DE19521511C1 - Ultrasound room or space monitoring esp for inside vehicles - Google Patents

Ultrasound room or space monitoring esp for inside vehicles

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DE19521511C1 DE1995121511 DE19521511A DE19521511C1 DE 19521511 C1 DE19521511 C1 DE 19521511C1 DE 1995121511 DE1995121511 DE 1995121511 DE 19521511 A DE19521511 A DE 19521511A DE 19521511 C1 DE19521511 C1 DE 19521511C1
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Abstract

The method monitors rooms or other spaces using ultrasound. First signal bursts are periodically sent from an ultrasound transmitter into the room to be monitored. Directly afterwards, an ultrasound receiver detects the reflected ultrasound signal or room response. The envelope curve signal of the detected room response signal is compared with a predetermined reference profile. At least two signal bursts are transmitted within the period. The spacing between these bursts is selected such that directly after detection of the previous signal burst, the next signal burst is transmitted. The room responses corresponding to two successive signal bursts are compared with each other. When the permissible deviation between the two envelope curve signals is not reached, there is a transmission pause until the end of the period. When the permissible deviation is reached or exceeded a connected device is controlled for further analysis of the compared signals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ultraschallüberwachung von Räumen, insbesondere von Innenräumen von Kraftfahrzeugen, bei welchem periodisch zunächst von einem Ultraschallsender Signalbursts in den zu überwachenden Raum abgegeben werden und unmittelbar darauf folgend ein Ultraschallempfänger das reflektierte Ultraschallsignal (Raumantwort) erfaßt und das Hüllkurvensignal des erfaßten Raumantwortsignals mit einem vorgebbaren Referenzprofil verglichen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for Ultrasound monitoring of rooms, especially of Interiors of motor vehicles, in which periodically first from an ultrasound transmitter bursts into the to be monitored and given immediately followed by an ultrasound receiver that reflected Ultrasonic signal (room response) detected and that Envelope signal of the detected room response signal with a predefinable reference profile is compared, and a Device for performing the method.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE 34 32 292 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren werden vom Ultraschallsender Bursts mit einer bestimmten Frequenz bzw. Leistung erzeugt und die vom Empfänger erfaßten Signale für die Raumantwort als ein akustisch/ physikalisches Raumbild bzw. Raummuster im Speicher eines Mikroprozessors eingelesen. Die Analyse des Raummusters erfolgt dabei dadurch, daß der selektive Empfangsverstärker des Ultraschallempfängers mit einem Hüllkurvenmodulator verbunden ist. In jeder Periode erfolgt eine einmalige Anregung des zu überwachenden Innenraumes mit den Ultraschallsignalbursts, so daß in jeder Periode fortlaufend Signale neuerer Raummuster eingelesen werden, wobei die jeweils neuen Raummuster mit dem ursprünglichen Raummuster und/oder untereinander verglichen werden. Bei Veränderungen des Raummusters über ein vorgegebenes Maß hinweg wird ein Alarm ausgelöst. A method of this type is known from DE 34 32 292 A1 known. In this procedure from Ultrasonic transmitter bursts with a certain frequency or power generated and those recorded by the recipient Signals for the room response as an acoustic / physical spatial image or spatial pattern in the memory of a Microprocessor read. The analysis of the spatial pattern takes place in that the selective Reception amplifier of the ultrasound receiver with a Envelope modulator is connected. In every period there is a one-off suggestion of the monitored item Interior with the ultrasonic signal bursts, so that in signals of new spatial patterns continuously every period can be read in, whereby the new room pattern with the original spatial pattern and / or with each other be compared. When the room pattern changes over an alarm is triggered for a predetermined amount.  

