DE112022002133T5

DE112022002133T5 - Schallwellen-verarbeitungsvorrichtung und ultraschallsystem

Info

Publication number: DE112022002133T5
Application number: DE112022002133.0T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Tsuboi
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2021-06-09
Filing date: 2022-06-07
Publication date: 2024-04-11
Also published as: JPWO2022260031A1; WO2022260031A1; US20240111047A1; CN117460970A

Abstract

Eine Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung (1) umfasst eine Sendesignal-Erzeugungseinheit (41), die ein Sendesignal zum Senden einer Schallwelle erzeugt, eine Empfangswellensignal-Ausgabeeinheit (3), die basierend auf dem Empfangen der Schallwelle ein empfangenes Wellensignal ausgibt, eine Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit (43), die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung basierend auf dem empfangenen Wellensignal und einer Vielzahl von Referenzwellendaten (Refl bis RefN) parallel für jede der Referenzwellendaten ausführt, und eine Eigenwellen-Identifikationseinheit (44), die basierend auf einem Korrelation-Konvolution-Integral-Wert, der von der Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit ausgegeben wird, bestimmt, ob die empfangene Schallwelle, die eine reflektierte Welle der Schallwelle ist, die von der Sendesignal-Erzeugungseinheit gesendet wurde, eine eigene Welle ist oder nicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung und ein Ultraschallsystem.
Allgemeiner Stand der Technik
Herkömmlicherweise ist ein Ultraschallsystem bekannt, das eine Entfernung zu einem Hindernis misst, indem es eine Schallwelle generiert und die Flugzeit (Time of Flight - ToF) bis zur Rückkehr einer reflektierten Welle von dem Hindernis misst. Herkömmlicherweise wird dieses Ultraschallsystem für gewöhnlich an einem Fahrzeug montiert, und als Beispiel ist ein fahrzeugeigenes Abstandssonar bekannt.
Als Beispiel dieses herkömmlichen Ultraschallsystems gibt es ein System, in dem Wellenformdaten (Referenzwellendaten) vorbereitet werden, deren Empfang erwartet wird, und Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung basierend auf den Referenzwellendaten und einem tatsächlich empfangenen Empfangssignal ausgeführt wird, sodass die reflektierte Welle hervorgehoben wird. Dieses System wird auch als „Pulskompressionssystem“ bezeichnet und kann ein Signal-Rausch(S/R)-Verhältnis verbessern. Es ist zu beachten, dass das Pulskompressionssystem beispielsweise in Patentdokument 1 beschrieben wird.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP-A-2005-152450
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Hier ist es in dem Ultraschallsystem notwendig, zwischen einer reflektierten Welle der Welle, die von ihrem eigenen Ultraschallsystem gesendet und von einem Objekt reflektiert wird (eigene Welle), und einer Ultraschallwelle, die von einem anderen Ultraschallsystem gesendet wird (andere Welle), zu unterscheiden.
Insbesondere nehmen in jüngster Zeit Automodelle, an denen fahrzeugeigene Abstandssonare montiert sind, und die Gründe zum Montieren derselben zu, und es gibt ein Problem der Interferenz mit einer Ultraschallwelle, die von einem anderen Sonar gesendet wurde.
In Anbetracht der zuvor genannten Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die Eigenwellen-Identifikation mit einer wirksamen Struktur umsetzt.
Mittel zum Lösen des Problems
Eine Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst:

eine Sendesignal-Erzeugungseinheit, die ein Sendesignal zum Senden einer Schallwelle erzeugt;
eine Empfangswellensignal-Ausgabeeinheit, die basierend auf dem Empfangen der Schallwelle ein empfangenes Wellensignal ausgibt;
eine Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit, die basierend auf dem empfangenen Wellensignal und einer Vielzahl von Referenzwellendaten Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung parallel für jede der Referenzwellendaten ausführt; und
eine Eigenwellen-Identifikationseinheit, die basierend auf einem Korrelation-Konvolution-Integral-Wert, der von der Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit ausgegeben wird, bestimmt, ob die empfangene Schallwelle, die eine reflektierte Welle der Schallwelle ist, die von der Sendesignal-Erzeugungseinheit gesendet wurde, eine eigene Welle ist oder nicht.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung kann Eigenwellen-Identifikation mit einer wirksamen Struktur umgesetzt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist eine Grafik, die schematisch ein Fahrzeug, das mit einem Ultraschallsystem ausgestattet ist, und ein Objekt veranschaulicht.
2 ist eine Grafik, die ein Beispiel der Korrelationsverarbeitung veranschaulicht.
3 ist eine Grafik, die ein Beispiel der Korrelationsverarbeitung veranschaulicht.
4 ist eine Grafik, die eine Struktur einer Empfangs-Verarbeitungseinheit gemäß einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht.
5A ist eine Grafik, die ein empfangenes Wellensignal eines Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (Anzahl Proben = 128).
5B ist eine Grafik, die Korrelation-Konvolution-Integral-Werte des Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (Anzahl Proben = 128).
6A ist eine Grafik, die das empfangene Wellensignal des Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (Anzahl Proben = 256).
6B ist eine Grafik, die die Korrelation-Konvolution-Integral-Werte des Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (Anzahl Proben = 256).
7 ist eine Grafik, die eine Struktur des Ultraschallsystems gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine Grafik, die ein spezifisches Strukturbeispiel einer Korrelations-Verarbeitungseinheit und einer Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit veranschaulicht.
9 ist eine Tabelle, die ein Beispiel von Korrelations-Maximalwerten zeigt.
10 ist eine schematische Grafik, die eine Situation veranschaulicht, in der sich das mit dem Ultraschallsystem ausgestattete Fahrzeug bewegt.
11A ist eine Grafik, die das empfangene Wellensignal des Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (wenn das Fahrzeug gestoppt ist).
11B ist eine Grafik, die die Korrelation-Konvolution-Integral-Werte des Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (wenn das Fahrzeug gestoppt ist).
12A ist eine Grafik, die das empfangene Wellensignal des Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (wenn sich das Fahrzeug bewegt).
12B ist eine Grafik, die die Korrelation-Konvolution-Integral-Werte des Simulationsergebnisses gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht (wenn sich das Fahrzeug bewegt).
13 ist eine Grafik, die eine Struktur des Ultraschallsystems gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine schematische Grafik, die ein Beispiel eines mit einer Vielzahl von Ultraschallsystemen ausgestatteten Fahrzeugs veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass ein Ultraschallsystem gemäß der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform als ein Beispiel an einem Fahrzeug montiert werden soll, und für eine Warnfunktion, eine automatische Bremsfunktion, eine automatische Parkfunktion oder Ähnliches, indem es eine Entfernung zwischen dem Fahrzeug und einem Objekt misst, verwendet werden kann.
< 1. Korrelationsverarbeitung>
Zunächst wird ein Überblick über die Korrelationsverarbeitung gegeben, die in dem Ultraschallsystem verwendet wird. 1 zeigt ein Fahrzeug 500, das mit dem Ultraschallsystem (nicht gezeigt) ausgestattet ist, und ein Objekt (Hindernis) 1000. Eine Ultraschallwelle, die von dem Ultraschallsystem gesendet wird, wird von dem Objekt 1000 reflektiert und wird als eine reflektierte Welle von dem Ultraschallsystem empfangen.
