DE102021113850A1 - Transmission of sensor information from an environment sensor based on transformation into the frequency domain - Google Patents

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Maximilian Poepperl
Florian Lugert
Johannes Petzold
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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Valeo Schalter und Sensoren GmbH
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    • H03M7/70—Type of the data to be coded, other than image and sound

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Sensorinformation von einem Umgebungssensor (14) eines Fahrzeugs (10), über eine Datenverbindung (18) an ein Steuergerät (16), wobei der Umgebungssensor (14) die Sensorinformation als Messsignal (34) mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst, umfassend die Schritte Erzeugen eines Transformationssignals (38) als Transformation des Messsignals (34) in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen, Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge, und Übertragen des Übertragungssignals an das Steuergerät (16). Die Erfindung betrifft außerdem einen Umgebungssensor (14) für ein Fahrzeug (10), mit einer Sensoreinheit (32) zum Erfassen von Sensorinformation als Messsignal (34) mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte, einer Verarbeitungseinheit (36) zum Erzeugen eines Transformationssignals (38) als Transformation des Messsignals (34) in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen und zum Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge, und einer Kommunikationseinheit (40) zum Übertragen des Übertragungssignals an das Steuergerät (16).The invention relates to a method for transmitting sensor information from an environment sensor (14) of a vehicle (10) via a data connection (18) to a control unit (16), the environment sensor (14) transmitting the sensor information as a measurement signal (34) with quantized amplitude values for a plurality of points in time, comprising the steps of generating a transformation signal (38) as a transformation of the measurement signal (34) into the frequency range with quantized amplitude values for a plurality of frequencies, generating a transmission signal with a data volume that is reduced compared to the transformation signal (38) in accordance with a predetermined compression specification , and transmitting the transmission signal to the controller (16). The invention also relates to an environment sensor (14) for a vehicle (10), having a sensor unit (32) for acquiring sensor information as a measurement signal (34) with quantized amplitude values for a plurality of points in time, a processing unit (36) for generating a transformation signal (38 ) as a transformation of the measurement signal (34) into the frequency range with quantized amplitude values for a plurality of frequencies and for generating a transmission signal with a data volume that is reduced compared to the transformation signal (38) in accordance with a specified compression specification, and a communication unit (40) for transmitting the transmission signal to the control unit (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Sensorinformation von einem Umgebungssensor, insbesondere einem Ultraschallsensor eines Fahrzeugs, über eine Datenverbindung an ein Steuergerät, wobei der Umgebungssensor die Sensorinformation als Messsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst.The present invention relates to a method for transmitting sensor information from an environment sensor, in particular an ultrasonic sensor of a vehicle, via a data connection to a control unit, the environment sensor acquiring the sensor information as a measurement signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time.

Auch betrifft die vorliegende Erfindung einen Umgebungssensor, insbesondere Ultraschallsensor für ein Fahrzeug, mit einer Sensoreinheit zum Erfassen Sensorinformation als Messsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte.The present invention also relates to an environment sensor, in particular an ultrasonic sensor for a vehicle, having a sensor unit for acquiring sensor information as a measurement signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Umgebungserfassungssystem mit wenigstens einem obigen Umgebungssensor und einem Steuergerät, die über eine Datenverbindung miteinander verbunden sind.Furthermore, the present invention relates to an environment detection system with at least one of the above environment sensors and a control unit, which are connected to one another via a data connection.

Umgebungssensoren werden in aktuellen Fahrzeugen in unterschiedlichen Ausführungsformen zur Überwachung einer Umgebung des Fahrzeugs eingesetzt. Zu Umgebungssensoren gehören LiDAR-basierte Umgebungssensoren, Radarsensoren und Ultraschallsensoren.Surrounding sensors are used in current vehicles in different embodiments to monitor the surroundings of the vehicle. Environmental sensors include LiDAR-based environmental sensors, radar sensors, and ultrasonic sensors.

Insbesondere Ultraschallsensoren sind heutzutage an fast allen Fahrzeugen zu finden, da sie kostengünstig sind und wertvolle Sensorinformation in Bezug auf Objekte in einer Umgebung um das Fahrzeug mit Abständen von bis zu fünf bis zehn Metern liefern. Dabei werden die Ultraschallsensoren immer leistungsfähiger. Die Ultraschallsensoren wurden ursprünglich überwiegend in Park-Anwendungen eingesetzt. Mit steigender Automatisierung der Fahrzeuge und immer höheren Ansprüchen an die Fahrzeugsicherheit kommen jedoch stets neue Funktionen, wie zum Beispiel autonomes Notfallbremsen, hinzu.In particular, ultrasonic sensors can be found on almost all vehicles today, as they are inexpensive and provide valuable sensor information related to objects in an environment around the vehicle at distances of up to five to ten meters. The ultrasonic sensors are becoming more and more powerful. Originally, the ultrasonic sensors were mainly used in parking applications. With increasing automation of vehicles and ever higher demands on vehicle safety, however, new functions, such as autonomous emergency braking, are constantly being added.

Mit der steigenden Leistungsfähigkeit und den zunehmenden Anforderungen an die Ultraschallsensoren wächst auch die Datenmenge der Sensorinformation, die von den Ultraschallsensoren bereitgestellt und an ein Steuergerät übertragen werden muss. Für Park-Anwendungen ist es oftmals ausreichend, wenn von den Ultraschallsensoren Echoinformationen in Bezug auf empfangene Ultraschallechos und daraus resultierende Erfassungen von Objekten bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung von Signallaufzeiten vom Aussenden der Ultraschallpulse bis zum Empfang von daraus resultierenden Ultraschallechos können Abstände zu den Objekten in der Umgebung des Fahrzeugs ermittelt werden. Demgegenüber ist es beispielsweise für Bremsanwendungen oftmals erforderlich, die Objekte, welche die Ultraschallechos erzeugen, zusätzlich zu klassifizieren.With the increasing performance and the increasing demands on the ultrasonic sensors, the amount of sensor information that must be provided by the ultrasonic sensors and transmitted to a control unit also increases. For parking applications, it is often sufficient if the ultrasonic sensors provide echo information in relation to received ultrasonic echoes and the object detections resulting therefrom. Distances to the objects in the vicinity of the vehicle can be determined by taking into account the signal propagation times from the transmission of the ultrasonic pulses to the receipt of the resulting ultrasonic echoes. In contrast, for braking applications, for example, it is often necessary to additionally classify the objects that generate the ultrasonic echoes.

Die notwendigen Daten zur Durchzuführung dieser Aufgaben liegen typischerweise bereits heute im jeweiligen Ultraschallsensor vor und können aufgezeichnet werden. Problematisch ist jedoch die Übertragung der Messsignale von dem jeweiligen Ultraschallsensor an das Steuergerät. Aufgrund der Menge der Daten und der begrenzten Übertragungsbandbreite der Datenverbindung zwischen den Ultraschallsensoren und dem Steuergerät sind diese Daten bei aktuell verwendeten Datenverbindungen nur schwer zu übertragen. Während die Ultraschallsensoren kostengünstig herzustellen sind, bedeutet jede Erhöhung der Datenrate der Datenverbindung eine deutliche Erhöhung der Kosten.The data required to carry out these tasks is typically already present in the respective ultrasonic sensor and can be recorded. However, the transmission of the measurement signals from the respective ultrasonic sensor to the control unit is problematic. Due to the amount of data and the limited transmission bandwidth of the data connection between the ultrasonic sensors and the control unit, this data is difficult to transmit with the data connections currently in use. While the ultrasonic sensors are inexpensive to manufacture, any increase in the data rate of the data link means a significant increase in cost.

Um die Kosten von Fahrunterstützungssystemen mit Ultraschallsensoren nicht zu erhöhen, aber trotzdem mehr Informationen von den Ultraschallsensoren an das Steuergerät zu übertragen, werden bereits heute Kompressionsverfahren eingesetzt. Diese Kompressionsverfahren können verlustlos arbeiten (z.B. Huffman Coding) oder verlustbehaftet sein.In order not to increase the costs of driving support systems with ultrasonic sensors, but still transmit more information from the ultrasonic sensors to the control unit, compression processes are already being used today. These compression methods can be lossless (e.g. Huffman coding) or lossy.

Bei einer Übertragung der Echoinformationen in Bezug auf empfangene Ultraschallechos sind für den Ultraschallsensor typischerweise für jede Messung wenige Datensätze zu übertragen, oftmals in einstelligen Bereich. Demgegenüber entstehen bei einer Abtastung des gesamten Messsignals mehrere 100 bis zu über 1000 Abtastwerte, die entsprechend zu übertragen sind.When the echo information relating to received ultrasonic echoes is transmitted, typically a few data sets, often in the single-digit range, have to be transmitted for the ultrasonic sensor for each measurement. In contrast, when the entire measurement signal is sampled, several 100 to over 1000 sampled values are produced, which must be transmitted accordingly.

