DE3513270A1

DE3513270A1 - Einrichtung zur abstandsmessung, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3513270A1
Application number: DE19853513270
Authority: DE
Inventors: Otto Bader; Karl-Heinz Liedtke; Horst Rachner
Original assignee: SWF Auto Electric GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1985-04-13
Filing date: 1985-04-13
Publication date: 1986-10-23

Description

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Einrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung geht aus von einer Abtandsmessung, die insbesondere für Kraftfahrzeuge verwendet werden soll und die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Mit Ultraschall arbeitende Abstandsmessungen werden bei Kraftfahrzeugen besonders als sogenannte Einparkhilfen benutzt. Eine solche Abstandsmeßeinrichtung für Kraftfahrzeuge ist aus der DE-OS 31 35 282 bekannt. Dabei sind am Rande des Kraftfahrzeuges mehrere elektroakustische Wandler angeordnet, die Ultraschallsignale sowohl aussenden als auch empfangen können und im Multiplexbetrieb angesteuert werden. Die elektroakustischen Wandler können dann umlaufend einzeln nacheinander betrieben werden, wobei mit jedem elektroakustischem Wandler ein einziger Meßzyklus durchfahren wird. Denkbar ist es jedoch auch, daß während eines Umlaufs einzelne oder mehrere elektroakustische Wandler mehrere Meßzyklen durchlaufen. Grundsätzlich kann auch jedem einzelnen elektroakustischem Wandler eine eigene Elektronik zugeordnet werden, so daß alle Wandler gleichzeitig betrieben werden körnen.

Eine Abstandsmeßeinrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der deutschen Patentanmeldung P 33 47 442 beschrieben. Auf die Offenbarung dieser Anmeldung wird in der vorliegenden Anmeldung ausdrücklich Bezug genommen.

Zu der Einrichtung gehört ein Steuergerät, das eine Sendezeit vorgibt, in der der elektroakustische Wandler von einem Generator aktiviert wird. An die Sendezeit schließt sich eine Pause an, in der der elektroakustische Wandler bereits nicht mehr erregt wird und seine Schwingung abklingen kann. In dieser Zeit können keine Echosignale ausgewertet werden, da eine Messung durch die abklingende Schwingung des Wandlers verfälscht würde. Nach der Pause wird ein Hörfenster geöffnet, in dem das Steuergerät auf reflektierte und in der Empfangsstufe aufbearbeitete Echosignale ansprechen kann. Dem Hörfenster folgt eine sogenannte Totlaufzeit, durch die Mehrfachechos und Echos von Hindernissen außerhalb des Meßbereichs ausgeblendet werden. Nach der Totlaufzeit wird derselbe bzw. der nächste Wandler aktiviert.

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Es ist schwierig die Abstandsmeßeinrichtung so aufzubauen, daß auch Objekte in unmittelbarer Nähe eines Wandlers erfaßt werden können. In diesem Fall erreicht nämlich das Echo den Wandler bereits in der Abklingzeit, während der der Wandler noch ausschwingt und ein Echo nicht erkannt werden kann. Dieser nur schlecht erfaßbare Nahbereich umfaßt etwa 30 cm, Die DE-OS 30 36 081 zeigt eine Abstandsmeßeinrichtung, bei der zur Lösung dieses Problems das Sendesignal innerhalb des Wandlergehäuses mehrmals umgelenkt und damit sein Weg zu einem nahen Hindernis gegenüber einer direkten Abstrahlung verlängert wird. Auch bei einem ganz nahen Hindernis ist desivalb die Laufzeit für ein Signal so groß, daß ein Echo erst nach dem Abk]J^j;ί des Wandlers eintrifft. Diese Lösung macht die Wandler in ihrem A;fbdu sehr kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Abstandsmessung, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln auch Hindernisse, die nur einen kleinen Abstand vom Fahrzeug haben, erkannt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Einrichtung zur Abstandsmessung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Sendezeit und/oder die Sendeleistung des Wandlers variierbar sind und daß in einem Zyklus mit kürzerer Sendezeit und/oder mit kleinerer Sendeleistung des Wandlers der zeitliche Abstand des Beginns der Hörfensters vom Beginn der Sendezeit kleiner ist als in einem Zyklus mit einer größeren Sendezeit und/oder mit einer größeren Sendeleistung des Wandlers.