Hier wird die Korrelationsverarbeitung mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. In 2 werden Referenzwellendaten Dref im Voraus vorbereitet. Die Referenzwellendaten Dref sind Wellenformdaten der reflektierten Welle, von der angenommen wird, dass sie empfangen wird, und sind Wellenformdaten, die die gleiche Frequenz aufweisen wie die einer Schallwelle, die gesendet wird. Die Frequenz einer reflektierten Welle Rs1, die in 2 veranschaulicht ist, ist die gleiche wie die gesendete Wellenfrequenz. Mit anderen Worten ist die reflektierte Welle Rs 1 eine eigene Welle. Daher ist in einem Korrelationsergebnis C1, das durch Korrelationsverarbeitung erhalten wird, in dem die Referenzwellendaten Dref und die reflektierte Welle Rs1 multipliziert werden, ein Korrelationsverarbeitungswert immer ein positiver Wert, wie in 2 veranschaulicht. Daher ist ein Konvolutions-Integral-Wert, der mittels des Zeitintegrals des Korrelationsergebnisses C1 erhalten wird, erhöht.
Auf der anderen Seite ist die Frequenz einer reflektierten Welle Rs2, die in 3 veranschaulicht ist, von der gesendeten Wellenfrequenz verschoben. Mit anderen Worten ist die reflektierte Welle Rs2 eine andere Welle, und die Frequenz der reflektierten Welle Rs2 ist von der Frequenz der Referenzwellendaten Dref verschoben. Daher ist, wie in 3 veranschaulicht, in einem Korrelationsergebnis C2 der Korrelationsverarbeitungswert in einer gewissen Periode negativ, und somit ist der Konvolutions-Integral-Wert geringer als der in 2. Auf diese Weise können die eigene Welle und die andere Welle voneinander unterschieden werden.
<2. Vergleichsbeispiel>
Hier wird vor der Beschreibung der Ausführungsform ein Vergleichsbeispiel für den Vergleich mit der Ausführungsform beschrieben. 4 ist eine Grafik, die eine Struktur einer Empfangs-Verarbeitungseinheit 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht. Die Empfangs-Verarbeitungseinheit 10, die in 4 veranschaulicht ist, umfasst einen A/D-Wandler 6, eine Referenzwellen-Speichereinheit 7, eine Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit 8 und einen Komparator 9.
Der A/D-Wandler 6 führt basierend auf der empfangenen Ultraschallwelle eine A/D-(Analog-Digital-)Wandlung eines empfangenen Wellensignals Rsv aus. Die Referenzwellen-Speichereinheit 7 speichert Referenzwellendaten, die die gleiche Frequenz aufweisen wie die der Ultraschallwelle, die von dem Ultraschallsystem, umfassend die Empfangs-Verarbeitungseinheit 10, gesendet wurde.
Die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit 8 umfasst eine Korrelations-Verarbeitungseinheit 81 und eine Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 82. Die Korrelations-Verarbeitungseinheit 81 umfasst einen Puffer (nicht gezeigt), der das empfangene Wellensignal Rsv nach der Wandlung durch den A/D-Wandler 6 für eine vorbestimmte Anzahl Proben speichern kann. Die Korrelations-Verarbeitungseinheit 81 multipliziert das empfangene Wellensignal Rsv, das in dem Puffer gespeichert wird, und die Referenzwellendaten für jede Probe, sodass der Korrelationsverarbeitungswert berechnet wird. Die Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 82 berechnet die Summe der Korrelationsverarbeitungswerte, die von der Korrelations-Verarbeitungseinheit 81 für die Proben berechnet werden, sodass der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert berechnet wird.
Der Komparator 9 vergleicht den Korrelation-Konvolution-Integral-Wert, der von der Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 82 ausgegeben wird, mit einem Schwellenwert Sw, und gibt das Vergleichsergebnis als ein Bestimmungssignal Vergl_aus aus. Wenn der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert größer als der Schwellenwert Sw ist, wird das Bestimmungssignal Vergl_aus ausgegeben, das basierend auf der Ultraschallwelle, die von dem Ultraschallsystem, umfassend die Empfangs-Verarbeitungseinheit 10, gesendet wird, angibt, dass die empfangene Welle die reflektierte Welle (eigene Welle) ist.
Auf diese Weise speichert die Empfangs-Verarbeitungseinheit 10 sequenziell das empfangene Wellensignal Rsv in dem Puffer und berechnet den Korrelation-Konvolution-Integral-Wert, sodass sie den berechneten Korrelation-Konvolution-Integral-Wert mit dem Schwellenwert vergleicht. Hier wird ein Beispiel des Simulationsergebnisses von der Empfangs-Verarbeitungseinheit 10 mit Bezug auf 5A, 5B, 6A und 6B beschrieben.
5A und 5B veranschaulichen das Simulationsergebnis für den Fall, in dem das Ultraschallsystem, umfassend die Empfangs-Verarbeitungseinheit 10, die Ultraschallwelle von zum Beispiel 58 kHz sendet, und die reflektierte Welle basierend auf der gesendeten Ultraschallwelle empfangen wird. 5A veranschaulicht eine Wellenform des empfangenen Wellensignals Rsv. 5B veranschaulicht das Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungsergebnis basierend auf dem empfangenen Wellensignal Rsv. Es ist zu beachten, dass 5A und 5B einen Fall veranschaulichen, in dem die Anzahl von Proben, die für die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung verwendet werden, 128 betragen, und acht Proben werden für eine zu sendende Welle eingestellt, sodass die Ultraschallwelle von 128/8 = 16 Wellenzahlen gesendet wird. Ferner veranschaulicht die linke Seite in 5B einen Fall, in dem die Referenzwellendaten 57 kHz betragen, während die rechte Seite einen Fall veranschaulicht, in dem die Referenzwellendaten 58 kHz betragen. Der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert weist eine Wellenform auf, die zwischen positiv und negativ oszilliert.
Wie in 5A veranschaulicht, wird die reflektierte Welle der gesendeten Ultraschallwelle empfangen, auf der Umgebungsrauschen überlagert ist (in 5A, S/R-Verhältnis = 3 dB). Aufgrund des Umgebungsrauschens, gibt es, wie in 5B veranschaulicht, einen kleinen Unterschied zwischen einem Maximalwert (positiven Wert) des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts basierend auf den Referenzwellendaten bei 57 kHz, was eine Frequenz ist, die von der der gesendeten Ultraschallwelle verschoben ist, und einem Maximalwert des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts basierend auf den Referenzwellendaten bei 58 kHz, was die Frequenz der gesendeten Ultraschallwelle ist. Daher ist es schwierig, den Schwellenwert Sw zwischen den zwei Maximalwerten einzustellen.