Typischerweise sind daher bei aktuell verfügbaren Bandbreiten der Datenverbindung hohe Kompressionsraten erforderlich, die im Stand der Technik nur mit verlustbehafteten Kompressionsverfahren erzielt werden können. Dabei werden beispielsweise spezielle Quantisierungs-Algorithmen verwendet, die eine Anzahl der Quantisierungsbits für die Übertragung an das Steuergerät reduzieren. Damit gehen jedoch hohe Informationsverluste einher, die im Steuergerät nicht wieder rekonstruiert werden können. Beispielsweise wird im Stand der Technik bei einer Abtastung des Ultraschallsignals mit zwölf Quantisierung-Bits eine Reduktion auf drei Quantisierung-Bits durchgeführt.Therefore, given the currently available bandwidths of the data connection, high compression rates are typically required, which in the prior art can only be achieved with lossy compression methods. In this case, special quantization algorithms are used, for example, which reduce the number of quantization bits for transmission to the control unit. However, this is accompanied by a high loss of information that cannot be reconstructed in the control unit. For example, in the prior art, when the ultrasonic signal is sampled with twelve quantization bits, a reduction to three quantization bits is carried out.

Entsprechendes kann für LiDAR-basierte Umgebungssensoren oder Radarsensoren gelten, die ebenfalls Reflektionen von ausgesendeten Laser- bzw. Radarpulsen empfangen.The same can apply to LiDAR-based environmental sensors or radar sensors, which also receive reflections from transmitted laser or radar pulses.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2017 108 348 B3 ein Sensorsystem für ein Kraftfahrzeug bekannt mit zumindest einem Sensor zum Detektieren eines in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs reflektierten Echos von einem durch das Sensorsystem in die Umgebung emittierten Sensorsignal, als analoges Datensignal, einer dem Sensor zugeordneten Analog-Digital-Wandlereinrichtung mit einer vorgebbaren Wandler-Parametereinstellung zum Umwandeln des analogen Datensignals in ein digitales Datensignal, einem Steuergerät zum Auswerten des digitalen Datensignals durch ein neuronales Netzwerk, wobei die Wandler-Parametereinstellung in Abhängigkeit eines Ergebnisses des Auswertens des digitalen Datensignals durch das neuronale Netzwerk vorgegeben ist. Die Wandler-Parametereinstellung kann eine Abtast- oder Samplingrate und/oder eine Bitrate der Quantisierung, eine Analog-Digital-Auflösung, und/oder eine Länge des umgewandelten Datensignals umfassen.In this context, from the DE 10 2017 108 348 B3 a sensor system for a motor vehicle is known with at least one sensor for detecting a force in an area vehicle reflected echoes from a sensor signal emitted by the sensor system into the environment, as an analog data signal, an analog-to-digital converter device assigned to the sensor with a predeterminable converter parameter setting for converting the analog data signal into a digital data signal, a control unit for evaluating the digital data signal by a neural network, with the converter parameter setting being specified as a function of a result of the evaluation of the digital data signal by the neural network. The converter parameter setting can include a sampling rate and/or a bit rate of the quantization, an analog-to-digital resolution, and/or a length of the converted data signal.

Aus der EP 3 528 230 A1 ist ein Verfahren zur Verarbeitung von Sensordaten in einer Anzahl von Steuergeräten eines Steuergeräteverbundes bekannt. Die Steuergeräte werden über wenigstens einen Kommunikationsbus mit mindestens einem Sensor verbunden sind, wobei die Sensordaten des wenigstens einen Sensors, von wenigstens zwei verschiedenen Steuergeräten stufenweise verarbeitet werden. Dabei ist es so, dass wenigstens eine Verarbeitungsstufe in beiden Steuergeräten übereinstimmt oder zumindest soweit äquivalent ist zu der anderen Stufe, dass die Ergebnisse der Verarbeitung durch eine Umrechnung ineinander übergeführt werden können. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Vorverarbeitungseinheit vorgesehen wird, der die Sensordaten des wenigstens einen Sensors zugeführt werden, wobei in der Vorverarbeitungseinheit die Verarbeitung der Sensordaten in der wenigstens einen übereinstimmenden Verarbeitungsstufe durchgeführt wird, und die bearbeiteten Sensordaten an die wenigstens zwei verschiedenen Steuergeräte zur individuellen Weiterverarbeitung weitergeleitet werden.From the EP 3 528 230 A1 a method for processing sensor data in a number of control units of a control unit network is known. The control units are connected to at least one sensor via at least one communication bus, with the sensor data of the at least one sensor being processed in stages by at least two different control units. It is the case that at least one processing stage in the two control units corresponds or is at least equivalent to the other stage to the extent that the results of the processing can be transferred to one another by a conversion. The invention is characterized in that a pre-processing unit is provided, to which the sensor data of the at least one sensor is supplied, with the processing of the sensor data being carried out in the pre-processing unit in the at least one matching processing stage, and the processed sensor data being sent to the at least two different control units forwarded for individual further processing.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung eines Messsignals von einem Umgebungssensor über eine Datenverbindung an ein Steuergerät, einen Umgebungssensor zur Durchführung des Verfahrens und ein Umgebungserfassungssystem mit wenigstens einem obigen Umgebungssensor und einem Steuergerät anzugeben, die eine schnelle Übertragung von Messsignalen mit einem hohen Informationsgehalt von dem Umgebungssensor zu dem Steuergerät mit einer geringen Bandbreite ermöglichen.Based on the prior art mentioned above, the invention is therefore based on the object of specifying a method for transmitting a measurement signal from an environment sensor via a data connection to a control unit, an environment sensor for carrying out the method and an environment detection system with at least one of the above environment sensors and a control unit , which allow a fast transmission of measurement signals with a high information content from the environment sensor to the control unit with a low bandwidth.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by the features of the independent claims. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zur Übertragung von Sensorinformation von einem Umgebungssensor, insbesondere einem Ultraschallsensor eines Fahrzeugs, über eine Datenverbindung an ein Steuergerät angegeben, wobei der Umgebungssensor die Sensorinformation als Messsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst, umfassend die Schritte Erzeugen eines Transformationssignals als Transformation des Messsignals in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen, Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge, und Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung an das Steuergerät.According to the invention, a method is thus specified for the transmission of sensor information from an environment sensor, in particular an ultrasonic sensor of a vehicle, via a data connection to a control unit, with the environment sensor acquiring the sensor information as a measurement signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time, comprising the steps of generating a transformation signal as Transformation of the measurement signal into the frequency range with quantized amplitude values for a plurality of frequencies, generation of a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal according to a specified compression specification, and transmission of the transmission signal via the data connection to the control device.

Erfindungsgemäß ist außerdem ein Umgebungssensor, insbesondere Ultraschallsensor für ein Fahrzeug, angegeben, mit einer Sensoreinheit zum Erfassen von Sensorinformation als Messsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte, einer Verarbeitungseinheit zum Erzeugen eines Transformationssignals als Transformation des Messsignals in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen und zum Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge, und einer Kommunikationseinheit zum Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung an das Steuergerät.According to the invention, an environment sensor, in particular an ultrasonic sensor for a vehicle, is also specified, with a sensor unit for acquiring sensor information as a measurement signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time, a processing unit for generating a transformation signal as a transformation of the measurement signal into the frequency range with quantized amplitude values for a plurality Frequencies and for generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal according to a predetermined compression rule, and a communication unit for transmitting the transmission signal via the data connection to the control device.

Weiter ist erfindungsgemäß ein Umgebungserfassungssystem mit wenigstens einem obigen Umgebungssensor und einem Steuergerät angegeben, die über eine Datenverbindung miteinander verbunden sind, wobei das Steuergerät ausgeführt ist, das Übertragungssignal von dem wenigstens einen Umgebungssensor zu empfangen und zu verarbeiten, um die Umgebung des Fahrzeugs zu erfassen.According to the invention, an environment detection system is also provided with at least one of the above environment sensors and a control unit, which are connected to one another via a data connection, the control unit being designed to receive and process the transmission signal from the at least one environment sensor in order to capture the environment of the vehicle.

Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, die Übertragung von Sensorinformation von Umgebungssensoren, insbesondere Ultraschallsensoren, an ein entsprechendes Steuergerät dadurch zu erleichtern, dass eine effiziente Datenkomprimierung durchgeführt wird. Dabei kann durch eine Transformation des Messsignals, das die Sensorinformation im Zeitbereich erfasst, in das Transformationssignal, das die Sensorinformation im Frequenzbereich darstellt, ein Signal bereitgestellt werden, für das eine besonders effektive Kompression für die betreffende Sensorinformation durchgeführt werden kann. Es erfolgt also erfindungsgemäß eine Kombination aus einer Transformation des Messsignals in den Frequenzbereich und einer Komprimierung dieses Signals. Dadurch kann nicht nur eine hohe Kompressionsrate erzielt werden, sondern es findet auch nur ein geringer Verlust an Information statt. Es wurde nämlich in der Praxis festgestellt, dass es in Bezug auf die Datenkompression für die betrachteten Messsignale signifikante Unterschiede zwischen einer Betrachtung im Zeitbereich und im Frequenzbereich gibt. Das Messsignal ist wird im Zeitbereich erfasst, indem Amplitudenwerte für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst und quantisiert werden. Basierend auf dem Messsignal sollen nicht bekannte Positionen von Objekte in der Umgebung des Fahrzeugs erfasst werden, so dass im Zeitbereich das gesamte Messsignal relevant ist. Demgegenüber konnte festgestellt werden, dass bei einer Transformation des Messsignals in den Frequenzbereich strukturelle Unterschiede zwischen den Signalen vorliegen, die bei einer gezielten Datenkompression über die Komprimierungsvorschrift ausgenutzt werden können. Das Spektrum des Transformationssignals ist typischerweise kompakt, so dass das Transformationssignal weniger signifikante Werte enthält. Auch sind signifikante Amplitudenänderungen gegenüber dem Messsignal weniger stark über das Spektrum verteilt. Während somit bei der Übertragung des Messsignals im Zeitbereich für alle Abtastwerte eine Information übertragen werden muss, um mögliche Amplitudenänderungen erkennen zu können, gelten für das Transformationssignal im Frequenzbereich diese Voraussetzungen nicht. Davon ausgehend kann bei geringem Informationsverlust ein Teil des Spektrums nicht übertragen werden oder es kann mit einem geringeren Datenvolumen gegenüber dem Messsignal übertragen werden. Es kann also eine maximale Kompressionsrate bei minimalem Informationsverlust erreicht werden.The basic idea of the present invention is therefore to facilitate the transmission of sensor information from environmental sensors, in particular ultrasonic sensors, to a corresponding control unit by carrying out efficient data compression. A transformation of the measurement signal that captures the sensor information in the time domain into the transformation signal that represents the sensor information in the frequency domain can provide a signal for which particularly effective compression can be carried out for the sensor information in question. Thus, according to the invention, a combination of a transformation of the measurement signal into the frequency range and a compression of this signal takes place. This not only allows a high com compression rate can be achieved, but there is also only a small loss of information. It has been found in practice that there are significant differences between a consideration in the time domain and in the frequency domain with regard to the data compression for the measurement signals considered. The measurement signal is recorded in the time domain in that amplitude values for a plurality of points in time are recorded and quantized. Based on the measurement signal, unknown positions of objects in the area surrounding the vehicle are to be recorded, so that the entire measurement signal is relevant in the time domain. On the other hand, it was found that when the measurement signal is transformed into the frequency range, there are structural differences between the signals that can be exploited for targeted data compression via the compression rule. The spectrum of the transform signal is typically compact, so the transform signal contains less significant values. Significant amplitude changes compared to the measurement signal are also less strongly distributed over the spectrum. Thus, while when transmitting the measurement signal in the time domain, information must be transmitted for all sampled values in order to be able to detect possible changes in amplitude, these prerequisites do not apply to the transformation signal in the frequency domain. Based on this, a part of the spectrum cannot be transmitted with a small loss of information, or it can be transmitted with a lower data volume compared to the measurement signal. A maximum compression rate can therefore be achieved with a minimum loss of information.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit einerseits ein Informationsverlust im Vergleich zu heutigen Verfahren reduziert werden. Andererseits können auch höhere Kompressionsraten erreicht werden, um die Datenverbindung weniger stark auszulasten oder ggf. eine erhöhte Anzahl von Umgebungssensoren über dieselbe Datenverbindung anschließen zu können. Dabei werden lediglich etablierte numerische Verfahren verwendet, die hoch-effektiv und kostengünstig in eingebetteten Systemen realisiert werden können.With the method according to the invention, a loss of information can thus be reduced in comparison to today's methods. On the other hand, higher compression rates can also be achieved in order to load the data connection less heavily or, if necessary, to be able to connect an increased number of environmental sensors via the same data connection. Only established numerical methods are used that can be implemented in embedded systems in a highly effective and cost-effective manner.

Die Komprimierungsvorschrift wird üblicherweise modelliert basierend auf aufgenommenen Messsignalen, typischerweise auf Basis ausgiebiger Testreihen. Bei einer geeigneten Komprimierungsvorschrift kann das Übertragungssignal ohne Informationsverlust erzeugt werden. Um eine hohe Kompressionsrate zu erzielen, geht die Kompression üblicherweise mit einem geringen Informationsverlust einher. Insgesamt ist eine vorteilhafte Kombination aus hoher Kompressionsrate und niedrigem Informationsverlust durch die vorgegebene Komprimierungsvorschrift vorteilhaft. Durch Kenntnis der Komprimierungsvorschrift kann auf Seiten des Umgebungssensors wie auch auf Seiten des Steuergeräts Information vorausgesetzt sein, welche das Übertragungssignal definiert, ohne dass die Komprimierungsvorschrift von dem Umgebungssensor übertragen werden muss. Die Komprimierungsvorschrift kann in der Verarbeitungseinheit des Umgebungssensors wie auch in dem Steuergerät gespeichert sein und so einfach verwendet werden.The compression rule is usually modeled based on recorded measurement signals, typically on the basis of extensive test series. With a suitable compression rule, the transmission signal can be generated without loss of information. In order to achieve a high compression rate, the compression is usually accompanied by a small loss of information. Overall, an advantageous combination of a high compression rate and low information loss is advantageous due to the specified compression rule. Knowledge of the compression rule can be required on the part of the environment sensor as well as on the part of the control unit, information that defines the transmission signal, without the compression rule having to be transmitted by the environment sensor. The compression specification can be stored in the processing unit of the environmental sensor as well as in the control unit and can thus be used easily.

Das Messsignal wird von dem Umgebungssensor aufgenommen. Das Messsignal ist typischerweise ein zeitlich begrenztes Signal, wie es beispielsweise aufgenommen wird, wenn mit einem Ultraschallsensor Reflektionen von ausgesendeten Ultraschallpulsen empfangen werden, wobei die Reflektionen nach einer endlichen Zeitdauer im Hintergrundrauschen untergehen. Im digitalen Bereich wird das Messsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst. Die Sensoreinheit des Umgebungssensors ist entsprechend zum Erfassen des Messsignals mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte ausgeführt. Die Sensoreinheit umfasst typischerweise einen Wandler, um eine analoge Messgröße in ein elektrisches Signal zu wandeln, das dann durch die Abtastung quantisiert wird.The measurement signal is recorded by the environmental sensor. The measurement signal is typically a time-limited signal, such as is recorded, for example, when reflections of transmitted ultrasonic pulses are received with an ultrasonic sensor, the reflections being lost in the background noise after a finite period of time. In the digital domain, the measurement signal is recorded with quantized amplitude values for a number of points in time. The sensor unit of the environmental sensor is designed accordingly for detecting the measurement signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time. The sensor unit typically includes a converter to convert an analog measurand into an electrical signal, which is then quantized by the sampling.

Der Umgebungssensor kann unterschiedlich ausgeführt und an dem Fahrzeug angeordnet sein. Der Umgebungssensor kann als Ultraschallsensor ausgeführt sein. Auch andere Umgebungssensoren, nach einem ähnlichen Messprinzip wie die Ultraschallsensoren arbeiten, können verwendet werden, beispielsweise LiDAR-basierte Umgebungssensoren oder Radarsensoren.The environment sensor can be designed and arranged on the vehicle in different ways. The environment sensor can be designed as an ultrasonic sensor. Other environmental sensors that work according to a measurement principle similar to that of the ultrasonic sensors can also be used, for example LiDAR-based environmental sensors or radar sensors.

Die Datenverbindung verbindet einen oder mehrere Umgebungssensoren mit dem Steuergerät. Die Datenverbindung ist vorzugsweise als Datenbus ausgeführt, an den alle Umgebungssensoren und das Steuergerät angeschlossen sind. Dabei können unterschiedliche Protokolle und Topologien verwendet werden. Im Automobilbereich verbreitete Datenbussysteme sind als CAN, FlexRay, LIN oder andere bekannt.The data link connects one or more environmental sensors to the controller. The data connection is preferably designed as a data bus to which all environmental sensors and the control unit are connected. Different protocols and topologies can be used. Data bus systems that are widespread in the automotive sector are known as CAN, FlexRay, LIN or others.

Das Transformationssignal wird als Transformation des Messsignals in den Frequenzbereich erzeugt. Entsprechende Transformationsverfahren sind als solche beispielsweise als FFT (Fast Fourier Transformation) bekannt. Das Transformationssignal weist quantisierte Amplitudenwerte für eine Mehrzahl Frequenzen auf.The transformation signal is generated as a transformation of the measurement signal into the frequency domain. Corresponding transformation methods are known as such, for example as FFT (Fast Fourier Transformation). The transformation signal has quantized amplitude values for a plurality of frequencies.

Das Erzeugen des Transformationssignals als Transformation des Messsignals in den Frequenzbereich umfasst vorzugweise eine Frequenzverschiebung des Transformationssignals. Dadurch können beispielsweise bei der Verwendung von Ultraschallsensoren Frequenzanteile der verwendeten Ultraschallfrequenzen eliminiert werden.Generating the transformation signal as a transformation of the measurement signal into the frequency domain preferably includes a frequency shift of the transformation signal. This means that, for example, when using Ult Schnellallsensoren frequency components of the ultrasonic frequencies used are eliminated.

Das Übertragungssignal wird durch eine Datenkompression aus dem Transformationssignal erzeugt. Dazu wird die vorgegebene Komprimierungsvorschrift angewendet, um die Datenmenge zu reduzieren. Bei der Datenkompression kann es zu einem Datenverlust gegenüber dem Transformationssignal kommen, so dass dieses nicht wieder exakt aus dem Übertragungssignal zurückgewonnen werden kann. Bei einer geeigneten Ausgestaltung der Komprimierungsvorschrift können Datenverluste in der Praxis gering sein oder sogar vermieden werden. Die Sensorinformation wird in Form des Übertragungssignals von dem Ultraschallsensor an das Steuergerät übertragen.The transmission signal is generated from the transformation signal by data compression. For this purpose, the specified compression rule is applied in order to reduce the amount of data. During data compression, data can be lost compared to the transformation signal, so that it cannot be exactly recovered from the transmission signal. With a suitable configuration of the compression specification, data losses can be small in practice or even avoided. The sensor information is transmitted from the ultrasonic sensor to the control unit in the form of the transmission signal.

