DE19538071C2 - Einrichtung zur Überwachung eines Öffnungsbereiches mittels Ultraschallwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwa­ chung eines Öffnungsbereichs mittels Ultraschallwellen, die Sende- und Empfangsmittel für Ultraschallwellen sowie eine den Empfangsmitteln nachgeschaltete Auswerteeinheit umfaßt, insbesondere zur Überwachung einer Fahrzeugfensteröffnung zwecks Bereitstellung eines Einklemmschutzes.

Ein solches Einklemmschutzsystem für ein Fahrzeugfenster ist in der Offenlegungsschrift WO 94/08120 offenbart. Bei der dortigen Einrichtung wird ein schmaler Fensteröffnungsbereich entlang der Fensteroberkante durch wenigstens einen dort zwi­ schen einem am einen Ende angeordneten Sender und einem am gegenüberliegenden Ende angeordneten Empfänger verlaufenden Messstrahl, beispielsweise auf der Basis von Ultraschallwel­ len, überwacht. Der oder die Messstrahlen erfüllen eine Lichtschrankenfunktion, wobei eine dem oder den Empfängern nachgeordnete Auswerteeinheit eine Messstrahlunterbrechung durch ein unterhalb der Fensteroberkante in den Fensteröff­ nungsbereich eingreifendes Objekt anhand eines entsprechenden Amplitudenrückgangs des Empfangssignals erkennt, was z. B. da­ zu genutzt werden kann, ein ausgelöstes, selbsttätiges Schließen der zugehörigen Fensterscheibe zu stoppen. Ein ähn­ liches Einklemmschutzsystem mit akustischer Messstrahlstrecke zur Überwachung eines einklemmgefährdeten, verschließbaren Öffnungsbereichs ist in der Offenlegungsschrift DE 42 07 885 A1 beschrieben.

In der Offenlegungsschrift EP 0 326 623 A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Orten eines Hindernisses für ein führerloses Fahrzeug offenbart, bei denen mittels mehrerer Ultraschallwandler, die umschaltbar als Sender und Empfänger betrieben werden können, das gesamte Raumgebiet vor dem Fahr­ zeug auf auftretende Hindernisse überwacht wird. Dazu werden jeweils Ultraschallimpulse ausgesandt, eine gegebenenfalls reflektierte Ultraschallwelle erfaßt und deren Laufzeit be­ stimmt, um Lage und Ausdehnung eines eventuell vor dem Fahr­ zeug befindlichen Hindernisses zu erkennen.

Ein Verfahren zur Ultraschall-Hinderniserkennung, mit dem sich Hindernisse sehr zuverlässig auch bei Vorliegen von Störsignalen erkennen lassen, ist in der nicht vorveröffent­ lichten deutschen Patentanmeldung P 44 33 957.7 beschrieben. Die Hinderniserkennung beinhaltet dort die Auswertung von aufeinanderfolgend gewonnenen Echogrammen durch ein speziel­ les Bewertungsverfahren, bei dem über einem vorgegebenen Schwellenwert liegende Echohüllkurvenamplituden verstärkt und unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegende Ampli­ tuden abgeschwächt werden.

In der Patentschrift DE 40 30 607 C2 ist eine weitere gat­ tungsgemäße Einrichtung zur Überwachung eines verschließbaren Öffnungsbereichs, insbesondere einer Fahrzeugfensteröffnung, offenbart, bei der Ultraschallimpulse von einem Schallimpuls­ erzeuger, wie einem Piezolautsprecher, erzeugt und die Echos von einem davon räumlich getrennten Impulsempfänger empfangen werden. In einer nachgeschalteten Auswerteelektronik werden die Echoprofile, d. h. die Hüllkurven über die empfangenen E­ chos, in spezieller Weise ausgewertet, und zwar dadurch, dass die aktuell empfangenen und digitalisierten Echoprofile mit einem oder mehreren gespeicherten Bezugsechoprofilen vergli­ chen werden, die jeweils aus typischen Einzelwerten eines zuvor unter definierten Bedingungen aufgenommenen Echoprofils bestehen.