Im Gegensatz dazu veranschaulichen 6A und 6B das Simulationsergebnis in einem Fall, in dem die Anzahl von Proben 256 ist (gesendete Wellenzahl = 256/8 = 32). 6A veranschaulicht das empfangene Wellensignal Rsv und 6B veranschaulicht das Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungsergebnis. Auf diese Weise wird durch Erhöhen der Anzahl von wie oben beschrieben 128 Proben auf 256 der Unterschied zwischen den Maximalwerten der Korrelation-Konvolution-Integral-Werte wie in 6B erhöht und es wird einfach, den Schwellenwert Sw zwischen den zwei Maximalwerten einzustellen.
Wenn jedoch die Anzahl von Proben erhöht wird, ist es notwendig, die Kapazität des Puffers zu erhöhen. Die Erhöhung der Kapazität des Puffers verursacht eine Erhöhung der Kosten einer Schaltung für die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung. Außerdem wird bevorzugt, dass die Wellenzahl auch mit Blick auf die Lebensdauer des Ultraschallsystems geringer ist.
Ferner wird, wenn die Entfernung zwischen dem Ultraschallsystem und dem Objekt erhöht wird, die Leistung der gesendeten Ultraschallwelle gedämpft, bevor sie empfangen wird, nachdem sie von dem Objekt reflektiert worden ist, und somit wird der Absolutwert des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts verringert. Beispielsweise wird die Amplitude der Wellenform, die in 5B oder 6B veranschaulicht wird, verringert. Daher ist eine Steuerung notwendig, um den Schwellenwert Sw gemäß der obigen Entfernung dynamisch zu ändern.
<3. Erste Ausführungsform>
Um das Problem im oben beschriebenen Vergleichsbeispiel zu lösen, wird eine erste Ausführungsform wie folgt implementiert. 7 ist eine Grafik, die eine Struktur des Ultraschallsystems 100 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Das Ultraschallsystem 100 umfasst eine Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung 1, eine Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 und einen Transformator Tr. Die Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 ist mittels des Transformators Tr extern mit der Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung 1 verbunden. Es ist zu beachten, dass die Anordnung des Transformators Tr nicht immer notwendig ist.
Die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung 1 ist eine Halbleitervorrichtung, umfassend eine Treibereinheit 2, ein Analog-Front-End 3, eine digitale Verarbeitungseinheit 4, die in einem einzigen Chip integriert sind. Die Treibereinheit 2 umfasst eine DA-Schaltung 21. Die DA-Schaltung 21 führt D/A-Wandlung von einem Digitalsignal zu einem Analogsignal der Sendesignal-Ausgabe von einer Sendesignal-Erzeugungsschaltung 41 aus, die in der Digital-Verarbeitungseinheit 4 umfasst ist. Die DA-Schaltung 21 wird mittels externer Anschlüsse T1 und T2 mit einer Primärseite des Transformators Tr verbunden.
Eine Sekundärseite des Transformators Tr ist mit der Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 verbunden. Die Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 umfasst ein nicht gezeigtes piezoelektrisches Element, sodass sie die Ultraschallwelle sendet und empfängt. Mit anderen Worten fungiert die Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 sowohl als eine Schallquelle als auch als ein Empfänger.
Das Analog-Front-End 3 (Ausgabeeinheit für empfangenes Wellensignal) umfasst einen rauscharmen Verstärker (Low Noise Amplifier - LNA) 31, ein Tiefpassfilter (TPF) 32 und einen A/D-Wandler 33. Die Primärseite des Transformators Tr ist mittels externer Anschlüsse T3 und T4 mit dem LNA 31 verbunden. Die Ausgabe des LNA 31 wird mittels des TPF 32 in den A/D-Wandler 33 eingegeben.
Die Digital-Verarbeitungseinheit 4 umfasst die Sendesignal-Erzeugungsschaltung 41, ein Register (Referenzwellen-Speichereinheit) 42, eine Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit 43, eine Eigenwellen-Identifikationseinheit 44, ein Bandpassfilter (BPF) 45, eine Hüllkurven-Detektionseinheit 46, einen Komparator 47, eine ToF-Messeinheit 48 und eine serielle Schnittstelle 49.
Das Register 42 speichert Referenzwellendaten Refl bis RefN (N ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr). Mit anderen Worten speichert das Register 42 eine Vielzahl von Referenzwellendaten. Die Referenzwellendaten Refl bis RefN sind Wellenformdaten, die benachbarte Frequenzen aufweisen, umfassend die Frequenz der Ultraschallwelle, die von der Sendesignal-Erzeugungsschaltung 41 von der Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 gesendet wurde (nachfolgend als gesendete Wellenfrequenz bezeichnet). Beispielsweise umfassen die benachbarten Frequenzen Frequenzen, die von der gesendeten Wellenfrequenz mit einem Intervall von 1 kHz verschoben sind. Beispielsweise können, wenn die gesendete Wellenfrequenz 58 kHz beträgt, die Referenzwellendaten Refl von 55 kHz, Ref2 von 56 kHz, Ref3 von 57 kHz, Ref4 von 58 kHz, Ref5 von 59 kHz, Ref6 von 60 kHz und Ref7 von 61 kHz (N = 7) als ein Beispiel aufweisen. Es ist zu beachten, dass 1 kHz ein Beispiel der Verschiebung zwischen benachbarten Frequenzen ist, und die Verschiebung auswählbar sein kann.
Das BPF 45 extrahiert ein Signal in einem vorbestimmten Band von dem empfangenen Wellensignal, das von dem A/D-Wandler 33 ausgegeben wird, und gibt es aus. Das vorbestimmte Band ist ein Band, umfassend die gesendete Wellenfrequenz. Auf diese Weise können empfangene Wellensignale entfernt werden, die Frequenzen aufweisen, die in großem Maße von der gesendeten Wellenfrequenz verschoben sind. Es ist zu beachten, dass das vorbestimmte Band auswählbar sein kann. Beispielsweise kann es innerhalb der gesendeten Wellenfrequenz ±1 kHz bis zur gesendeten Wellenfrequenz ±8 kHz auswählbar sein.
Die Hüllkurven-Detektionseinheit 46 detektiert die Hüllkurve des empfangenen Wellensignals, das von dem BPF 45 ausgegeben wurde, und gibt die detektierte Hüllkurve aus. Der Komparator 47 vergleicht die detektierte Hüllkurve mit einem vorbestimmten Schwellenwert Sw47 und gibt das Vergleichsergebnis aus. Unter Verwendung der Hüllkurven-Detektionseinheit 46 und des Komparators 47 kann detektiert werden, dass eine Ultraschallwelle, die ein gewisses Maß an Leistung aufweist, empfangen worden ist, und es ist möglich, wie später beschrieben, während einer Periode ohne Signal keine Eigenwellenbestimmung auszuführen.
Die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit 43 umfasst eine Korrelations-Verarbeitungseinheit 431 und eine Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 432.