Die Verarbeitungseinheit führt die Transformation des Messsignals in den Frequenzbereich durch, um so das Transformationssignal zu erzeugen. Außerdem wendet die Verarbeitungseinheit die Komprimierungsvorschrift auf das Transformationssignal an, um daraus das Übertragungssignal zu erzeugen. Die Verarbeitungseinheit ist vorzugsweise als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, application-specific integrated circuit) ausgeführt.The processing unit transforms the measurement signal into the frequency domain in order to generate the transformation signal. In addition, the processing unit applies the compression rule to the transformation signal in order to generate the transmission signal from it. The processing unit is preferably embodied as an application-specific integrated circuit (ASIC).

Das Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung an das Steuergerät erfolgt abhängig von der Art der Datenverbindung. Dabei können Methoden zur Fehlererkennung oder -vermeidung angewendet werden. Die Kommunikationseinheit ist zum Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung an das Steuergerät ausgeführt. Die Kommunikationseinheit kommuniziert in Übereinstimmung mit der Ausgestaltung der Datenverbindung nach diesem Standard. Die Kommunikationseinheit kann integral mit der Verarbeitungseinheit ausgeführt sein.The transmission of the transmission signal via the data connection to the control unit takes place depending on the type of data connection. Methods for error detection or avoidance can be used. The communication unit is designed to transmit the transmission signal to the control device via the data connection. The communication unit communicates in accordance with the design of the data link according to this standard. The communication unit can be implemented integrally with the processing unit.

Das Umgebungserfassungssystem kann mit einem Umgebungssensor oder mit mehreren Umgebungssensoren ausgeführt sein. Bei der Verwendung von Ultraschallsensoren ist eine Anordnung von mehreren Ultraschallsensoren an einer Vorderseite des Fahrzeugs wie auch an einer Rückseite des Fahrzeugs verbreitet. Darüber hinaus werden Ultraschallsensoren zunehmend seitlich an den Fahrzeugen angebracht.The environment detection system can be implemented with an environment sensor or with multiple environment sensors. When using ultrasonic sensors, an arrangement of a plurality of ultrasonic sensors on a front of the vehicle as well as on a rear of the vehicle is common. In addition, ultrasonic sensors are increasingly being attached to the side of vehicles.