Ein weiteres Einklemmschutzsystem, das z. B. auf Ultraschall basieren kann, ist in der Offenlegungsschrift DE 43 21 028 A1 beschrieben. Charakteristisch ist bei diesem System, dass die zueinander bewegten, den zu überwachenden Öffnungsbereich de­ finierenden Teile, wie eine Fensterscheibe und ein zugehöri­ ger Rahmen eines Kraftfahrzeugs, mit einem Reflexionsgrad be­ züglich der verwendeten Strahlung ausgelegt werden, der sich ausreichend von demjenigen des zu erkennenden Gegenstands un­ terscheidet, und die Strahlung auf eine vergleichsweise gut reflektierende Grenzfläche der zueinander bewegten Teile oder auf eine gut reflektierende Oberfläche des zu erkennenden Ge­ genstands gerichtet wird.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung einer Einrichtung der eingangs genannten Art zugrunde, mit der ein Öffnungsbereich, beispielsweise ein Fahrzeugfens­ teröffnungsbereich, mit relativ geringem Aufwand berührungs­ los und vergleichsweise zuverlässig hinsichtlich Eingreifen eines Objektes in denselben überwacht werden kann.

Dieses Problem wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zur Überwachung eines Öffnungsbe­ reichs mit dieser Einrichtung ist meist nur eine einzige Sen­ de-/Empfangseinheit für Ultraschallwellen erforderlich. Die Sende-/Empfangseinheit ist so gestaltet, dass ihr Erfassungs­ bereich senkrecht zur Ebene des überwachten Öffnungsbereichs nur eine vergleichsweise geringe Tiefe und parallel zur Ebene des überwachten Öffnungsbereichs eine demgegenüber größere Breitenausdehnung aufweist, so dass sich gezielt der jeweili­ ge Öffnungsbereich von durch aufeinanderfolgend als Impulse abgestrahlten, vorhangartig flächigen Ultraschallwellenbündeln überwachen läßt. Eine geeignet ausgelegte Auswerteeinheit bildet aus dem zeitlichen Verlauf der nach jedem abgestrahl­ ten Ultraschallwellenimpuls empfangenen Ultraschallwellen ei­ ne Echohüllkurve und integriert deren Fläche auf. Wenn der Wert der aufintegrierten Fläche um ein vorgegebenes Maß über einem Vergleichsflächenwert liegt, der den Fall repräsen­ tiert, daß kein Objekt in den überwachten Öffnungsbereich eingreift, so erkennt die Auswerteeinheit an dieser deutlich erhöhten Ultraschallwellenrückreflexion, daß ein Objekt in den Öffnungsbereich eingreift. Diese Auswertung durch Inte­ gration der Echohüllkurvenfläche bietet eine weit höhere Si­ cherheit gegen ultraschallfrequente Störstrahlung als die Wahl einer Amplituden-Ansprechschwelle für die Echohüllkurve, da Ultraschall-Störechos zwar in ihrer Amplitude oft sehr groß sein können, dann jedoch gleichzeitig auf der Zeitachse sehr schmal sind und folglich keinen merklichen Beitrag zur Echohüllkurvenfläche leisten.

Eine nach Anspruch 2 weitergebildete Einrichtung eignet sich insbesondere zur Erfüllung einer Alarmanlagenfunktion für ein Fahrzeug, indem sie die gesamte Öffnungsfläche eines Fahr­ zeugfensters mittels Ultraschallwellenbündel von geeignet an­ gepaßter Form bei abgestelltem Fahrzeug auf Eingriffe von au­ ßen hin überwachen kann. Damit kann ein unbefugter Eindring­ versuch in das Fahrzeug durch diese Fensteröffnung hindurch erkannt werden.

Eine nach Anspruch 3 weitergebildete Einrichtung eignet sich insbesondere als Einklemmschutz für eine Fahrzeugfensteröff­ nung, die von einer motorisch angetriebenen Fensterscheibe verschließbar ist. Dazu wird gezielt ein oberer Bereich der gesamten Fensteröffnung überwacht, wobei der überwachte Be­ reich ausreichend breit gewählt ist, um ein drohendes Ein­ klemmen bereits relativ frühzeitig erkennen zu können.

Eine nach Anspruch 4 weitergebildete Einrichtung bietet mit geringem Aufwand die Fähigkeit, eine Fahrzeugfensteröffnung umschaltbar zum einen gezielt in einem oberen Bereich zwecks Einklemmschutz und zum anderen gezielt ganzflächig zwecks Einbruchschutz überwachen zu können.