Die Korrelations-Verarbeitungseinheit 431 umfasst einen Puffer (nicht gezeigt) der die empfangenen Wellensignale, die von dem BPF 45 ausgegeben werden, für eine vorbestimmte Anzahl Proben speichern kann. Die Korrelations-Verarbeitungseinheit 431 multipliziert das empfangene Wellensignal, das in dem Puffer gespeichert wird, und jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN für jede Probe, sodass der Korrelationsverarbeitungswert berechnet wird. Mit anderen Worten wird der Korrelationsverarbeitungswert für jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN berechnet. Die Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 432 berechnet die Summe der Korrelationsverarbeitungswerte für einzelne Proben, die von der Korrelations-Verarbeitungseinheit 431 berechnet werden, für jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN, sodass der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert berechnet wird. Mit anderen Worten wird der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert für jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN berechnet.
Hier ist 8 eine Grafik, die ein spezifisches Strukturbeispiel der Korrelations-Verarbeitungseinheit 431 und der Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 432 veranschaulicht. Wie in 8 veranschaulicht ist, umfasst die Korrelations-Verarbeitungseinheit 431 ein Schieberegister SR und Multiplikationseinheiten M0 bis Mn. Das Schieberegister SR fungiert als ein Puffer.
Das Schieberegister SR umfasst Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DFn. Jede der Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DFn besteht aus D Flip-Flops der Anzahl von Bits des empfangenen Wellensignals fin(t). Wenn beispielsweise das empfangene Wellensignal fin(t) 12 Bits aufweist, bestehen die Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DFn jeweils aus 12 D Flip-Flops.
Die Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DFn sind der Reihe nach von einer vorherigen Stufe angeordnet. Das empfangene Wellensignal fin(t) wird in einen Eingabeanschluss der Flip-Flop-Gruppe DF0 eingegeben. In den Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DFn wird ein Ausgabeanschluss einer vorherigen Stufe mit einem Eingabeanschluss einer nachfolgenden Stufe verbunden. Ein Taktsignal CK wird in einen Taktanschluss jeder der Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DF eingegeben.
Unter Verwendung des Schieberegisters SR ist jedes Mal, wenn ein Puls des Taktsignals CK eingegeben wird, jede Ausgabe der Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DFn von der vorherigen Stufe zu der nachfolgenden Stufe bitverschoben. Die Ausgaben fin(t-0) bis fin(t-n) der Flip-Flop-Gruppen DF0 bis DFn werden jeweils in die Multiplikationseinheiten M0 bis Mn eingegeben. Außerdem werden die Referenzwellendaten Tabelle(0) bis Tabelle(n), die in dem Register 42 gespeichert sind, auch jeweils in die Multiplikationseinheiten M0 bis Mn eingegeben. Daher werden (n+1) Daten des empfangenen Wellensignals fin(t-0) bis fin(t-n) in dem Schieberegister SR gespeichert und die Referenzwellendaten Tabelle(0) bis Tabelle(n) werden jeweils mit den Multiplikationseinheiten M0 bis Mn multipliziert, und Korrelationsverarbeitungswerte fconv(t-0) bis fconv(t-n) werden ausgegeben.
Es ist zu beachten, dass bevorzugt wird, die Zahl (n+1) basierend auf der Wellensendezeit (Wellenzahl) des Sendesignals und einer Probenfrequenz des empfangenen Wellensignals einzustellen, und dass sie so eingestellt wird, dass mindestens die empfangenen Wellensignale für die Wellensendezeit abgerufen werden können.
Wie in 8 veranschaulicht, umfasst die Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 432 eine Summenkalkulationseinheit SUM. Die Summenkalkulationseinheit SUM berechnet die Summe der erhaltenen Korrelationsverarbeitungswerte fconv(t-0) bis fconv(t-n), sodass sie den Korrelation-Konvolution-Integral-Wert ausgibt.
Es ist zu beachten, dass die Modifikationseinheiten M0 bis Mn und die Summenkalkulationseinheit SUM für jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN angeordnet sind. Mit anderen Worten sind N Sätze der Multiplikationseinheiten M0 bis Mn und die Summenkalkulationseinheit SUM angeordnet. Auf diese Weise wird der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert für jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN berechnet.
Auf diese Weise führt die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit 43 die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung parallel für jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN aus.
Die Eigenwellen-Identifikationseinheit 44 (7) umfasst eine Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit 44A und eine Bestimmungseinheit 44B. Basierend auf einer Ausgabe des Komparators 47 erfasst die Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit 44A einen Maximalwert des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts (Korrelations-Maximalwert), der von der Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 432 ausgegeben wird, während des Zeitraums, während dessen die Hüllkurve, die von der Hüllkurven-Detektionseinheit 46 detektiert wird, größer ist als der Schwellenwert Sw47 (der Zeitraum, nachdem die Hüllkurve den Schwellenwert Sw47 überschreitet, bis sie dem Schwellenwert Sw47 entspricht oder kleiner ist). Der Korrelations-Maximalwert wird für jede der Referenzwellendaten Refl bis RefN erfasst. Es ist zu beachten, dass bevorzugt wird, dass der Korrelations-Maximalwert den Maximalwert des Absolutwerts des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts erfasst. Er kann jedoch nur den Maximalwert der positiven Korrelation-Konvolution-Integral-Werte oder nur den Maximalwert der Absolutwerte der negativen Korrelation-Konvolution-Integral-Werte erfassen.
Die Bestimmungseinheit 44B bestimmt basierend auf dem Korrelations-Maximalwert, der von der Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit 44A erfasst wird, ob die Ultraschallwelle, die von der Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 empfangen wird, die reflektierte Welle (eigene Welle), die auf der Ultraschallwelle basiert, die von der Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5 von der Sendesignal-Erzeugungsschaltung 41 gesendet wird, ist oder nicht.
Als ein erstes Bestimmungsverfahren seitens der Bestimmungseinheit 44B bestimmt die Bestimmungseinheit 44B, basierend darauf, ob die Frequenz der Referenzwellendaten der Maximalwert von Korrelations-Maximalwerten der Referenzwellendaten Refl bis RefN gleich der gesendeten Wellenfrequenz ist oder nicht, ob die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist oder nicht.
Hier ist 9 eine Tabelle, die ein Beispiel von Korrelations-Maximalwerten zeigt, die erfasst werden, wenn die eigene Welle der gesendeten Wellenfrequenz von 58 kHz empfangen wird, und wenn die Referenzwellendaten Ref1 bis RefN Referenzwellendaten von 55 kHz bis 61 kHz (N = 7) sind. Es ist zu beachten, dass 9 ein Ergebnis der Kombination der Bedingung der Anzahl von Proben (Anzahl von Proben = 128 oder 256) und der Bedingung von Rauschen, das auf dem empfangenen Wellensignal überlagert ist (kein Rauschen, S/R = 3 dB, oder S/R = 0,5 dB), ist.
Auf diese Weise ist, sogar wenn die Anzahl von Proben auf 128 weniger als 256 eingestellt wird, auch wenn ein Rauschen überlagert ist (S/R = 3 dB oder 0,5 dB), die Frequenz, bei der der Korrelations-Maximalwert jeder der Referenzwellendaten Refl bis RefN der Maximalwert („94“ oder „86“) wird, die gesendete Wellenfrequenz von 58 kHz, und somit kann bestimmt werden, dass es sich um die eigene Welle handelt.