Das Steuergerät ist eine Datenverarbeitungseinheit mit einem Prozessor und einem Speicher, um ein darin gespeichertes Programm auszuführen. Solche Steuergeräte sind im Automobilbereich auch als „electronic control unit“ (ECU) bekannt. Das Steuergerät empfängt die Übertragungssignale von allen Umgebungssensoren und verarbeitet diese zur Erfassung der Umgebung des Fahrzeugs.The control unit is a data processing unit with a processor and a memory in order to execute a program stored therein. Such control devices are also known in the automotive sector as “electronic control units” (ECU). The control unit receives the transmission signals from all environment sensors and processes them to determine the vehicle's surroundings.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge ein Erzeugen des Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Anzahl Frequenzen. Das Übertragungssignal kann somit gegenüber dem Transformationssignal mit einer geringeren Anzahl zu übertragener Amplitudenwerte bereitgestellt werden, wodurch die zu übertragende Datenmenge reduziert wird.In an advantageous embodiment of the invention, generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal according to a specified compression specification includes generating the transmission signal with a reduced number of frequencies compared to the transformation signal according to the specified compression specification. The transmission signal can thus be provided with a smaller number of amplitude values to be transmitted than with the transformation signal, as a result of which the amount of data to be transmitted is reduced.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erzeugen des Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Anzahl Frequenzen ein Zusammenfassen von Amplitudenwerten für mehrere Frequenzen zu einem kombinierten Amplitudenwert gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift umfasst, insbesondere unter Bildung des kombinierten Amplitudenwerts als Mittelwert der zusammengefassten Amplitudenwerte. Beispielsweise können Amplitudenwerte für Frequenzen bzw. für zusammenhängende Frequenzbereiche, die üblicherweise ähnliche Amplitudenwerte aufweisen, effektiv kombiniert werden. Entsprechendes gilt für Frequenzen, deren Amplitudenwerte üblicherweise in einer beliebigen Form abhängig voneinander sind, wie es beispielsweise bei Oberschwingungen der Fall ist. Mit dem kombinierten Amplitudenwert kann eine Information der entsprechenden Frequenzen gemeinsam übertragen werden, um die Datenmenge zu reduzieren. Dabei kann die Komprimierungsvorschrift eine Information beinhalten, wie die Amplitudenwerte kombiniert werden, um die Information möglichst umfassend wieder herstellen zu können. Vorzugsweise wird ein Mittelwert der zu den Frequenzen gehörenden Amplitudenwerte gebildet. Verschiedene Arten von Mittelwertbildungen sind als solche dem Fachmann bekannt.In an advantageous embodiment of the invention, the generation of the transmission signal with a reduced number of frequencies compared to the transformation signal in accordance with the specified compression specification includes a combination of amplitude values for a plurality of frequencies to form a combined amplitude value in accordance with the specified compression specification, in particular with formation of the combined amplitude value as the mean value of the combined amplitude values . For example, amplitude values for frequencies or for related frequency ranges, which usually have similar amplitude values, can be effectively combined. The same applies to frequencies whose amplitude values are usually dependent on one another in any form, as is the case with harmonics, for example. With the combined amplitude value, information of the corresponding frequencies can be transmitted together in order to reduce the amount of data. In this case, the compression rule can contain information on how the amplitude values are combined in order to be able to restore the information as comprehensively as possible. A mean value of the amplitude values belonging to the frequencies is preferably formed. Various types of averaging are known per se to those skilled in the art.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erzeugen des Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Anzahl Frequenzen ein Löschen von Amplitudenwerten für eine oder mehrere Frequenzen gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift. Wie sich herausgestellt hat, umfasst das Transformationssignal Frequenzen, deren Amplitudenwerte für die betreffenden Messsignale üblicherweise Null oder ungefähr Null bzw. konstant sind, so dass für diese Frequenzen keine zu relevante Information vorliegt. Somit können Amplitudenwerte für Frequenzen, deren Amplitudenwerte sich üblicherweise nicht verändern, weggelassen bzw. gelöscht werden. Zusätzlich können diese Amplitudenwerte in der Komprimierungsvorschrift vorgegeben werden zur Wiederherstellung bei einer inversen Anwendung der Komprimierungsvorschrift, ohne dass dafür eine Datenübertragung erforderlich wäre. Für Ultraschallsignale als Messsignale ist beispielsweise zu beobachten, dass Ultraschallechos im Zeitbereich oftmals eine ähnliche, typische Form aufweisen mit ähnlichen, typischen Flankensteilheiten, so dass das Messsignal nur bestimmte Frequenzanteile enthält, die entsprechend in dem transformierten Frequenzsignal enthalten sind.In an advantageous embodiment of the invention, the generation of the transmission signal with a reduced number of frequencies compared to the transformation signal in accordance with the specified compression specification includes deleting amplitude values for one or more frequencies in accordance with the specified compression specification. As has been found, the transformation signal includes frequencies whose amplitude values for the relevant measurement signals are usually zero or approximately zero or constant, so that there is no relevant information for these frequencies. Thus, amplitude values for Frequencies whose amplitude values usually do not change are left out or deleted. In addition, these amplitude values can be specified in the compression rule for restoration when the compression rule is used inversely, without data transmission being necessary for this. For ultrasonic signals as measurement signals, for example, it can be observed that ultrasonic echoes in the time domain often have a similar, typical shape with similar, typical edge steepnesses, so that the measurement signal contains only specific frequency components that are correspondingly contained in the transformed frequency signal.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge ein Bereitstellen der quantisierten Amplitudenwerte für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal reduzierten Anzahl Quantisierungsbits. Wie bei Analysen von in den Frequenzbereich transformierten Messsignalen festgestellt werden konnte, existieren für die Amplitudenwerte zumindest einiger Frequenzen in der Praxis Einschränkungen, die eine Anpassung der Quantisierung, d.h. eine Reduzierung der zu übertragenden Quantisierungsbits, ermöglichen.In an advantageous embodiment of the invention, the generation of a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal according to a predetermined compression rule includes providing the quantized amplitude values for at least a subset of the frequencies of the transformation signal with a reduced number of quantization bits compared to the transformation signal. As could be determined in analyzes of measurement signals transformed into the frequency domain, there are in practice limitations for the amplitude values of at least some frequencies, which allow an adjustment of the quantization, i.e. a reduction of the quantization bits to be transmitted.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Bereitstellen der quantisierten Amplitudenwerte für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal reduzierten Anzahl Quantisierungsbits ein Quantisieren eines Teilbereichs möglicher Amplitudenwerte mit der gegenüber dem Transformationssignal reduzierten Anzahl Quantisierungsbits für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals. So kann es sein, dass Amplitudenwerte von bestimmten Frequenzen nur in einem kleinen Wertebereich schwanken. Es wird also ein Teilbereich möglicher Amplitudenwerte des Transformationssignals für diese Frequenzen übertragen. Ein reduzierter Wertebereich kann mit entsprechend wenigen Quantisierungsbits dargestellt werden, um Amplitudenwerte mit einer hohen Genauigkeit darzustellen. Dadurch können relevante Informationen in diesem Wertebereich erfasst und verarbeitet werden, ohne dass eine vollständige Übertragung der Amplitude erforderlich wäre. Es kann eine Untergrenze und/oder Obergrenze der Amplitudenwerte definiert werden, um den Teilbereich zu definieren. Der Teilbereich muss dabei nicht für alle Frequenzen gleich sein, sondern kann für Gruppen von Frequenzen, insbesondere Frequenzbereiche, oder auch für jede Frequenz individuell durch die Komprimierungsvorschrift definiert sein.In an advantageous embodiment of the invention, the provision of the quantized amplitude values for at least a subset of the frequencies of the transformation signal with a reduced number of quantization bits compared to the transformation signal includes a quantization of a partial range of possible amplitude values with the reduced number of quantization bits compared to the transformation signal for at least a subset of the frequencies of the transformation signal. It can be the case that amplitude values of certain frequencies only fluctuate within a small value range. A partial range of possible amplitude values of the transformation signal for these frequencies is therefore transmitted. A reduced range of values can be represented with a correspondingly small number of quantization bits in order to represent amplitude values with a high level of accuracy. As a result, relevant information in this range of values can be recorded and processed without a complete transmission of the amplitude being necessary. A lower limit and/or upper limit of the amplitude values can be defined in order to define the partial range. The partial range does not have to be the same for all frequencies, but can be defined individually for groups of frequencies, in particular frequency ranges, or also for each frequency by the compression specification.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Bereitstellen der quantisierten Amplitudenwerte für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal reduzierten Anzahl Quantisierungsbits ein Quantisieren von Amplitudenwerten mit unterschiedlichen Quantisierungsarten für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals, insbesondere mit einer linearen, einer quadratischen, einer logarithmischen, einer exponentiellen oder einer beliebigen anderen, nicht-linearen Quantisierungsart. Wenn also die gesamte Amplitude relevante Information enthalten kann, aber ein Teil besonders relevant ist, kann durch die Wahl einer geeigneten Quantisierungsart sichergestellt werden, dass eine Datenreduktion erfolgen kann, ohne jedoch zu viel relevante Information zu verlieren.In an advantageous embodiment of the invention, the provision of the quantized amplitude values for at least a subset of the frequencies of the transformation signal with a reduced number of quantization bits compared to the transformation signal includes a quantization of amplitude values with different quantization types for at least one subset of the frequencies of the transformation signal, in particular with a linear, a quadratic , a logarithmic, an exponential or any other non-linear quantization type. So if the entire amplitude can contain relevant information, but a part is particularly relevant, choosing a suitable quantization type can ensure that data can be reduced without losing too much relevant information.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Bereitstellen einer Quantisierungstabelle, wobei die Quantisierungstabelle Vorschriften für das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal reduzierten Datenmenge für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals umfasst, insbesondere für alle Frequenzen des Transformationssignals, wobei vorzugsweise die Vorschriften für das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal reduzierten Datenmenge für wenigstens einen Frequenzbereich zusammengefasst sind. Die Quantisierungstabelle stellt eine detaillierte Komprimierungsvorschrift für die Erzeugung des Übertragungssignals dar. Zusätzlich kann die Quantisierungstabelle auf Seiten des Steuergeräts verwendet werden, um aus dem empfangenen Übertragungssignal ein Wiederherstellungssignal zu erzeugen, welches wieder ein möglichst hohes Maß an originaler Information verglichen mit dem Transformationssignal enthält. Die Quantisierungstabelle kann Information in Bezug darauf enthalten, ob ein Quantisieren für eine Frequenz erfolgt, d.h. ob eine Frequenz Teil des Übertragungssignals ist oder nicht, wie auch für jede Frequenz eine Information in Bezug auf die Quantisierung. Zur Vereinfachung kann für die Quantisierungstabelle ein Format gewählt sein, in dem Information für mehrere Frequenzen oder für Frequenzbereiche gemeinsam angegeben ist. Auch können zusätzliche Informationen zur Wiederherstellung der übertragenen Information enthalten sein. Die Quantisierungstabelle ist vorzugsweise identisch für den Umgebungssensor und das Steuergerät. Der Umgebungssensor kodiert das Übertragungssignal dann anhand der Quantisierungstabelle, und das Steuergerät kann entsprechend die Daten rekonstruieren.In an advantageous embodiment of the invention, the method includes an additional step for providing a quantization table, the quantization table including rules for generating a transmission signal with a reduced data volume compared to the transformation signal for at least a subset of the frequencies of the transformation signal, in particular for all frequencies of the transformation signal, wherein preferably the rules for generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal are combined for at least one frequency range. The quantization table represents a detailed compression specification for generating the transmission signal. In addition, the quantization table can be used by the control unit to generate a restoration signal from the received transmission signal, which again contains as high a level of original information as possible compared to the transformation signal. The quantization table may contain information relating to whether quantization is performed for a frequency, i.e. whether a frequency is part of the transmission signal or not, as well as information relating to quantization for each frequency. For simplification, a format can be chosen for the quantization table in which information for several frequencies or for frequency ranges is given together. Additional information for restoring the transmitted information can also be included. The quantization table is preferably identical for the environmental sensor and the controller. The environmental sensor then encodes the transmission signal using the quantization table, and the control unit can reconstruct the data accordingly.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen Schritt zum Erzeugen eines Wiederherstellungssignals aus dem über die Datenverbindung an das Steuergerät übertragenen Übertragungssignal basierend auf der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift. Das Wiederherstellungssignal kann durch eine inverse Anwendung der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift erzeugt werden, um die Information aus der Komprimierungsvorschrift zur Bildung des Übertragungssignals zur Erzeugung des Wiederherstellungssignals zu nutzen.In an advantageous embodiment of the invention, the method includes a step for generating a restoration signal from the transmission signal transmitted to the control unit via the data connection based on the specified compression rule. The restoration signal can be generated by an inverse application of the specified compression rule in order to use the information from the compression rule to form the transmission signal to generate the restoration signal.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren einen Schritt zum Erzeugen eines Rücktransformationssignals aus dem Wiederherstellungssignal als Rücktransformation in ein Zeitsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte. Das rücktransformierte Zeitsignal kann dann in bisher gewohnter Weise in dem Steuergerät weiter verarbeitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät das Wiederherstellungssignal im Frequenzbereich verarbeiten.In an advantageous embodiment of the invention, the method includes a step for generating an inverse transformation signal from the restoration signal as an inverse transformation into a time signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time. The inverse-transformed time signal can then be processed further in the control device in the usual manner. Alternatively or additionally, the control device can process the restoration signal in the frequency domain.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuergerät ausgeführt, basierend auf der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift aus dem Übertragungssignal ein Wiederherstellungssignal zu erzeugen, wobei das Steuergerät vorzugsweise weiter ausgeführt ist, durch eine Rücktransformation aus dem Wiederherstellungssignal ein Rücktransformationssignal als Zeitsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte zu erzeugen.In an advantageous embodiment of the invention, the control unit is designed to generate a restoration signal from the transmission signal based on the specified compression specification, the control unit preferably being further designed to generate an inverse transformation signal from the restoration signal as a time signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time by inverse transformation .

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawing based on preferred embodiments. The features shown can represent an aspect of the invention both individually and in combination. Features of different exemplary embodiments can be transferred from one exemplary embodiment to another.

Es zeigt

  • 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Umgebungsumfassungssystem, das Ultraschallsensoren und ein Steuergerät umfasst, die über eine Datenverbindung verbunden sind, gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ultraschallsensors aus 1 mit einem topfförmigen Membrangehäuse, einem daran angebrachten Piezoelement, einer Sensoreinheit, einer Verarbeitungseinheit, und einer Kommunikationseinheit,
  • 3 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zur Übertragung von einem Messsignal von dem Ultraschallsensor über die Datenverbindung an das Steuergerät mit dem Umgebungsumfassungssystem aus 1,
  • 4 ein erster beispielhafter Amplitudenverlauf eines Messsignals im Zeitbereich mit einem Ultraschallecho bei etwa 7 ms,
  • 5 ein zweiter beispielhafter Amplitudenverlauf eines Messsignals im Zeitbereich mit einem Ultraschallecho bei etwa 6 ms,
  • 6 ein erster beispielhafter Amplitudenverlauf eines Transformationssignals als Transformation des Messsignals aus 4 im Zeitbereich in den Frequenzbereich, und
  • 7 ein zweiter beispielhafter Amplitudenverlauf eines Transformationssignals als Transformation des Messsignals aus 5 im Zeitbereich in den Frequenzbereich.
It shows
  • 1 a schematic view of a vehicle with an environment surrounding system, which includes ultrasonic sensors and a control unit, which are connected via a data connection, according to a first preferred embodiment,
  • 2 a schematic representation of an ultrasonic sensor 1 with a pot-shaped membrane housing, a piezo element attached thereto, a sensor unit, a processing unit, and a communication unit,
  • 3 a flowchart of a method for transmitting a measurement signal from the ultrasonic sensor via the data connection to the control unit with the environmental surrounding system 1 ,
  • 4 a first exemplary amplitude curve of a measurement signal in the time domain with an ultrasonic echo at around 7 ms,
  • 5 a second exemplary amplitude curve of a measurement signal in the time domain with an ultrasonic echo at around 6 ms,
  • 6 a first exemplary amplitude profile of a transformation signal as a transformation of the measurement signal 4 in the time domain to the frequency domain, and
  • 7 a second exemplary amplitude profile of a transformation signal as a transformation of the measurement signal 5 in the time domain to the frequency domain.