Bei einer nach Anspruch 5 weitergebildeten Einrichtung wird durch die Auswertung der Echohüllkurvenflächen gleichzeitig das System auf eventuell fehlerhaften Betrieb hin überwacht. Denn die Echohüllkurven, die sich im stationären Fall erge­ ben, in welchem kein Objekt in den überwachten Fensteröff­ nungsbereich eingreift, stammen hauptsächlich von den umge­ benden Fensterrahmenbereichen und sind daher nur sehr gering­ fügigen zeitlichen Schwankungen unterworfen. Ermittelt die Auswerteeinheit daher nur noch eine gegenüber der Vergleichs­ fläche bei Normalbetrieb merklich kleinere Echohüllkurvenflä­ che, so wertet sie dies als Systemfehler.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:

Fig. 1 im linken Teil eine Draufsicht auf die Innenseite ei­ ner Fahrertür eines Kraftfahrzeuges mit einer in Ein­ klemmschutzfunktion betriebenen Einrichtung zur Fen­ steröffnungsüberwachung mittels Ultraschallwellen und im rechten Teil eine Draufsicht auf die Hinterseite der Fahrzeugtür,

Fig. 2 Ansichten entsprechend Fig. 1, jedoch mit in Ein­ bruchschutzfunktion betriebener Einrichtung zur Fen­ steröffnungsüberwachung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der für die Fahrzeugtür gemäß Fig. 1 und 2 verwendeten Einrichtung zur Fensteröff­ nungsüberwachung,

Fig. 4 ein Oszillografenschirmbild zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs von mit der Einrichtung gemäß Fig. 3 im Einklemmschutzbetrieb erhaltenen Echogram­ men,

Fig. 5 ein Oszillografenschirmbild entsprechend Fig. 4, je­ doch bei in Einbruchschutzfunktion betriebener Ein­ richtung gemäß Fig. 3 und

Fig. 6 ein Oszillografenschirmbild entsprechend den Fig. 4 und 5, jedoch bei Auftreten eines Systemfehlers in der Einrichtung gemäß Fig. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Fahrertür (1) eines Kraftfahrzeu­ ges weist eine von einer motorisch betätigbaren Fensterschei­ be verschließbare Fensteröffnung (2) auf, an deren vorderem, spitzwinklig zulaufendem Eckbereich ein Ultraschallwandler (6) als Teil einer Einrichtung zur Überwachung der Fenster­ öffnung (2) mittels Ultraschallwellen positioniert ist, der umschaltbar in einer ersten Betriebsart als Sender und in ei­ ner zweiten Betriebsart als Empfänger für Ultraschallwellen fungiert. Dabei ist der Ultraschallwandler (6) hier spezi­ fisch so ausgelegt, daß die senkrecht zur Fensteröffnungsebe­ ne gemessene Tiefe (d) seines Erfassungsbereichs (3) ver­ gleichsweise gering ist, während dessen Breite (b₁) parallel zur Fensteröffnungsebene demgegenüber wesentlich größer ist und bei dem in Fig. 1 dargestellten Einklemmschutzbetrieb der den Wandler (6) beinhaltenden Überwachungseinrichtung größen­ ordnungsmäßig im Bereich der halben Fensterhöhe liegt.