Als ein zweites Bestimmungsverfahren seitens der Bestimmungseinheit 44B erfasst die Bestimmungseinheit 44B außerdem die drei größten Korrelations-Maximalwerte von den Korrelationsmaximalwerten der Referenzwellendaten Refl bis RefN. Wenn Frequenzen der erfassten Korrelations-Maximalwerte drei benachbarte Frequenzen sind, bestimmt die Bestimmungseinheit 44B basierend darauf, ob die Mittenfrequenz der drei benachbarten Frequenzen die gesendete Wellenfrequenz ist oder nicht, ob die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist oder nicht.
Wenn beispielsweise die gesendete Wellenfrequenz 58 kHz beträgt, wird bestimmt, ob die Frequenzen der drei größten erfassten Korrelations-Maximalwerte benachbarte Frequenzen von 57 kHz, 58 kHz und 59 kHz sind oder nicht. In dem in 9 gezeigten Beispiel sind, sogar wenn die Anzahl von Proben auf 128 weniger als 256 eingestellt wird, auch wenn ein Rauschen überlagert ist (S/R = 3 dB oder 0,5 dB), Frequenzen der drei größten Korrelations-Maximalwerte („72, 94, 84“ oder „66, 86, 78“) benachbarte Frequenzen von 57 kHz, 58 kHz und 59 kHz, und somit kann bestimmt werden, dass es sich um die eigene Welle handelt.
Insbesondere ist es unter Verwendung dieses zweiten Bestimmungsverfahrens möglich, eine fälschliche Bestimmung, dass es nicht die eigene Welle ist, zu unterdrücken, sogar wenn der Korrelations-Maximalwert der gesendeten Wellenfrequenz in den Korrelations-Maximalwerten der Referenzwellendaten Refl bis RefN nicht maximal wird, wenn der Korrelations-Maximalwert bei der gesendeten Wellenfrequenz und die Korrelations-Maximalwerte bei Frequenzen, die benachbart zur gesendeten Wellenfrequenz sind, variiert werden.
Auf diese Weise wird in dieser Ausführungsform, anstelle der absoluten Bewertung des Vergleichens des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts mit dem Schwellenwert wie beim Vergleichsbeispiel eine relative Bewertung für die Korrelation-Konvolution-Integral-Werte der Referenzwellendaten Refl bis RefN ausgeführt. Auf diese Weise kann, sogar wenn die Anzahl von Proben verringert wird, auch wenn ein Rauschen auf dem empfangenen Wellensignal überlagert ist, die eigene Welle identifiziert werden. Da die Zahl der notwendigen Proben verringert wird, kann der Schaltungsaufwand für die Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung reduziert werden. Außerdem kann, sogar wenn eine Entfernung zwischen dem Ultraschallsystem 100 und einem Objekt erhöht wird, sodass der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert verringert wird, die eigene Welle durch die zuvor beschriebene relative Bewertung identifiziert werden. Auf diese Weise ist die dynamische Steuerung des Schwellenwerts, wie sie zuvor in dem Vergleichsbeispiel beschrieben wurde, nicht notwendig.
Die ToF-Messeinheit 48 verwendet einen Zähler 481 zum Messen der Zeit (ToF), nachdem die Ultraschallwelle gesendet wurde, bis die reflektierte Welle von dem Objekt empfangen wird. Der Zähler 481 beginnt zu zählen, wenn die Sendesignal-Erzeugungsschaltung 41 das Senden beginnt. Ferner fährt die ToF-Messeinheit 48 mit dem Zählen des Zählers 481 fort, bis die Bestimmungseinheit 44B bestimmt, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist. Wenn die Bestimmungseinheit 44B bestimmt, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist, hält die ToF-Messeinheit 48 einen Zählwert des Zählers 481 zu dem Zeitpunkt vor. Der vorgehaltene Zählwert entspricht dem ToF, und die Entfernung zu dem Objekt kann basierend auf dem ToF und der Schallgeschwindigkeit bestimmt werden.
Die Schnittstelle 49 entspricht beispielsweise DSI3 und kommuniziert mit einer nicht gezeigten externen Steuerung (Electronic Control Unit - ECU) eines Fahrzeugs mittels eines externen Anschlusses T5. Der zuvor beschriebene vorgehaltene Zählwert wird mittels der Schnittstelle 49 an das ECU gesendet.
<4. Zweite Ausführungsform>
Das Verfahren des Vergleichens des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts mit dem Schwellenwert unter Verwendung der einzelnen Referenzwellendaten und des empfangenen Wellensignals, wie zuvor im Vergleichsbeispiel (4) beschrieben, weist ebenfalls das folgende Problem auf. Wie in 10 veranschaulicht tritt, wenn sich das Fahrzeug 500, das mit dem Ultraschallsystem, umfassend die Empfangs-Verarbeitungseinheit 10, ausgestattet ist, gemäß dem Vergleichsbeispiel bewegt, oder wenn sich das Objekt 1000 bewegt, ein Phänomen auf (Dopplerverschiebung), bei dem eine Ultraschallwelle, die eine Frequenz aufweist, die von der Frequenz der gesendeten Ultraschallwelle verschoben ist, aufgrund des Doppler-Effekts empfangen wird.
Die Frequenzverschiebung aufgrund des Doppler-Effekts wird durch folgende Gleichung (1) ausgedrückt: $f = ((V - v 0) (V + vs) / (V + v 0) (V - vs)) \cdot f 0 (1),$
wobei f die empfangene Wellenfrequenz darstellt, V die Schallgeschwindigkeit darstellt, vs die Schallquellengeschwindigkeit darstellt, v0 die Objektgeschwindigkeit darstellt und f0 die gesendete Wellenfrequenz darstellt.
Hier zeigen 11A und 11B Simulationsergebnisse für den Fall, in dem das Fahrzeug, das mit dem Ultraschallsystem, umfassend die Empfangs-Verarbeitungseinheit 10, ausgestattet ist, gestoppt wird (das Objekt wird auch gestoppt); das Ultraschallsystem sendet beispielsweise die Ultraschallwelle von 58 kHz (gesendete Wellenfrequenz = 58 kHz), und die reflektierte Welle basierend auf der gesendeten Ultraschallwelle wird empfangen. 11A zeigt die Wellenform des empfangenen Wellensignals Rsv. 11B zeigt das Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungsergebnis basierend auf dem empfangenen Wellensignal Rsv. In 11B zeigt die linke Seite den Fall, in dem die Referenzwellendaten 58 kHz betragen, und die rechte Seite den Fall, in dem die Referenzwellendaten 59 kHz betragen.
In diesem Fall ist die Frequenz des empfangenen Wellensignals die gesendete Wellenfrequenz von 58 kHz, und wie in 11B veranschaulicht, wird der Maximalwert des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts basierend auf den Referenzwellendaten von 58 kHz (gespeichert in der Referenzwellendaten-Speichereinheit 7) groß, sodass durch den Vergleich mit dem Schwellenwert Sw bestimmt werden kann, dass es sich um die eigene Welle handelt.