Die 1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem Umgebungserfassungssystem 12 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform.the 1 1 shows a vehicle 10 with an environment detection system 12 according to a first preferred embodiment.

Das Umgebungserfassungssystem 12 umfasst eine Mehrzahl Umgebungssensoren 14, die hier als Ultraschallsensoren 14 ausgeführt sind, und ein Steuergerät 14, wobei die Ultraschallsensoren 14 und das Steuergerät 16 über eine Datenverbindung 18 miteinander verbunden sind. Das Steuergerät 16 ist eine Datenverarbeitungseinheit mit einem Prozessor und einem Speicher, um ein darin gespeichertes Programm auszuführen. Solche Steuergeräte 16 sind im Automobilbereich auch als „electronic control unit“ (ECU) bekannt.The environment detection system 12 includes a plurality of environment sensors 14 which are embodied here as ultrasonic sensors 14 , and a control unit 14 , the ultrasonic sensors 14 and the control unit 16 being connected to one another via a data connection 18 . The controller 16 is a data processing unit having a processor and a memory for executing a program stored therein. Such control devices 16 are also known in the automotive sector as “electronic control units” (ECU).

Die Ultraschallsensoren 14 sind in zwei Gruppen zu jeweils sechs Ultraschallsensoren 14 entlang einer Vorderseite 20 und einer Rückseite 22 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Die Ultraschallsensoren 14 sind zum Überwachen einer Umgebung 24 des Fahrzeugs 10 ausgeführt und an dem Fahrzeug 10 angeordnet.The ultrasonic sensors 14 are arranged in two groups of six ultrasonic sensors 14 each along a front 20 and a rear 22 of the vehicle 10 . Ultrasonic sensors 14 are designed to monitor surroundings 24 of vehicle 10 and are arranged on vehicle 10 .

Ein Ultraschallsensor 14 ist beispielhaft in 2 dargestellt. Der Ultraschallsensor 14 umfasst ein topfförmiges Membrangehäuse 26 und ein Piezoelement 28, wobei das Piezoelement 14 an einer Innenseite 30 des topfförmigen Membrangehäuses 26 angebracht ist. Das Piezoelement 28 ist vorzugsweise durch Kleben an der Innenseite 30 des topfförmigen Membrangehäuses 26 befestigt. Der Ultraschallsensor 14 umfasst weiterhin eine Sensoreinheit 32 zum Erfassen von Sensorinformation. Die Sensorinformation wird vorliegend als Messsignal 34 mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst. Die Sensoreinheit 32 umfasst typischerweise einen Wandler, um eine analoge Messgröße in ein elektrisches Signal zu wandeln, das dann durch die Abtastung quantisiert wird. Das Messsignal 34 ist hier ein zeitlich begrenztes Signal mit Reflektionen von ausgesendeten Ultraschallpulsen. Im digitalen Bereich wird das Messsignal 34 mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst. Entsprechende Messsignale 34 sind beispielhaft in den 4 und 5 dargestellt.An ultrasonic sensor 14 is shown by way of example in 2 shown. Ultrasonic sensor 14 includes a pot-shaped membrane housing 26 and a piezo element 28 , piezo element 14 being attached to an inner side 30 of pot-shaped membrane housing 26 . The piezoelectric element 28 is preferably attached to the inside 30 of the pot-shaped membrane housing 26 by gluing. The ultrasonic sensor 14 also includes a sensor unit 32 for acquiring sensor information. In the present case, the sensor information is recorded as a measurement signal 34 with quantized amplitude values for a plurality of points in time. The sensor unit 32 typically includes a converter to convert an analog measurement variable into an electrical signal, which is then quantified by the sampling is ted. The measurement signal 34 is a time-limited signal with reflections of transmitted ultrasonic pulses. In the digital domain, the measurement signal 34 is recorded with quantized amplitude values for a plurality of points in time. Corresponding measurement signals 34 are exemplified in FIGS 4 and 5 shown.

Eine Verarbeitungseinheit 36 erzeugt ein Transformationssignal 38 als Transformation des Messsignals 34 in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen. Entsprechende Transformationssignale 38 sind beispielhaft in den 6 und 7 dargestellt, wobei das Messsignal 34 aus 4 in das Transformationssignal 38 aus 6 transformiert wurde, und das Messsignal 34 aus 5 in das Transformationssignal 38 aus 7 transformiert wurde. Außerdem erzeugt die Verarbeitungseinheit 36 ein Übertragungssignal mit einer gegenüber dem Transformationssignal 38 gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge, wie nachstehend im Detail ausgeführt ist. Die Verarbeitungseinheit ist in diesem Ausführungsbeispiel als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC, application-specific integrated circuit) ausgeführt.A processing unit 36 generates a transformation signal 38 as a transformation of the measurement signal 34 into the frequency domain with quantized amplitude values for a plurality of frequencies. Corresponding transformation signals 38 are exemplified in FIGS 6 and 7 shown, with the measurement signal 34 from 4 into the transformation signal 38 out 6 was transformed, and the measurement signal 34 from 5 into the transformation signal 38 out 7 was transformed. In addition, the processing unit 36 generates a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal 38 according to a predetermined compression rule, as explained in detail below. In this exemplary embodiment, the processing unit is designed as an application-specific integrated circuit (ASIC).

Schließlich umfasst der Ultraschallsensor 14 in diesem Ausführungsbeispiel eine Kommunikationseinheit 40 zum Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung 18 an das Steuergerät 16.Finally, in this exemplary embodiment, ultrasonic sensor 14 includes a communication unit 40 for transmitting the transmission signal via data connection 18 to control unit 16.

Das Steuergerät 16 des Umgebungserfassungssystems 12 ist ausgeführt, die Übertragungssignale von den Ultraschallsensoren 14 zu empfangen und zu verarbeiten, um die Umgebung 24 des Fahrzeugs 10 zu erfassen. Die Verarbeitung von entsprechenden Signalen zur Erfassung der Umgebung 24 des Fahrzeugs 10 ist als solche bekannt.The control unit 16 of the environment detection system 12 is designed to receive and process the transmission signals from the ultrasonic sensors 14 in order to detect the environment 24 of the vehicle 10 . The processing of corresponding signals for detecting the surroundings 24 of the vehicle 10 is known as such.

Die Datenverbindung 18 ist hier als Datenbus 18 ausgeführt, an den alle Ultraschallsensoren 14 und das Steuergerät 16 angeschlossen sind. Dabei können unterschiedliche Protokolle und Topologien verwendet werden, die als solche im Stand der Technik bekannt sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Datenbus 18 nach einem der Standards CAN, FlexRay, oder LIN ausgeführt.The data connection 18 is designed here as a data bus 18 to which all ultrasonic sensors 14 and the control unit 16 are connected. In this case, different protocols and topologies can be used, which are known as such in the prior art. In this exemplary embodiment, the data bus 18 is designed according to one of the standards CAN, FlexRay, or LIN.

Nachstehend wird ein in 3 dargestelltes Verfahren zur Übertragung der Sensorinformation von einem der Ultraschallsensoren 14 des Fahrzeugs 10 über die Datenverbindung 18 an das Steuergerät 16 beschrieben, wobei die Sensorinformation von dem jeweiligen Ultraschallsensor 14 als Messsignal 34 bereitgestellt wird. Das Verfahren wird mit dem in 1 dargestellten Umgebungserfassungssystem 12 durchgeführt.An in 3 illustrated method for transmitting the sensor information from one of the ultrasonic sensors 14 of the vehicle 10 via the data connection 18 to the control unit 16 is described, the sensor information being provided by the respective ultrasonic sensor 14 as a measurement signal 34 . The procedure is carried out with the in 1 performed environment detection system 12 shown.

Das Verfahren beginnt in Schritt S100 mit dem Bereitstellen einer Quantisierungstabelle, wobei die Quantisierungstabelle Vorschriften für das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal 38 reduzierten Datenmenge für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals 38 umfasst, insbesondere für alle Frequenzen des Transformationssignals 38. Dabei können die Vorschriften für das Erzeugen des Übertragungssignals für einzelne Frequenzbereiche oder mehrere einzelne Frequenzen zusammengefasst sein. Die Quantisierungstabelle wird basierend auf einer Komprimierungsvorschrift bereitgestellt, wobei die Komprimierungsvorschrift basierend auf aufgenommenen Messsignalen 34 auf Basis ausgiebiger Testreihen modelliert und in der Quantisierungstabelle in einer einfach zu verarbeitenden Form bereitgestellt wird. Die Quantisierungstabelle stellt somit eine detaillierte, einfach anwendbare Komprimierungsvorschrift für die Erzeugung des Übertragungssignals dar. Die Quantisierungstabelle ist identisch in jedem Umgebungssensor 14 und in dem Steuergerät 16 gespeichert. Details zu der Quantisierungstabelle sind nachstehend unter Bezug auf Schritt S130 angegeben.The method begins in step S100 with the provision of a quantization table, the quantization table including rules for generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal 38 for at least a subset of the frequencies of the transformation signal 38, in particular for all frequencies of the transformation signal 38 the regulations for generating the transmission signal for individual frequency ranges or several individual frequencies can be summarized. The quantization table is provided based on a compression rule, the compression rule being modeled based on recorded measurement signals 34 on the basis of extensive test series and provided in the quantization table in a form that is easy to process. The quantization table thus represents a detailed, easily applicable compression rule for generating the transmission signal. Details of the quantization table are given below with reference to step S130.