Ein anderes Verfahren zur Ultraschallüberwachung von Räumen ist aus der DE 32 26 517 C2 bekannt. Bei diesem Verfahren erfolgt ebenfalls zu Beginn der Periodendauer die Aussendung eines Signalbursts von beispielsweise 0,4 ms. Im Anschluß an die Abklingzeit des Signalbursts (1,6 ms) erfolgt die Analyse der vom Empfänger ermittelten Signalwerte, indem zu jeweils festen Zeiten die Intensität einer Signalsumme aus allen überlagerten einfach oder mehrfach reflektierten Signalen, die in ihrer Gesamtheit den Raum charakterisieren, gemessen wird. Diese Meßfolge aus Intensitätswerten wird mit einer Referenzfolge verglichen, die den unveränderten Raum charakterisiert und es erfolgt bei zwischen den korrespondierenden Intensitätswerten der Signalfolge unzulässig hohen Abweichungen eine entsprechende Alarmgabe. Bei diesem Verfahren ist es erforderlich, daß im Anschluß an die Aktivierungszeiten des Empfängers, in dem die Eingabe der reflektierten Signalwerte erfolgt, ein weiterer Zeitraum bis zum Ende der Periodendauer erforderlich ist, um die entsprechenden Vergleichsoperationen zwischen der Meßfolge und der Referenzfolge vorzunehmen.Another method of ultrasound monitoring of Broaching is known from DE 32 26 517 C2. With this The procedure also takes place at the beginning of the period the transmission of a signal burst from, for example 0.4 ms. Following the decay time of the signal burst (1.6 ms) the analysis is carried out by the receiver determined signal values by at fixed times the intensity of a signal sum from all superimposed single or multiple reflected signals that are in characterize the whole of the room, measured becomes. This measurement sequence from intensity values is with a Reference sequence compared, the unchanged space characterized and it occurs at between the corresponding intensity values of the signal sequence inadmissibly high deviations a corresponding Alarm. This procedure requires that following the activation times of the recipient, in which the reflected signal values are entered, another period until the end of the period is required to the appropriate Comparative operations between the measurement sequence and the Make reference sequence.