Andererseits zeigen 12A und 12B Simulationsergebnisse für den Fall, in dem sich das Fahrzeug dem Objekt mit 20 km/h nähert (das Objekt ist gestoppt). 12A zeigt die Wellenform des empfangenen Wellensignals Rsv. 12B zeigt das Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungsergebnis basierend auf dem empfangenen Wellensignal Rsv. In 12B zeigt die linke Seite den Fall, in dem die Referenzwellendaten 58 kHz betragen, und die rechte Seite den Fall, in dem die Referenzwellendaten 59 kHz betragen.
In diesem Fall ist die Frequenz des empfangenen Wellensignals aufgrund des Doppler-Effekts um 58,9 kHz verschoben von der gesendeten Wellenfrequenz von 58 kHz, und wie in 12B veranschaulicht, wird der Maximalwert des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts basierend auf den Referenzwellendaten von 58 kHz klein, sodass durch den Vergleich mit dem Schwellenwert Sw fälschlicherweise bestimmt werden kann, dass es sich nicht um die eigene Welle handelt.
Auf diese Weise kann in dem Vergleichsbeispiel aufgrund eines Einflusses des Doppler-Effekts fälschlicherweise bestimmt werden, dass es sich nicht um die eigene Welle handelt, obgleich die eigene Welle empfangen wurde. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine zweite Ausführungsform umgesetzt, die nachfolgend beschrieben wird.
Eine Struktur des Ultraschallsystems gemäß der zweiten Ausführungsform ist die gleiche wie die der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform (7). In der zweiten Ausführungsform wird das Senden zweifach ausgeführt, und der Prozess seitens der Eigenwellen-Identifikationseinheit 44 ist wie nachfolgend dargelegt.
Beim ersten Senden erfasst die Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit 44A den Korrelations-Maximalwert jeder der Referenzwellendaten auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Die Bestimmungseinheit 44B bestimmt die Frequenz der Referenzwellendaten, bei der der erfasste Korrelations-Maximalwert maximal wird.
Beim zweiten Senden erfasst die Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit 44A den Korrelations-Maximalwert jeder der Referenzwellendaten auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform. Die Bestimmungseinheit 44B bestimmt die Frequenz der Referenzwellendaten, bei der der erfasste Korrelations-Maximalwert maximal wird. Ferner bestimmt die Bestimmungseinheit 44B, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist, wenn die Frequenz, die beim ersten Senden bestimmt wird, die gleiche ist wie die Frequenz, die beim zweiten Senden bestimmt wird.
In dem zuvor beschriebenen Beispiel, bei dem sich das Fahrzeug mit 20 km/h bewegt, sind die Frequenz, die beim ersten Senden bestimmt wird, und die Frequenz, die beim zweiten Senden bestimmt wird, beide 59 kHz, und somit kann bestimmt werden, dass es sich um die eigene Welle handelt.
Es ist zu beachten, dass der Prozess der Eigenwellen-Identifikation 44 wie folgt sein kann.
Beim ersten Senden erfasst die Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit 44A den Korrelations-Maximalwert jeder der Referenzwellendaten ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Wenn die Frequenzen der drei größten der zuvor erfassten Korrelations-Maximalwerte drei benachbarte Frequenzen sind, identifiziert die Bestimmungseinheit 44B die Mittenfrequenz der drei Frequenzen.
Beim zweiten Senden erfasst die Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit 44A den Korrelations-Maximalwert jeder der Referenzwellendaten ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Die Bestimmungseinheit 44B identifiziert die Frequenz für den erfassten Korrelations-Maximalwert auf die gleiche Weise wie beim ersten Senden. Ferner bestimmt die Bestimmungseinheit 44B, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist, wenn die Frequenz, die beim ersten Senden bestimmt wird, die gleiche ist wie die Frequenz, die beim zweiten Senden bestimmt wird.
Auf diese Weise ist es gemäß der zweiten Ausführungsform möglich, sogar wenn die relative Geschwindigkeit zwischen dem Fahrzeug und dem Objekt nicht bekannt ist, einen Einfluss des Doppler-Effekts bei der Eigenwellenbestimmung zu unterdrücken. Es ist zu beachten, dass die Anzahl von Sendezeiten nicht auf zwei begrenzt ist, sondern drei oder mehr sein kann.
<5. Dritte Ausführungsform>
Eine hier beschriebene dritte Ausführungsform wird umgesetzt, um das Problem aufgrund eines Einflusses des Doppler-Effekts ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform zu lösen. 13 ist eine Grafik, die eine Struktur des Ultraschallsystems 100 gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Die in 13 veranschaulichte Struktur unterscheidet sich von der der zweiten Ausführungsform (7) darin, dass sie nicht die Hüllkurven-Detektionseinheit 46 sowie den Komparator 47 umfasst, und dass die Struktur der Eigenwellen-Identifikationseinheit 44 unterschiedlich ist. In dieser Ausführungsform umfasst die Eigenwellen-Identifikationseinheit 44 einen Komparator 44C und eine Bestimmungseinheit 44D.
In dieser Ausführungsform erlaubt die Sendesignal-Erzeugungsschaltung 41 der Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung 5, die Ultraschallwelle, die eine erste Frequenz (zum Beispiel 58 kHz) aufweist, und die Ultraschallwelle, die eine zweite Frequenz (zum Beispiel 56 kHz) aufweist, die sich von der ersten Frequenz auf kontinuierliche Weise unterscheidet, zu senden.
Der Komparator 44C vergleicht den Korrelation-Konvolution-Integral-Wert für jede der Referenzwellendaten, die von der Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit 432 ausgegeben werden, mit einem vorbestimmten Schwellenwert. Wenn die Frequenz der Referenzwellendaten, deren Korrelation-Konvolution-Integral-Wert größer ist als der Schwellenwert, von der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz um den gleichen Betrag in die gleiche Richtung verschoben wird, bestimmt die Bestimmungseinheit 44D, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist.
Wenn beispielsweise die erste und die zweite Frequenz 58 kHz bzw. 56 kHz sind, und wenn die empfangenen reflektierten Wellen, die von der ersten bzw. zweiten Frequenz aufgrund des Doppler-Effekts verschoben sind, 59 kHz und 57 kHz sind, dann sind ihre Verschiebungen um den gleichen Betrag (+1 kHz) in die gleiche Richtung, und somit kann bestimmt werden, dass es sich um die eigene Welle handelt.
Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, einen Einfluss des Doppler-Effekts zu unterdrücken und die eigene Welle durch einmaliges Senden zu identifizieren. Außerdem kann die eigene Welle durch Kombination der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz identifiziert werden. Es ist zu beachten, dass Frequenzen der Ultraschallwellen, die auf kontinuierliche Weise gesendet werden, drei oder mehr Frequenzen sein können.
<6. Vielzahl von Ultraschallsystemen>
14 veranschaulicht einen Zustand, in dem eine Vielzahl von Ultraschallsystemen, umfassend das Ultraschallsystem 100, gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen an einem Fahrzeug 30, beispielsweise an der Front-Seite, montiert sind. Anders als das Ultraschallsystem 100 sind die Ultraschallsysteme 301 bis 303 an dem Fahrzeug 30 montiert. Das Ultraschallsystem 100 und die Ultraschallsysteme 301 bis 303 können das Senden der Ultraschallwelle und wiederum die ToF-Messung ausführen, aber in diesem Fall kann die Frequenz des Messens der Entfernung zum Objekt durch das gleiche Ultraschallsystem verringert sein und das Fahrzeug 30 kann beispielsweise unnötig nah am Objekt sein.