Speziell wird der Wandler (6) in diesem Einklemmschutzbetrieb mit mäßiger Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit so be­ trieben, daß der Erfassungbereich (3) des Wandlers (6) sich nach hinten oben derart erstreckt, daß die Fensteröffnung (2) in einem oberen Bereich überwacht wird, der insbesondere ei­ nen vorderen oberen, geneigt verlaufenden sowie einen hinte­ ren oberen, horizontal verlaufenden Fensteröffnungsbereich direkt unterhalb der dortigen Fensterrahmenoberkante umfaßt. Der Erfassungsbereich (3) des Wandlers (6) ist in Fig. 1 der Einfachkeit halber geringfügig idealisiert dargestellt, wobei zur Orientierung ein orthogonales Koordinatensystem angegeben ist, in dessen Ursprung der Wandler (6) sitzt, wobei die po­ sitive x-Richtung nach vorn längs der Fahrzeuglängsachse, die positive y-Richtung von der Fahrzeuglängsmitte quer nach au­ ßen und die positive z-Richtung entlang der Fahrzeughochachse nach oben weist. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß auf diese Weise gerade der bezüglich Einklemmen relevante, obere Fen­ steröffnungsbereich unterhalb der Fensterrahmenunterkante flächig und berührungslos mittels Ultrschallwellen überwacht werden kann, wobei die Anordnung einer einzigen, als kombi­ nierte Sende-/Empfangseinheit fungierende Ultraschallwand­ lereinheit (6) ausreicht.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß die Einrichtung in einer zwei­ ten Betriebsart betreibbar ist, in welcher die gesamte Fen­ steröffnung (2) der Fahrertüre (1) zwecks Einbrucherkennung überwacht werden kann. Dazu wird bei identischem Hardware- Aufbau der Einrichtung zur Fensteröffnungsüberwachung der Ul­ traschallwandler (6) gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Einklemmschutz-Betriebsart mit erhöhter Sendeleistung und er­ höhter Empfängerempfindlichkeit derart betrieben, daß ein zu­ gehöriger Erfassungsbereich (3a) gebildet wird, der bei wei­ ter gleichbleibend geringer Tiefe (d) senkrecht zur Fenster­ öffnungsebene eine erhöhte Breite (b₂) in der Ebene parallel zur Fensteröffnungsebene aufweist. Der so gebildete, in Fig. 2 wiederum etwas idealisiert dargestellte Erfassungsbereich (3a) deckt die gesamte Fensteröffnung (2) ab. Bei abgestell­ tem Fahrzeug kann in dieser Betriebsart durch die Überwa­ chungseinrichtung ein unbefugtes Einschlagen der zugehörigen Fensterscheibe und/oder ein Durchgreifen durch die Fenster­ öffnung (2) in einem beliebigen Bereich derselben erkannt werden, so daß dann ein entsprechender Alarm ausgelöst werden kann.

In Fig. 3 ist der Aufbau der Einrichtung zur Überwachung der Fahrzeugfensteröffnung mittels Ultraschallwellen dargestellt. Die Einrichtung umfaßt die wie beschrieben geeignet gestalte­ te Ultraschallwandlereinheit (6), die von einer zugehörigen Wandleransteuereinheit (7), die als Ein-Chip-Bauelement rea­ lisiert ist, wahlweise als Sender oder als Empfänger ange­ steuert wird. Die Senderansteuerung (8) beinhaltet einen MOSFET-Schalter, der im Sendebetrieb leitend angesteuert wird und so das Ausgangssignal eines Impulsoszillators (11), der sich in einer ebenfalls als Ein-Chip-Bauelement realisierten Zentraleinheit (10) der Einrichtung befindet, zur Wandlerein­ heit (6) durchläßt. Diese sendet daraufhin entsprechende Ul­ traschallimpulse in Form von Ultraschallbündeln aus, deren Breite an den jeweils gewünschten Erfassungsbereich (3, 3a) in den beiden möglichen Betriebsarten angepaßt ist. Von der Wandlereinheit (6) empfangene Signale werden im Empfangsteil (9) der Wandlersteuereinheit (7) verstärkt und einem Mehrstu­ fen-Komparator (16) zugeführt, der sich in der Zentraleinheit (10) befindet und die Amplituden der von der Wandlereinheit (6) empfangenen Ultraschallwellen geeignet digitalisiert.

Die Zentraleinheit (10) beinhaltet des weiteren eine punk­ tiert umrahmt symbolisierte Rechnereinheit (12), die den ei­ gentlichen Rechnerteil (14), einen Arbeitsspeicher (15a) so­ wie Speicher (15b, 15c), die insbesondere als elektrisch löschbare Festwertspeicher ausgelegt sein können, zum Ablegen des Steuerprogramms und von Echogrammen und eine Eingangs- /Ausgangs-Schnittstelle (13) umfaßt. An die Rechnereinheit (12) ist ausgangsseitig der Impulsoszillator (11) und ein­ gangsseitig der Mehrstufen-Komparator (16), der beispielswei­ se ein einfacher Vier-Stufen-Komparator sein kann, ange­ schlossen. Über einen Stabilisator (17) werden die genannten elektrischen Komponenten durch zwei Zuleitungen (18) mit Spannung von einer Fahrzeugbatterie versorgt, und eine Signalausgangsleitung (19) führt von der Rechnereinheit (12) ab, beispielsweise zum Anschluß an einen Bordrechner des Fahrzeugs. Auf dieser Signalausgangsleitung (19) meldet die Rechnereinheit (12) den Zustand im überwachten Fensteröff­ nungsbereich, d. h. ob in diesen Bereich ein Objekt eingreift oder nicht, sowie einen eventuellen Systemfehler.