Ein weiteres Verfahren zur Ultraschallüberwachung von Räumen ist aus der DE 38 38 150 A1 bekannt. Hierbei erfolgt durch den Ultraschallempfänger während der Meßzeit die Erstellung eines Zeit-/Meßprofils, wobei aufeinanderfolgende Zeit-/Meßwertprofile miteinander verglichen werden. Bei diesem Verfahren sind Sender und Empfänger so gesteuert, daß die Sendezeiten für den Ultraschallimpuls und die Meßzeiten des Empfängers näherungsweise zusammenfallen. Hierdurch soll die Anfangsphase beim Aufbau der Raumantwort auf den Ultraschallimpuls analysiert werden können.Another method for ultrasound monitoring of Broaching is known from DE 38 38 150 A1. This is done by the ultrasound receiver during the measuring time Creation of a time / measurement profile, whereby successive time / measured value profiles with each other be compared. With this method, transmitters and Receiver controlled so that the broadcast times for the Ultrasonic pulse and the measuring times of the receiver approximately coincide. This is supposed to Initial phase in building the room response to the Ultrasound pulse can be analyzed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß es sowohl hinsichtlich seiner Genauigkeit verbessert wird als auch Energiesparmöglichkeiten für den Betrieb von Sender und Empfänger liefert.The invention has for its object a method of the type mentioned above to further develop that both in terms of its Accuracy is improved as well Energy saving options for the operation of transmitters and Recipient delivers.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb der Periodendauer mindestens zwei Signalbursts gesendet werden, deren Abstand so gewählt ist, daß unmittelbar nach der Erfassung der vom vorhergehenden Signalburst hervorgerufenen Raumantwort das nächste Signalburst gesendet wird, und daß die zu zwei aufeinanderfolgenden Signalbursts gehörigen Raumantworten miteinander verglichen werden, wobei bei einer Unterschreitung der zulässigen Abweichung zwischen beiden Hüllkurvensignalen eine Sendepause bis zum Ende der Periodendauer erfolgt und bei Erreichen bzw. einer Überschreitung der zulässigen Abweichung die Ansteuerung einer nachgeordneten Einrichtung zur weiteren Analyse des Vergleichssignals erfolgt.This object is achieved in that at least two signal bursts within the period are sent, the distance between which is selected so that immediately after capturing the from the previous Signal burst generated room response the next Signal burst is sent, and that to two successive signal bursts belonging to spatial responses are compared with each other, with one Falling below the permissible deviation between the two Envelope signals a pause until the end of the Period duration takes place and when one or The control is exceeded if the permissible deviation is exceeded a subordinate facility for further analysis of the Comparison signal takes place.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß im Unterschied zu den bekannten Verfahren innerhalb einer Periodendauer mehrere, insbesondere zwei, Anregungszyklen mit jeweils anschließender Aufnahme der Raumantwort erfolgen, so daß bereits innerhalb der Periodendauer ein Vergleich der zu den Raumantworten gehörigen Analyseprofile erfolgen kann. Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß auf diese Weise einerseits alarmfällige Handlungen in noch kürzerer Zeit erkannt werden, ohne daß sich Laufzeiteffekte auf die Veränderung des Ultraschallfeldes auswirken. Darüber hinaus kann dann, wenn keine solche alarmfällige Handlung detektiert wird, die verbleibende Zeitperiode der festgelegten Periodendauer von ca. 500 ms als Pausenzeit - und damit ohne Energieaufwand - verstreichen. Durch den Vergleich zweier direkt aufeinanderfolgender Raumantworten ist erfindungsgemäß die Abspeicherung einer zusätzlichen separaten Referenzkurve nicht mehr erforderlich. Vielmehr dient die vorhergehende Raumantwort als Referenzkurve für die nachfolgende. Wird eine unzulässige Abweichung zwischen beiden Hüllkurven festgestellt, kann noch innerhalb der laufenden Periodendauer auf einen möglichen Alarmfall reagiert werden, indem detaillierte Signalanalysen erfolgen. Wenn umgekehrt keine unzulässige Differenz vorliegt, kann darauf geschlossen werden, daß auch im verbleibenden Rest der Periodendauer die Wahrscheinlichkeit für ein alarmfälliges Ereignis sehr gering ist, so daß auf weitere energiekonsumierende Maßnahmen verzichtet werden kann.The invention is characterized in that in Difference to the known methods within one Period duration of several, in particular two, excitation cycles with subsequent recording of the room response take place so that a within the period Comparison of those belonging to the room responses Analysis profiles can be done. The invention is the Consideration that in this way, on the one hand acts that are alarming are recognized in an even shorter time be, without affecting the runtime effects on the change of the ultrasound field. Furthermore, can when no such alarm-prone action is detected the remaining time period of the set Period duration of approx. 500 ms as pause time - and therefore  without energy - pass. By comparison two directly successive room responses according to the invention the storage of an additional separate reference curve is no longer required. Much more the previous room response serves as a reference curve for the following. Becomes an impermissible deviation between the two envelopes can still to a possible one within the current period Alarm case can be responded by detailed Signal analyzes are carried out. If, conversely, no impermissible Difference, it can be concluded that also in the remaining rest of the period Probability of an alarming event very much is low, so that on further energy consuming Measures can be dispensed with.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 dargestellt. Ausgehend von einer technologisch bedingten Periodendauer von ca. 0,5 s und einer üblichen Ultraschallfrequenz von ca. 40 kHz verwendet die Erfindung Burstsignaldauern von 0,4 ins bzw. Meßzeiten von 30 bis 35 ms. Dies bedeutet, daß der Abstand zwischen zwei Signalbursts ca. 50 ms beträgt, wobei zusätzlich im Anschluß an ein Signalburst eine Abklingzeit von etwa 2 ms berücksichtigt werden kann.Preferred embodiments of the method according to claim 1 are in the Subclaims 2 to 4 are shown. Starting from one technological period of about 0.5 s and a usual ultrasonic frequency of approx. 40 kHz the invention uses burst signal durations of 0.4 ins or Measuring times from 30 to 35 ms. This means that the Distance between two signal bursts is approx. 50 ms, with an additional following a signal burst Cooldown of about 2 ms can be taken into account.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert:The invention is described below with reference to a drawing explained in more detail:

Dabei zeigenShow

Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der gesendeten bzw. empfangenen Ultraschallsignale gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und Fig. 1 shows the time course of the transmitted or received ultrasonic signals according to the inventive method and

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf von gesendeten bzw. empfangenen Ultraschallsignalen beim Stand der Technik. Fig. 2 shows the time course of transmitted or received ultrasonic signals in the prior art.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zeitdiagramme sind im entsprechenden Zeitmaßstab dargestellt, wobei die gesamte Länge des Zeitstrahls etwa 1000 ms enthält.The time diagrams shown in FIGS. 1 and 2 are shown on the corresponding time scale, the total length of the time line containing approximately 1000 ms.

Die Periodendauer für die Anregung des zu überwachenden Raumes mittels Ultraschall beträgt nach dem Ausführungsbeispiel 500 ms.The period for the excitation of the to be monitored Space using ultrasound is according to the Embodiment 500 ms.