Daher wird bevorzugt, dass das Ultraschallsystem 100 und das Ultraschallsystem 301 bis 303 das Senden der Ultraschallwelle und die ToF-Messung gleichzeitig ausführen. In diesem Fall können, wie beispielsweise in 14 veranschaulicht, neben der reflektierten Welle der Ultraschallwelle, die von dem Ultraschallsystem 100 gesendet und von einem Objekt 351 reflektiert wird, andere reflektierte Wellen der Ultraschallwellen, die von den Ultraschallsystemen 301 und 302 gesendet werden und von den Objekten 352 bzw. 353 reflektiert werden, von dem Ultraschallsystem 100 empfangen werden.
Auch in diesem Fall weisen jedoch die Ultraschallwellen, die von den Ultraschallsystemen 301 und 302 gesendet werden, Frequenzen auf, die sich von der gesendeten Wellenfrequenz unterscheiden, die in dem eigenen Ultraschallsystem 100 eingestellt ist (oder in der dritten Ausführungsform eine unterschiedliche Kombination von Frequenzen), und somit ist es basierend auf der Bestimmung der Eigenwellen-Identifikationseinheit 44 möglich, eine Interferenz seitens der Ultraschallwellen von den anderen Ultraschallsystemen 301 und 302 zu vermeiden.
<7. Anderes>
Obgleich die Ausführungsformen zuvor beschrieben wurden, können die Ausführungsformen verschiedenartig innerhalb des Geltungsbereichs des Gedankens der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden.
Beispielsweise kann die Treibereinheit 2 mit einer Ultraschallwellen-Sendevorrichtung für die Sendung verbunden sein, und das Analog-Front-End 3 kann mit einer Ultraschallwellen-Empfangsvorrichtung für den Empfang separat von der Ultraschallwellen-Sendevorrichtung verbunden sein. Mit anderen Worten können die Schallquelle und der Empfänger nicht die gleiche Vorrichtung sein.
Außerdem kann das Ultraschallsystem, umfassend die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung, an einem anderen mobilen Körper als einem Fahrzeug montiert sein, und es kann beispielsweise an einem nicht bemannten Transportroboter zum Transportieren eines Gepäckstücks, eines Serviceroboters oder Ähnlichem montiert sein. Außerdem kann das Ultraschallsystem nicht an einem mobilen Körper, sondern an einem festen Objekt montiert sein.
<8. Zusätzliche Bemerkungen>
Wie zuvor beschrieben, umfasst eine Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung (1) gemäß der vorliegenden Offenbarung beispielsweise:

eine Sendesignal-Erzeugungseinheit (41), die ein Sendesignal zum Senden einer Schallwelle erzeugt;
eine Empfangswellensignal-Ausgabeeinheit (3), die basierend auf dem Empfangen der Schallwelle ein empfangenes Wellensignal ausgibt;
eine Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit (43), die basierend auf dem empfangenen Wellensignal und einer Vielzahl von Referenzwellendaten (Ref1 bis RefN) eine Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung parallel für jede der Referenzwellendaten ausführt; und eine Eigenwellen-Identifikationseinheit (44), die basierend auf einem Korrelation-Konvolution-Integral-Wert, der von der Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit ausgegeben wird, bestimmt, ob die empfangene Schallwelle, die eine reflektierte Welle der Schallwelle ist, die von der Sendesignal-Erzeugungseinheit gesendet wurde, eine eigene Welle ist oder nicht (erste Struktur).

Außerdem kann, in der zuvor beschriebenen ersten Struktur die Eigenwellen-Identifikationseinheit (44) ausgestaltet sein, eine Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit (44A) zu umfassen, die einen Maximalwert des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts (Korrelations-Maximalwert) während eines vorbestimmten Zeitraums für jede der Referenzwellendaten erfasst, und eine Bestimmungseinheit, die basierend auf der relativen Bewertung des erfassten Korrelations-Maximalwerts bestimmt, ob die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist oder nicht (zweite Struktur).
Außerdem kann in der zuvor beschriebenen zweiten Struktur die Bestimmungseinheit (44B) ausgestaltet sein, eine Frequenz der Referenzwellendaten zu bestimmen, bei denen der erfasste Korrelations-Maximalwert maximal wird (dritte Struktur).
Außerdem kann, in der zuvor beschriebenen zweiten Struktur, wenn Frequenzen der Referenzwellendaten der drei größten der erfassten Korrelations-Maximalwerte drei benachbarte Frequenzen sind, die Bestimmungseinheit (44B) ausgestaltet sein, die Mittenfrequenz der drei benachbarten Frequenzen zu identifizieren (vierte Struktur).
Außerdem kann, in einer beliebigen der zuvor beschriebenen zweiten bis vierten Struktur die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung ferner eine Hüllkurven-Detektionseinheit (46) umfassen, die eine Hüllkurve des empfangenen Wellensignals extrahiert, und einen Komparator (47), der die extrahierte Hüllkurve mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, in dem die vorbestimmte Periode eine Periode sein kann, nachdem die Hüllkurve den Schwellenwert überschreitet, bis sie der Schwellenwert oder weniger wird (fünfte Struktur).
Außerdem kann in der zuvor beschriebenen fünften Struktur die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung ferner ein Bandpassfilter (45) umfassen, das ein Signal in einem vorbestimmten Band von dem empfangenen Wellensignal extrahiert und dasselbe an die Hüllkurven-Detektionseinheit ausgibt (sechste Struktur).
Außerdem kann in einer beliebigen der zuvor beschriebenen zweiten bis sechsten Struktur der Korrelations-Maximalwert ein Maximalwert von Absolutwerten der Korrelation-Konvolution-Integral-Werte sein (siebte Struktur).
Außerdem kann in einer beliebigen der zuvor beschriebenen ersten bis siebten Struktur die Sendesignal-Erzeugungseinheit (41) eine Vielzahl von Sendezeiten ausführen, und wenn der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert in der Vielzahl von Sendezeiten bei der gleichen Frequenz der Referenzwellendaten groß wird, kann die eigene Wellen-Identifikationseinheit (44) bestimmen, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist (achte Struktur).
Außerdem kann in einer beliebigen der zuvor beschriebenen ersten bis siebten Struktur die Sendesignal-Erzeugungseinheit (41) eine Vielzahl von Schallwellen senden, die unterschiedliche kontinuierliche Frequenzen aufweisen, und wenn die Frequenz der Referenzwellendaten, bei der der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert groß wird, von der Vielzahl von Frequenzen um den gleichen Betrag in die gleiche Richtung verschoben ist, kann die Eigenwellen-Identifikationseinheit (44) bestimmen, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist (neunte Struktur).