Anhand der Fig. 4 bis 6 wird nachfolgend die Funktionsweise der solchermaßen aufgebauten Einrichtung zur Fensteröffnungs­ überwachung mittels Ultraschallwellen erläutert. Fig. 4 zeigt einen Beispielfall in der Einklemmschutz-Betriebsart anhand zweier unterschiedlicher Echogramme (EG1, EG2), die zur Ver­ deutlichung zeitlich korrespondierend in der oberen bzw. un­ teren Hälfte eines Oszillographenschirmbildes wiedergegeben sind und jeweils den zeitlichen Verlauf einer Sende- und Emp­ fangsperiode darstellen. Zunächst wird vom Ultraschallwandler (6) ein Ultraschallsendeimpuls (SE) abgegeben. Nach Abklingen desselben wird der Wandler (6) auf Empfangsbetrieb umgeschal­ tet, wonach die empfangenen Ultraschallwellen von der nachge­ schalteten Auswerteeinheit (12, 16) als Echohüllkurve ausge­ wertet werden, wobei für das erste Echogramm (EG1) der sta­ tionäre Fall angenommen ist, bei dem sich kein Objekt im überwachten, oberen, einklemmschutzrelevanten Fensteröff­ nungsbereich befindet. Die sich hierbei ergebende, stationäre Echohüllkurve (E_S) ist von den Reflexionen der Fahrzeugteile in der Nähe der überwachten Fensteröffnung bedingt, vor allem von den umgebenden Fensterrahmenabschnitten. Dieses stationä­ re Echogramm (E_S) bleibt folglich für jeden Ultraschallim­ puls-Abtastzyklus im wesentlichen unverändert. Für das in der unteren Hälfte von Fig. 4 gezeigte zweite Echogramm (EG2) ist nun angenommen, daß sich ein Objekt, z. B. ein Arm, eine Hand oder ein Finger eines Fahrzeuginsassen im einklemmgefährde­ ten, überwachten Fensteröffnungsbereich befindet. Dieses Ob­ jekt verursacht eine zusätzliche Ultraschallwellenreflexion, was einen in Fig. 4 als schwarz ausgefüllte Fläche repräsen­ tierten Zusatzbeitrag (E_d) zur resultierenden Echohüllkurve verursacht.

Zur Auswertung wird nun die Tatsache ausgenutzt, daß sich der auf ein in den überwachten Fensteröffnungsbereich eingreifendes Objekt zurückzuführende Echohüllkurvenbeitrag (E_d) zeit­ lich rascher ändert als der auf im wesentlichen feststehende Fahrzeugteile zurückzuführende, stationäre Echohüllkurvenbei­ trag (E_S). Die Rechnereinheit (12) integriert für jeden Über­ wachungszyklus die Fläche der erhaltenen, vom Mehrstufen- Komparator (16) digitalisierten Echohüllkurve und vergleicht den sich jeweils ergebenden Flächenwert mit einem An­ sprechwert, der um einen geringfügigen Toleranzwert über dem zur stationären Echohüllkurve (E_S) gehörigen Flächenwert liegt. Mit dem Toleranzwert werden die gegebenenfalls auftre­ tenden, geringfügigen Schwankungen in der Fläche der statio­ nären Echohüllkurve (E_S) berücksichtigt. Sobald ein Objekt in den überwachten Fensteröffnungsbereich eingreift, wird dieser vorgegebene Ansprechwert überschritten, z. B. in Fig. 4 durch die zusätzlich zur Fläche der stationären Echohüllkurve (E_S) hinzukommende Fläche des zeitlich zuvor liegenden dynami­ schen, objekteingriffsbedingten Hüllkurvenbeitrags (E_d). Der dynamische Hüllkurvenbeitrag (E_d) wird zwar im allgemeinen von Überwachungszyklus zu Überwachungszyklus seine zeitliche Lage relativ zum stationären Hüllkurvenanteil (E_S) verändern, er erhöht jedoch unabhängig davon stets die gesamte, aufinte­ grierte Hüllkurvenfläche um einen merklichen Anteil, der von der Rechnereinheit (12) zuverlässig als über dem Ansprechwert liegend erkannt wird. Eine solche Überschreitung wird dann von der Rechnereinheit (12) über die Signalausgangsleitung (19) als Information über ein in den überwachten Fensteröff­ nungsbereich eingreifendes Objekt an den Bordrechner des Fahrzeugs gemeldet, der daraufhin ein gegebenenfalls ausgelö­ stes, selbsttätiges Schließen der Fensterscheibe stoppt bzw. die Fensterscheibe wieder etwas zurückfährt.

