 ) is activated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als separate Crasherkennungseinrichtung (11) ein Crashsensor verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that as a separate crash detection device ( 11 ) a crash sensor is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als separate Crasherkennungseinrichtung (11) ein Umfeldsensor verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that as a separate crash detection device ( 11 ) an environment sensor is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ultraschallsensoren (1a bis 1d) verwendet werden, die nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betrieben werden, und dass anhand der empfangenen Schallschwingungen der mehreren Ultraschallsensoren (1a bis 1d) auf die Größe eines Objekts (100) geschlossen wird, mit dem der Crash erfolgte.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that a plurality of ultrasonic sensors ( 1a to 1d ), which are operated by a method according to one of claims 1 to 7, and that on the basis of the received sound vibrations of the plurality of ultrasonic sensors ( 1a to 1d ) to the size of an object ( 100 ) is closed, with which the crash took place. Einrichtung zur Erkennung eines Crashfalls mit einem Objekt (100), umfassend wenigstens einen Ultraschallsensor (1a bis 1d), der nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung Bestandteil einer sich bewegenden Einrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs (10) oder eines Roboters ist.Device for detecting a crash with an object ( 100 ) comprising at least one ultrasonic sensor ( 1a to 1d ), which is operated by a method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the device is part of a moving device, in particular a motor vehicle ( 10 ) or a robot.
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