Beim Stand der Technik (Fig. 2) erfolgt zunächst im Zeitabschnitt A die Anregung des zu überwachenden Raumes mittels rechteckförmiger Ultraschallsendeimpulse. Anschließend wird das hierdurch hervorgerufene Echo B des zu überwachenden Raumes analysiert. Dabei erstreckt sich die Analyse über den gesamten Bereich der Restperiode, bis die nächste Ultraschallanregung A zu Beginn der nachfolgenden Periodendauer erfolgt.In the prior art ( FIG. 2), the area to be monitored is initially excited in time segment A by means of rectangular ultrasound transmission pulses. The resulting echo B of the room to be monitored is then analyzed. The analysis extends over the entire area of the remaining period until the next ultrasound excitation A takes place at the beginning of the subsequent period.

Im Unterschied dazu erfolgt nach der erfindungsgemäßen Lösung in jeder Periodendauer zu deren Beginn eine doppelte Anregung mit unmittelbar aufeinanderfolgenden Ultraschallimpulsen (Bursts) und jeweils anschließend die Analyse des durch die Burstanregung auftretenden Echos.In contrast to this takes place according to the invention Solution in each period at the beginning of one double suggestion with immediately consecutive Ultrasound pulses (bursts) and then each time Analysis of the echo caused by the burst excitation.

Dabei lassen sich folgende Zeitabschnitte unterscheiden:
Abschnitt I.:
Dies ist die Zeitdauer, innerhalb der der Ultraschallburst seine volle Leistung aufweist. Diese Zeitdauer entspricht etwa 400 µs, so daß bei einer Ultraschallfrequenz von 40 kHz gemäß Ausführungsbeispiel 16 Impulse gesendet werden können. The following time periods can be differentiated:
Section I .:
This is the period of time within which the ultrasonic burst is at full power. This time period corresponds to approximately 400 μs, so that 16 pulses can be sent at an ultrasound frequency of 40 kHz according to the exemplary embodiment.

Abschnitt II.:
Dieser Zeitabschnitt entspricht der Abklingzeit des Ultraschallbursts und beträgt im Ausführungsbeispiel etwa 2 ms.Section II .:
This time period corresponds to the decay time of the ultrasound burst and is approximately 2 ms in the exemplary embodiment.

Abschnitt III.:
Dieser Zeitbereich entspricht dem Zeitraum, in dem Meßwerte entsprechend der Raumantwort in den Ultraschallempfänger eingelesen werden. Die gesamte Meßzeit beträgt 32 ms, innerhalb der 160 Meßwerte eingelesen werden können, deren Abstand jeweils 200 µs beträgt. Diese Meßzeit ist ausreichend, um auch solche Objekte zu erfassen, die erst nach mehrmaligen Reflexionen vom Schall erfaßt werden. Andererseits ist diese Meßzeit so kurz, daß die Zeitabschnitte I bis III auf summiert eine Dauer von weniger als 50 ms ergeben. Anschließend erfolgt eine zweite Anregung mit der entsprechenden Burstdauer (Abschnitt I, Pausenzeitabschnitt II und Meßzeit Abschnitt III).Section III .:
This time range corresponds to the period in which measured values corresponding to the room response are read into the ultrasound receiver. The total measuring time is 32 ms, within which 160 measured values can be read, the distance between which is 200 µs. This measuring time is sufficient to also detect objects that are only detected by the sound after repeated reflections. On the other hand, this measuring time is so short that the periods I to III add up to a duration of less than 50 ms. Then there is a second excitation with the corresponding burst duration (section I, break time section II and measuring time section III).

Die Erfassung der Meßwerte zu den jeweiligen Meßzeiten (Abschnitt III) erfolgt so kurz hintereinander, daß die sich beim Stand der Technik nachteilig auswirkenden Laufzeiteffekte unberücksichtigt bleiben können. Falls eine Veränderung zwischen beiden Meßwertfolgen eintritt, ist somit davon auszugehen, daß ein alarmfälliges Ereignis eingetreten ist. Somit kann unmittelbar reagiert werden, indem noch vor Ablauf der Periodendauer entweder sofort ein Alarm ausgelöst wird oder eine genauere Analyse hinsichtlich der Art des möglichen Ereignisses (Temperaturänderungen, Einbruch oder sonstige Manipulationen am Fahrzeug) angeschlossen werden kann.The acquisition of the measured values at the respective measuring times (Section III) takes place in such short succession that the adversely affect the prior art Runtime effects can be disregarded. If there is a change between the two sequences of measured values, it can therefore be assumed that an alarm Event has occurred. So you can react immediately be by either before the period expires an alarm is triggered immediately or a more accurate one Analysis of the nature of the possible event (Temperature changes, slump or other Manipulations on the vehicle) can be connected.