Fig. 5 zeigt einen Beispielfall in der Einbruchschutz- Betriebsart der Überwachungseinrichtung. In der oberen Hälfte des Oszillographenschirmbildes ist als drittes Echogramm (EG3) wiederum dasjenige für den stationären Fall mit dem an­ fänglichen Sendeimpuls (SE) und der stationären Echohüllkurve (E_S) dargestellt, das bis auf die andere Skalierung der Ultraschallwellenamplitude aufgrund geänderter Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit dem ersten Echogramm (EG1) von Fig. 4 entspricht. In der unteren Hälfte von Fig. 5 ist ein viertes Echogramm (EG4) dargestellt, bei dem angenommen wur­ de, daß bei abgeschlossenem Fahrzeug mit einem Gegenstand oder Körperteil von außen in die ganzflächig überwachte Fen­ steröffnung (2) eingegriffen wurde. Dieser Eingriff löst wie­ derum einen als schwarze Fläche gezeigten, dynamischen Echohüllkurvenzusatzbeitrag (E_d) zusätzlich zum stationären Hüllkurvenbeitrag (E_S) aus, so daß die ermittelte Hüllkurven­ fläche wieder über einem Ansprechwert liegt, der analog zum oben genannten Ansprechwert, jedoch unter Berücksichtigung der geänderten Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit vor­ gegeben wird. Über die Signalausgangsleitung (19) meldet die Rechnereinheit (12) ein solches Eingreifen in die überwachte Fensteröffnung (2) an den Bordrechner des Fahrzeugs, der dar­ aufhin einen akustischen und/oder optischen Alarm auslösen kann.

Die Überwachungseinrichtung beinhaltet außerdem die Fähigkeit zur systemeigenen Betriebskontrolle, insbesondere des Wand­ lers (6) und seiner Ansteuereinheit (7), wie anhand von Fig. 6 veranschaulicht. Das in Fig. 6 in der oberen Hälfte darge­ stellte fünfte Echogramm (EG5) stellt wiederum ein je nach eingestellter Betriebsart mit dem ersten Echogramm (EG1) von Fig. 4 oder dem dritten Echogramm (EG3) von Fig. 5 identi­ sches stationäres Echogramm dar, welches wie in den anderen, oben beschriebenen Fällen als Referenz-Echogramm dient. Ein derartiger Referenz-Echogrammverlauf ergibt sich für jeden Überwachungszyklus dann, wenn zum einen das System ordnungs­ gemäß arbeitet und zum anderen kein Objekt in den überwachten Fensteröffnungsbereich eingreift. Bei dem in Fig. 6 darge­ stellten unteren, sechsten Echogramm (EG6) wird eine Echohüllkurve erhalten, die nur noch eine gegenüber derjeni­ gen der stationären Referenz-Hüllkurve (E_S) deutlich geringe­ re Fläche mit der Zeitachse einschließt. Die Rechnereinheit (12) interpretiert dies als einen Systemdefekt, der z. B. von einer stark reduzierten Empfindlichkeit des Ultraschallwand­ lers (6) und/oder des nachgeschalteten Empfangsteils (9) etc. verursacht sein kann und als Fehlerinformation über die Signalausgangsleitung (19) an den Bordrechner des Fahrzeugs zur Ausgabe einer Fehlermeldung weitergeleitet wird.