Schritt S110 betrifft ein Erzeugen des Transformationssignals 38 als Transformation des Messsignals 34 in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen. Die 4 und 5 zeigen entsprechende Messsignale 34 im Zeitbereich mit Peaks 42, die durch eine Frequenztransformation in die entsprechenden Transformationssignale 38 in den 6 und 7 transformiert wurden. Als Transformationsverfahren wird hier beispielsweise eine FFT (Fast Fourier Transformation) verwendet. Im Zuge der Erzeugung des Transformationssignals 38 wird eine Frequenzverschiebung des Transformationssignals 38 durchgeführt, um Frequenzanteile der von den Ultraschallsensoren 14 verwendeten Ultraschallfrequenzen zu eliminieren. Die Verarbeitungseinheit 36 führt die Transformation des Messsignals 34 in den Frequenzbereich zur Erzeugung des Transformationssignals 38 durch.Step S110 relates to generating the transformation signal 38 as a transformation of the measurement signal 34 into the frequency domain with quantized amplitude values for a plurality of frequencies. the 4 and 5 show corresponding measurement signals 34 in the time domain with peaks 42, which are generated by a frequency transformation into the corresponding transformation signals 38 in the 6 and 7 were transformed. An FFT (Fast Fourier Transformation) is used here, for example, as the transformation method. In the course of generating the transformation signal 38, a frequency shift of the transformation signal 38 is carried out in order to eliminate frequency components of the ultrasonic frequencies used by the ultrasonic sensors 14. The processing unit 36 carries out the transformation of the measurement signal 34 into the frequency range in order to generate the transformation signal 38 .

Schritt S120 betrifft ein Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal 38 gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge. Dazu wendet die Verarbeitungseinheit 36 die Quantisierungstabelle auf das Transformationssignal 38 an und kodiert das Übertragungssignal anhand der Quantisierungstabelle.Step S120 relates to generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal 38 in accordance with the specified compression rule. For this purpose, the processing unit 36 applies the quantization table to the transformation signal 38 and encodes the transmission signal using the quantization table.

Im Detail wird das Übertragungssignal gemäß der Komprimierungsvorschrift in der Quantisierungstabelle mit einer gegenüber dem Transformationssignal 38 reduzierten Anzahl Frequenzen erzeugt. Dazu können einerseits Amplitudenwerte für mehrere Frequenzen zu einem kombinierten Amplitudenwert gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift in der Quantisierungstabelle zusammengefasst werden. Der kombinierte Amplitudenwert kann dabei als Mittelwert der zusammengefassten Amplitudenwerte erzeugt werden. Die Quantisierungstabelle enthält Informationen, wie die Amplitudenwerte kombiniert werden für eine nachfolgende Wiederherstellung. Andererseits können gemäß der Quantisierungstabelle Amplitudenwerten für eine oder mehrere Frequenzen gelöscht werden. Wie in den 6 und 7 zu erkennen ist, sind die Amplituden der gezeigten Transformationssignale 38 näherungsweise Null für Frequenzen oberhalb/unterhalb von +/- 700 Hz, so dass für diese Frequenzen keine relevante Information vorliegt. In der Quantisierungstabelle ist für diese Frequenzen ein fester Wert von Null vorgegeben.In detail, according to the compression rule in the quantization table, the transmission signal has a reduced number of frequencies compared to the transformation signal 38 generated. For this purpose, on the one hand, amplitude values for a number of frequencies can be combined to form a combined amplitude value in accordance with the specified compression rule in the quantization table. The combined amplitude value can be generated as the mean value of the combined amplitude values. The quantization table contains information on how the amplitude values are combined for subsequent reconstruction. On the other hand, according to the quantization table, amplitude values for one or more frequencies can be deleted. As in the 6 and 7 As can be seen, the amplitudes of the transformation signals 38 shown are approximately zero for frequencies above/below +/-700 Hz, so that there is no relevant information for these frequencies. A fixed value of zero is specified for these frequencies in the quantization table.

Außerdem wird das Übertragungssignal für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals 38 mit einer gegenüber dem Transformationssignal 38 reduzierten Anzahl Quantisierungsbits erzeugt.In addition, the transmission signal for at least a subset of the frequencies of the transformation signal 38 is generated with a reduced number of quantization bits compared to the transformation signal 38 .

Wie in den 4 bis 7 zu erkennen ist, unterscheiden sich die Amplitudenverläufe der Transformationssignale 38 in den 6 und 7 nur geringfügig, obwohl die Messsignale 34 in den 4 und 5 unterschiedliche und zeitlich versetzte Peaks 42 mit empfangenen Ultraschallechos aufweisen. Daher kann das Übertragungssignal nur einen Teilbereich möglicher Amplitudenwerte mit einer gegenüber dem Transformationssignal 38 reduzierten Anzahl Quantisierungsbits für solche Frequenzen des Transformationssignals quantisieren. Dazu wird für alle Frequenzen eine individuelle Untergrenze und/oder Obergrenze der Amplitudenwerte definiert, um den Teilbereich zu definieren. Außerdem wird für jede Frequenz eine Quantisierungsart definiert, beispielsweise eine lineare, eine quadratische, eine logarithmische oder eine exponentielle Quantisierungsart.As in the 4 until 7 can be seen, the amplitude curves of the transformation signals 38 differ in FIGS 6 and 7 only slightly, although the measurement signals 34 in the 4 and 5 have different and temporally offset peaks 42 with received ultrasonic echoes. The transmission signal can therefore only quantize a sub-range of possible amplitude values with a reduced number of quantization bits for such frequencies of the transformation signal compared to the transformation signal 38 . For this purpose, an individual lower limit and/or upper limit of the amplitude values is defined for all frequencies in order to define the partial range. In addition, a quantization type is defined for each frequency, for example a linear, quadratic, logarithmic or exponential quantization type.

Die Details zur Durchführung der Kodierung des Übertragungssignals ergeben sich jeweils aus der Quantisierungstabelle.The details for carrying out the coding of the transmission signal result from the quantization table.

Schritt S130 betrifft ein Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung 18 an das Steuergerät 16. Dabei können Methoden zur Fehlererkennung oder auch zur -vermeidung angewendet werden. Die Sensorinformation wird somit in Form des Übertragungssignals von den Ultraschallsensoren 14 an das Steuergerät 16 übertragen.Step S130 relates to transmission of the transmission signal via the data connection 18 to the control unit 16. Methods for error detection or error avoidance can be used in this case. The sensor information is thus transmitted from the ultrasonic sensors 14 to the control device 16 in the form of the transmission signal.

Schritt S140 betrifft ein Erzeugen eines Wiederherstellungssignals aus dem über die Datenverbindung 18 an das Steuergerät 16 übertragenen Übertragungssignal basierend auf der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift mit der Quantisierungstabelle. Die vorgegebene Komprimierungsvorschrift wird basierend auf der Information der Quantisierungstabelle invers auf das Übertragungssignal angewendet, um das Wiederherstellungssignal zu erzeugen. Das Wiederherstellungssignal wird von dem Steuergerät 16 erzeugt.Step S140 relates to generating a restoration signal from the transmission signal transmitted via the data connection 18 to the control unit 16 based on the specified compression rule with the quantization table. The specified compression rule is applied inversely to the transmission signal based on the information in the quantization table in order to generate the restoration signal. The recovery signal is generated by the controller 16 .

Schritt S150 betrifft einen Schritt zum Erzeugen eines Rücktransformationssignals aus dem Wiederherstellungssignal als Rücktransformation in ein Zeitsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte. Die Rücktransformation des Wiederherstellungssignals in ein Zeitsignal kann basierend beispielsweise auf einer inversen FFT in dem Steuergerät 16 durchgeführt werden. Das so erzeugte Rücktransformationssignal entspricht bei einer geeigneten Komprimierung über die Quantisierungstabelle dem entsprechenden Messsignal ohne Abweichungen oder mit nur geringen Abweichungen. Schritt S150 wird von dem Steuergerät 16 durchgeführt.Step S150 refers to a step of generating an inverse transform signal from the restoration signal as inverse transform into a time signal having quantized amplitude values for a plurality of time points. The inverse transformation of the restoration signal into a time signal can be carried out in the control unit 16 on the basis of an inverse FFT, for example. With suitable compression via the quantization table, the inverse transformation signal generated in this way corresponds to the corresponding measurement signal without deviations or with only slight deviations. Step S150 is performed by the controller 16.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Fahrzeugvehicle
1212
Umgebungserfassungssystemenvironment detection system
1414
Umgebungssensor, UltraschallsensorEnvironmental sensor, ultrasonic sensor
1616
Steuergerätcontrol unit
1818
Datenverbindung, DatenbusData connection, data bus
2020
Vorderseitefront
2222
Rückseiteback
2424
Umgebungvicinity
2626
Membrangehäusemembrane housing
2828
Piezoelementpiezo element
3030
Innenseiteinside
3232
Sensoreinheitsensor unit
3434
Messsignalmeasurement signal
3636
Verarbeitungseinheitprocessing unit
3838
Transformationssignaltransformation signal
4040
Kommunikationseinheitcommunication unit
4242
PeakPeaks