Außerdem kann in jeder beliebigen der zuvor beschriebenen ersten bis neunten Struktur die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung ferner einen ersten externen Anschluss (T1, T2) umfassen, der das Verbinden der Sendesignal-Erzeugungseinheit (41) mit einer externen Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung (5) ermöglicht, und einen zweiten externen Anschluss (T3, T4), der das Verbinden der Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung mit der Empfangswellensignal-Ausgabeeinheit (3) ermöglicht (zehnte Struktur).
Außerdem umfasst ein Ultraschallsystem (100) gemäß der vorliegenden Offenbarung die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung (1) gemäß der zuvor beschriebenen zehnten Struktur, und die Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung (5) (elfte Struktur).
Außerdem kann die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung (1) gemäß einer beliebigen der zuvor beschriebenen ersten bis zehnten Struktur ausgestaltet sein, an einem Fahrzeug montiert zu werden (zwölfte Struktur).
Außerdem kann ein Ultraschallsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung, welches ein Ultraschallsystem ist, das an einem Fahrzeug montiert werden kann, ein erstes Ultraschallsystem (100), umfassend die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung (1) der zuvor beschriebenen zwölften Struktur, und mindestens ein zweites Ultraschallsystem (301, 302, 303), welches ein anderes ist als das erste Ultraschallsystem, umfassen, in welchem das erste Ultraschallsystem und das zweite Ultraschallsystem gleichzeitig ein Senden einer Ultraschallwelle und ToF (Time Of Flight)-Messung ausführen können.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung kann beispielsweise für ein fahrzeugeigenes Ultraschallsystem verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung
2: Treibereinheit
3: Analog-Front-End
4: digitale Verarbeitungseinheit
5: Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung
6: A/D-Wandler
7: Referenzwellen-Speichereinheit
8: Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit
9: Komparator
10: Empfangsverarbeitungseinheit
21: DA-Schaltung
30: Fahrzeug
31: rauscharmer Verstärker
32: Tiefpassfilter
33: A/D-Wandler
41: Sendesignal-Erzeugungsschaltung
42: Register
43: Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit
44: Eigenwellen-Identifikationseinheit
44A: Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit
44B: Bestimmungseinheit
44C: Komparator
44D: Bestimmungseinheit
46: Hüllkurven-Detektionseinheit
47: Komparator
48: ToF-Messeinheit
49: serielle Schnittstelle
81: Korrelation-Verarbeitungseinheit
82: Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit
100: Ultraschallsystem
301-303: Ultraschallsystem
351-353: Objekt
431: Korrelation-Verarbeitungseinheit
432: Korrelationsverarbeitungswert-Summiereinheit
481: Zähler
500: Fahrzeug
1000: Objekt
DF0-DFn: Flip-Flop-Gruppe
M0-Mn: Multiplikationseinheit
SR: Schieberegister
SUM: Summenkalkulationseinheit
T1-T5: externer Anschluss
Tr: Transformator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2005152450 A [0004]

Claims

Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Sendesignal-Erzeugungseinheit, die ein Sendesignal zum Senden einer Schallwelle erzeugt; eine Empfangswellensignal-Ausgabeeinheit, die basierend auf dem Empfangen der Schallwelle ein empfangenes Wellensignal ausgibt; eine Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit, die basierend auf dem empfangenen Wellensignal und einer Vielzahl von Referenzwellendaten Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitung parallel für jede der Referenzwellendaten ausführt; und eine Eigenwellen-Identifikationseinheit, die basierend auf einem Korrelation-Konvolution-Integral-Wert, der von der Korrelation-Konvolution-Integral-Verarbeitungseinheit ausgegeben wird, bestimmt, ob die empfangene Schallwelle, die eine reflektierte Welle der Schallwelle ist, die von der Sendesignal-Erzeugungseinheit gesendet wurde, eine eigene Welle ist oder nicht.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Eigenwellen-Identifikationseinheit eine Korrelations-Maximalwert-Erfassungseinheit umfasst, die einen Maximalwert des Korrelation-Konvolution-Integral-Werts (Korrelations-Maximalwert) während eines vorbestimmten Zeitraums für jede der Referenzwellendaten erfasst, und eine Bestimmungseinheit, die basierend auf der relativen Bewertung des erfassten Korrelations-Maximalwerts bestimmt, ob die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist oder nicht.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bestimmungseinheit eine Frequenz der Referenzwellendaten bestimmt, bei der der erfasste Korrelations-Maximalwert maximal wird.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei, wenn Frequenzen der Referenzwellendaten der drei größten der erfassten Korrelations-Maximalwerte drei benachbarte Frequenzen sind, die Bestimmungseinheit die Mittenfrequenz der drei benachbarten Frequenzen identifiziert.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 4, ferner umfassend: eine Hüllkurven-Detektionseinheit, die eine Hüllkurve des empfangenen Wellensignals extrahiert, und einen Komparator, der die extrahierte Hüllkurve mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleicht, wobei die vorbestimmte Periode eine Periode ist, nachdem die Hüllkurve den Schwellenwert überschreitet, bis sie der Schwellenwert oder weniger wird.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Bandpassfilter, das ein Signal in einem vorbestimmten Band von dem empfangenen Wellensignal extrahiert und dasselbe an die Hüllkurven-Detektionseinheit ausgibt.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Korrelations-Maximalwert ein Maximalwert von Absolutwerten der Korrelation-Konvolution-Integral-Werte ist.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sendesignal-Erzeugungseinheit eine Vielzahl von Sendezeiten ausführt, und wenn der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert bei der gleichen Frequenz der Referenzwellendaten in der Vielzahl von Sendezeiten groß wird, die Eigenwellen-Identifikationseinheit bestimmt, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Sendesignal-Erzeugungseinheit eine Vielzahl von Schallwellen sendet, die unterschiedliche kontinuierliche Frequenzen aufweisen, und wenn die Frequenz der Referenzwellendaten, bei der der Korrelation-Konvolution-Integral-Wert groß wird, von der Vielzahl von Frequenzen um den gleichen Betrag in die gleiche Richtung verschoben ist, bestimmt die Eigenwellen-Identifikationseinheit, dass die empfangene Ultraschallwelle die eigene Welle ist.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: einen ersten externen Anschluss, der das Verbinden der Sendesignal-Erzeugungseinheit mit einer externen Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung ermöglicht; und einen zweiten externen Anschluss, der das Verbinden der Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung mit der Empfangswellensignal-Ausgabeeinheit ermöglicht.
Ultraschallsystem, umfassend die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10 und die Ultraschallwellen-Sende/Empfangsvorrichtung.
Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10, die an einem Fahrzeug montiert werden kann.
Ultraschallsystem, das an einem Fahrzeug montiert werden kann, umfassend: ein erstes Ultraschallsystem, umfassend die Schallwellen-Verarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 12; und mindestens ein zweites Ultraschallsystem, welches ein anderes ist als das erste Ultraschallsystem, wobei das erste Ultraschallsystem und das zweite Ultraschallsystem gleichzeitig eine Ultraschallwellensendung und ToF (Time of Flight)-Messung ausführen.