Die gezeigte Einrichtung bietet ersichtlich mit relativ ge­ ringem Aufwand eine zuverlässige, berührungslose Fensteröff­ nungsüberwachung für eine Fahrzeugtür sowohl bei laufendem Fahrzeugbetrieb als Einklemmschutz als auch bei abgestelltem Fahrzeug als Einbruchschutz, wobei der Betrieb der Einrich­ tung jeweils geeignet angepaßt wird. Der verwendete Ultra­ schallwandler (6) und die gesamte Sende- und Empfangselektro­ nik der Einrichtung können in einem kompakten, vergossenen Gehäuse untergebracht sein, das in Fig. 3 durch einen dick gezeichneten Rahmen (20) symbolisiert ist. Die Auswertung der Ultraschall-Echogramme durch Integration der Echohüllkurven­ flächen und Vergleich mit einer stationären Referenzfläche gewährleistet eine hohe Störsicherheit gegenüber auftretenden Ultraschall-Störechos, da letztere jeweils sehr schmale und damit nicht merklich zur Hüllkurvenfläche beitragende Störim­ pulse darstellen. Die von solchen Störechos gelieferte Zu­ satzfläche übersteigt daher nicht den vorgegebenen Tole­ ranzwert. Durch geeignete statistische Auswertung der in den aufeinanderfolgenden Meßzyklen erhaltenen Echohüllkurven kann eine weitere Erhöhung der Störsicherheit bereitgestellt wer­ den.

Es versteht sich, daß sich mit einer Einrichtung der be­ schriebenen Art nicht nur Fensteröffnungen von Fahrzeugen sondern auch beliebige andere Öffnungsbereiche mittels eines vorhangartigen Ultraschallwellen-Erfassungsbereichs überwa­ chen lassen. Dabei können je nach Bedarf selbstverständlich auch mehrere Sende-/Empfangseinheiten mit jeweils spezifi­ schen Erfassungsbereichen zur Überwachung eines Öffnungsbe­ reichs mit entsprechender Echogrammauswertung durch Integra­ tion der Hüllkurvenflächen verwendet werden.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Überwachung eines Öffnungsbereichs mit­ tels Ultraschallwellen, mit
Sende- und Empfangsmitteln für Ultraschallwellen und
einer den Empfangsmitteln nachgeschalteten Auswerteeinheit,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Sende- und Empfangsmittel von wenigstens einer Sende- /Empfangseinheit (6, 7) gebildet sind, deren den zu überwa­ chenden Öffnungsbereich abdeckender Erfassungsbereich (3, 3a) eine gegenüber seiner Breite (b₁, b₂) parallel zur Ebe­ ne des überwachten Öffnungsbereichs geringere Tiefe (d) senkrecht zu dieser Ebene aufweist und die periodisch Ul­ traschallimpulse (SE) aussendet sowie jeweils anschließend auf Ultraschallwellenempfang umschaltet, und
die Auswerteeinheit (12, 16) die Fläche der Echohüllkurve, welche durch die von der Sende-/Empfangseinheit auf jeden ausgesendeten Ultraschallwellenimpuls hin zeitabhängig emp­ fangenen Ultraschallwellen gebildet wird, durch Integration ermittelt und ein Eingreifen eines Objektes in den über­ wachten Öffnungsbereich anzeigt, wenn die ermittelte Echohüllkurvenfläche um ein vorgegebenes Maß über einer Vergleichsfläche liegt, die zu einer sich bei objektfreiem Öffnungsbereich ergebenden Echohüllkurve (E_S) gehört.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß sie zur Überwachung eines Fahrzeugfensteröffnungsbe­ reichs dient, wobei die Sende-/Empfangseinheit (6) in einem Eckbereich des Fahrzeugfensters angeordnet und so betreibbar ist, daß ihr Erfassungsbereich (3a) die gesamte Fensteröff­ nung (2) abdeckt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch ge­ kennzeichnet, daß sie zur Überwachung eines Fahrzeugfenster­ öffnungsbereichs dient, wobei die Sende-/Empfangseinheit (6) in einem Eckbereich des Fahrzeugfensters angeordnet und derart betreibbar ist, daß ihr Erfassungsbereich (3) nur einen oberen Bereich der Fahrzeugfensteröffnung (2) abdeckt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß die Sende-/Empfangseinheit (6) umschaltbar zum einen in einer Betriebsart, in der ihr Erfassungsbereich (3a) die gesamte Fahrzeugfensteröffnung (2) abdeckt, und zum anderen in einer Betriebsart, in der ihr Erfassungsbereich (3) nur einen oberen Bereich der Fahrzeugfensteröffnung (2) abdeckt, betreibbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche der 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit (12, 16) ei­ nen Systemfehler anzeigt, wenn die ermittelte Echohüllkurven­ fläche um ein vorgegebenes Maß unter der Vergleichsfläche liegt.