Umgekehrt kann dann, wenn keine oder eine nur geringfügige Abweichung zwischen beiden Meßwert folgen detektiert wird, davon ausgegangen werden, daß innerhalb der verbleibenden Periodendauer kein weiteres alarmfälliges Ereignis eintreten wird. Somit kommt erfindungsgemäß der Vorteil zum tragen, daß in der verbleibenden Periodendauer keine Aktivierung von Sender bzw. Empfänger mehr erfolgen muß und entsprechende Energieeinsparungen vorgenommen werden können.Conversely, if none or only one there will be a slight difference between the two measured values is detected, it can be assumed that within of the remaining period no further alarm-prone event will occur. Thus comes  According to the invention to bear the advantage that in the remaining period no activation of transmitter or recipient must be done more and corresponding Energy savings can be made.

Claims (5)

1. Verfahren zur Ultraschallüberwachung von Räumen, insbesondere von Innenräumen von Kraftfahrzeugen, bei welchem periodisch zunächst von einem Ultraschallsender Signalbursts in den zu überwachenden Raum abgegeben werden und unmittelbar darauf folgend ein Ultraschallempfänger das reflektierte Ultraschallsignal (Raumantwort) erfaßt und das Hüllkurvensignal des erfaßten Raumantwortsignals mit einem vorgebbaren Referenzprofil verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Periodendauer mindestens zwei Signalbursts gesendet werden, deren Abstand so gewählt ist, daß unmittelbar nach der Erfassung der vom vorhergehenden Signalburst hervorgerufenen Raumantwort das nächste Signalburst gesendet wird, und daß die zu zwei aufeinanderfolgenden Signalbursts gehörigen Raumantworten miteinander verglichen werden, wobei bei einer Unterschreitung der zulässigen Abweichung zwischen beiden Hüllkurvensignalen eine Sendepause bis zum Ende der Periodendauer erfolgt und bei Erreichen bzw. einer Überschreitung der zulässigen Abweichung die Ansteuerung einer nachgeordneten Einrichtung zur weiteren Analyse des Vergleichssignals erfolgt.1.A method for ultrasound monitoring of rooms, in particular of motor vehicle interiors, in which signal bursts are first periodically emitted by an ultrasound transmitter into the room to be monitored and immediately afterwards an ultrasound receiver detects the reflected ultrasound signal (room response) and the envelope signal of the detected room response signal with a Predeterminable reference profile is compared, characterized in that at least two signal bursts are sent within the period, the spacing of which is selected such that the next signal burst is sent immediately after the spatial response caused by the previous signal burst has been detected, and that the spatial responses belonging to two successive signal bursts are compared with each other, whereby if the permissible deviation between the two envelope signals is undershot, there is a transmission pause until the end of the period and when Errei Chen or an exceeding of the permissible deviation, the control of a downstream device for further analysis of the comparison signal takes place. 2. Verfahren Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ultraschallfrequenz von 40 kHz und einer Periodendauer von 500 ms die Burstdauer 0,4 ms und die Meßzeit für die Raumantwort 30-35 ms beträgt. 2. The method of claim 1, characterized in that at an ultrasonic frequency of 40 kHz and one Period duration of 500 ms, the burst duration 0.4 ms and the Measuring time for the room response is 30-35 ms.   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Periodendauer zwei Signalbursts im Abstand von ca. 50 ms aufeinanderfolgend gesendet werden.3. The method according to claim 2, characterized in that within the period two signal bursts at a distance of approximately 50 ms are sent in succession. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ende des Signalbursts und dem Beginn der Analyse von dessen Raumantwort eine Abklingzeit von wenigen ms, insbesondere 2 ms, abgewartet wird.4. Method according to one of the preceding Expectations, characterized in that between the end of the signal burst and the beginning of the Analysis of its room response has a cooldown of wait a few ms, especially 2 ms. 5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschallsender und Ultraschallempfänger als einheitliches Bauelement (Transducer) ausgebildet sind.5. Device for performing a method according to one of claims 1 to 4, characterized in that Ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver as uniform component (transducer) are formed.
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