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017108348 B3 [0012]DE 102017108348 B3 [0012]
  • EP 3528230 A1 [0013]EP 3528230 A1 [0013]

Claims (13)

Verfahren zur Übertragung von Sensorinformation von einem Umgebungssensor (14), insbesondere einem Ultraschallsensor (14) eines Fahrzeugs (10), über eine Datenverbindung (18) an ein Steuergerät (16), wobei der Umgebungssensor (14) die Sensorinformation als Messsignal (34) mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte erfasst, umfassend die Schritte Erzeugen eines Transformationssignals (38) als Transformation des Messsignals (34) in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen, Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge, und Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung (18) an das Steuergerät (16).Method for transmitting sensor information from an environment sensor (14), in particular an ultrasonic sensor (14) of a vehicle (10), via a data connection (18) to a control unit (16), the environment sensor (14) sending the sensor information as a measurement signal (34) with quantized amplitude values for a plurality of points in time, comprising the steps of Generating a transformation signal (38) as a transformation of the measurement signal (34) into the frequency range with quantized amplitude values for a plurality of frequencies, Generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal (38) according to a predetermined compression specification, and Transmission of the transmission signal via the data connection (18) to the control device (16). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge ein Erzeugen des Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Anzahl Frequenzen umfasst.procedure after claim 1 , characterized in that the generation of a transmission signal with a compared to the transformation signal (38) according to a predetermined compression rule reduced amount of data comprises generating the transmission signal with a compared to the transformation signal (38) according to the predetermined compression rule reduced number of frequencies. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Anzahl Frequenzen ein Zusammenfassen von Amplitudenwerten für mehrere Frequenzen zu einem kombinierten Amplitudenwert gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift umfasst, insbesondere unter Bildung des kombinierten Amplitudenwerts als Mittelwert der zusammengefassten Amplitudenwerte.procedure after claim 2 , characterized in that the generation of the transmission signal with a reduced number of frequencies compared to the transformation signal (38) in accordance with the specified compression specification comprises combining amplitude values for a plurality of frequencies to form a combined amplitude value in accordance with the specified compression specification, in particular with the formation of the combined amplitude value as the mean value of the summarized amplitude values. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Anzahl Frequenzen ein Löschen von Amplitudenwerten für eine oder mehrere Frequenzen gemäß der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift umfasst.Procedure according to one of claims 2 or 3 , characterized in that the generation of the transmission signal with a reduced number of frequencies compared to the transformation signal (38) according to the specified compression specification includes deleting amplitude values for one or more frequencies according to the specified compression specification. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge ein Bereitstellen der quantisierten Amplitudenwerte für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals (38) mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) reduzierten Anzahl Quantisierungsbits umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the generation of a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal (38) according to a predetermined compression specification involves providing the quantized amplitude values for at least a subset of the frequencies of the transformation signal (38) with a compared to the transformation signal (38) reduced number of quantization bits. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der quantisierten Amplitudenwerte für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals (38) mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) reduzierten Anzahl Quantisierungsbits ein Quantisieren eines Teilbereichs möglicher Amplitudenwerte mit der gegenüber dem Transformationssignal (38) reduzierten Anzahl Quantisierungsbits für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals umfasst.procedure after claim 5 , characterized in that the provision of the quantized amplitude values for at least a subset of the frequencies of the transformation signal (38) with a reduced number of quantization bits compared to the transformation signal (38) quantization of a partial range of possible amplitude values with the reduced number of quantization bits compared to the transformation signal (38) for comprises at least a subset of the frequencies of the transformation signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der quantisierten Amplitudenwerte für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals (38) mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) reduzierten Anzahl Quantisierungsbits ein Quantisieren von Amplitudenwerten mit unterschiedlichen Quantisierungsarten für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals (38) umfasst, insbesondere mit einer linearen oder einer logarithmischen Quantisierungsart.Procedure according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that the provision of the quantized amplitude values for at least a subset of the frequencies of the transformation signal (38) with a reduced number of quantization bits compared to the transformation signal (38) involves quantization of amplitude values with different quantization types for at least a subset of the frequencies of the transformation signal (38) includes, in particular with a linear or a logarithmic quantization type. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen zusätzlichen Schritt zum Bereitstellen einer Quantisierungstabelle umfasst, wobei die Quantisierungstabelle Vorschriften für das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) reduzierten Datenmenge für wenigstens eine Teilmenge der Frequenzen des Transformationssignals (38) umfasst, insbesondere für alle Frequenzen des Transformationssignals (38), wobei vorzugsweise die Vorschriften für das Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) reduzierten Datenmenge für wenigstens einen Frequenzbereich zusammengefasst sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises an additional step for providing a quantization table, the quantization table containing rules for generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal (38) for at least a subset of the frequencies of the transformation signal ( 38), in particular for all frequencies of the transformation signal (38), the rules for generating a transmission signal with a reduced amount of data compared to the transformation signal (38) being combined for at least one frequency range. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt zum Erzeugen eines Wiederherstellungssignals aus dem über die Datenverbindung (18) an das Steuergerät (16) übertragenen Übertragungssignal basierend auf der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises a step for generating a recovery signal from the transmission signal transmitted via the data connection (18) to the control unit (16) based on the specified compression rule. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt zum Erzeugen eines Rücktransformationssignals aus dem Wiederherstellungssignal als Rücktransformation in ein Zeitsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises a step for generating an inverse transformation signal from the restoration signal as an inverse transformation into a time signal with quantized amplitude values for a plurality of points in time. Umgebungssensor (14), insbesondere Ultraschallsensor (14) für ein Fahrzeug (10), mit einer Sensoreinheit (32) zum Erfassen von Sensorinformation als Messsignal (34) mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte, einer Verarbeitungseinheit (36) zum Erzeugen eines Transformationssignals (38) als Transformation des Messsignals (34) in den Frequenzbereich mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Frequenzen und zum Erzeugen eines Übertragungssignals mit einer gegenüber dem Transformationssignal (38) gemäß einer vorgegebenen Komprimierungsvorschrift reduzierten Datenmenge, und einer Kommunikationseinheit (40) zum Übertragen des Übertragungssignals über die Datenverbindung (18) an das Steuergerät (16).Surroundings sensor (14), in particular ultrasonic sensor (14) for a vehicle (10), with a sensor unit (32) for detecting sensor information as a measurement signal (34) with quantized amplitude values for a plurality of points in time, a processing unit (36) for generating a transformation signal ( 38) as a transformation of the measurement signal (34) into the frequency range with quantized amplitude values for a plurality of frequencies and for generating a transmission signal with a data volume that is reduced compared to the transformation signal (38) in accordance with a specified compression specification, and a communication unit (40) for transmitting the transmission signal via the data connection (18) to the control unit (16). Umgebungserfassungssystem (12) mit wenigstens einem Umgebungssensor (14) nach Anspruch 11 und einem Steuergerät (16), die über eine Datenverbindung (18) miteinander verbunden sind, wobei das Steuergerät (16) ausgeführt ist, das Übertragungssignal von dem wenigstens einen Umgebungssensor (14) zu empfangen und zu verarbeiten, um die Umgebung (24) des Fahrzeugs (10) zu erfassen.Environment detection system (12) with at least one environment sensor (14). claim 11 and a control unit (16), which are connected to one another via a data connection (18), the control unit (16) being designed to receive and process the transmission signal from the at least one environment sensor (14) in order to determine the environment (24) of the Vehicle (10) to detect. Umgebungserfassungssystem (12) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16) ausgeführt ist, basierend auf der vorgegebenen Komprimierungsvorschrift aus dem Übertragungssignal ein Wiederherstellungssignal zu erzeugen, wobei das Steuergerät (16) vorzugsweise weiter ausgeführt ist, durch eine Rücktransformation aus dem Wiederherstellungssignal ein Rücktransformationssignal als Zeitsignal mit quantisierten Amplitudenwerten für eine Mehrzahl Zeitpunkte zu erzeugen.Environment detection system (12) according to claim 12 , characterized in that the control unit (16) is designed to generate a restoration signal from the transmission signal based on the specified compression specification, wherein the control unit (16) is preferably further designed to produce a restoration signal as a time signal with quantized amplitude values by inverse transformation from the restoration signal for a plurality of points in time.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102017108348B3 (en) 2017-04-20 2018-06-21 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Configuration of a sensor system with a neural network for a motor vehicle
EP3528230A1 (en) 2018-01-23 2019-08-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for processing sensor data in a plurality of controllers, correspondingly adapted pre-processing unit and vehicle

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KWAN, Chiman [et al.]: A comparison of compression codecs for maritime and sonar images in bandwidth constrained applications. In: Computers, Vol. 8, 2019, No. 32, S. 1-21. - ISSN 2073-431X
WEN, Xu ; YULING, Wang ; WEIQING, Zhu: Sonar image processing system for an autonomous underwater vehicle (AUV). In: Conference proceedings Oceans ‘95 MTS/IEEE. Vol. 3, October 9-12, 1995, S. 1883-1886. – ISBN 0-933957-14-9

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