Durch das Vorschieben des Hörfensters können nun vom Steuergerät auch Echosignale ausgewertet werden, deren Laufzeit sehr kurz ist. Das Abklingen der mechanischen Schwingungen des Wandlers macht sich in dem vorgeschobenen Hörfenster nicht bemerkbar, da in einem Meßzyklus mit einer kürzeren Sendezeit die Schwingung des Wandlers, vom Beginn der Sendezeit an gerechnet, auch eher abgeklungen ist. Das Ende der Abklingzeit liegt, vom Beginn der Sendezeit aus gerechnet, auch dann früher, wenn bei gleicher Sendezeit die Sendeleistung und, da die Sendeleistung proportional dem Produkt aus der Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit und der Sendedruckamplitude ist, damit auch die Sendeleistung verkleinert ist. Denn

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nun ist die Abklingzeit aufgrund der geringeren Amplitude und gleichbleibenden Dämpfungskonstante kürzer. Natürlich kann auch gleichzeitig die Sendezeit kürzer und die Sendeamplitude kleiner sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung kann man den Unteranspröchen entnehmen.

Bevorzugt wird eine Ausführung, bei der die Sendezeit soweit verkürzt ist, daß der Wandler weniger weit eingeschwungen ist als bei längerer Sendezeit. Dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß der Wandler seine volle Schwingamplitude und damit seine volle Sendeleistung erst nach einer Vielzahl von Einzelschwingungen eines Impulspaketes des Generators erreicht. Endet die Sendezeit schon, wenn der Wandler sich noch in der Einschwingphase befindet, so ist die Sendeleistung geringer als bei längerer Sendezeit. Der Wandler hat seine volle Schwingamplitude noch nicht erreicht und dadurch eine kürzere Abklingzeit als in einem Meßzyklus, in dem weiter entfernte Objekte erkannt werden sollen. Vorteilhafterweise sind die Sendezeit und/oder die Sendeleistung in Stufen variierbar, da dann die Elektronik leicht digital arbeiten kann.

Die Verringerung der Sendeleistung macht sich, wenn der Abstand von nahen Objekten gemessen werden soll nicht störend bemerkbar. Dem wegen des kleinen Abstands ist das reflektierte Signal trotz der Dämpfung noch so groß, daß es ausgewertet werden kann. Gleiches gilt, wenn die Sendezeit mitverkürzt ist.

Liegen gemäß Anspruch 6 innerhalb der Einschwingzeit des Wandlers mehrere Sendezeitstufen, so können leicht durch eine Variation der Sendezeit auch verschiedene Sendeleistungen erhalten werden. Vorzugsweise sind die Sendezeit und/oder die Sendeleistung in zwei Stufen variierbar.

Man kann die Einrichtung zur Abstandsmessung so gestalten, daß der Fahrer sie Ein- oder Ausschalten kann, indem er einen elektrischen Schalter am Armaturenbrett betätigt. Denkbar ist es jedoch auch, die Einrichtung durch das Einlegen des Rückwärtsganges oder durch das Unterschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit aktiv werden zu lassen. Um sofort eine Information über den kritischen Nahbereich des Fahrzeugs zu haben, ist es

dann vorteilhaft, daß für die erste Messung nach Einschalten der Einrichtung die Sendezeit und/oder die Sendeleistung auf den kleinsten Wert eingestellt sind, daß also als erstes eine Messung im Nahbereich durchgeführt wird.

Der elektroakustische Wandler kann an einen Schaltungspunkt angeschlossen sein, dem das Signal des Generators zugeführt wird und an dem das Echosignal für die Empfangsstufe abgreifbar ist. Damit das hochtransformierte Ausgangsignal des Generators die Empfangsstufe nicht unzulässig übe.suj.ert, ist dieser Schaltungspunkt mit der Empfangsstufe über einen Empfangssehalter verbunden, der vom Steuergerät so geschaltet werden kann, daß er das Generatorsignal und das anschließende Nachschwingen des Wandlers sperrt, das Echosignal jedoch zur Empfangsstufe durchläßt. Das Umschalten des Empfangsschalters kann Störsignale verursachen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 10 der Empfangsschalter vor dem Öffnen des Hörfensters auf Durchgang geschaltet wird, so daß beim Öffnen des Hörfensters eventuelle Störsignale schon abgeklungen sind. Bevorzugt wird eine Ausführung, bei der der Empfangsschalter innerhalb der Abklingzeit des Wandlers auf Durchgang geschaltet wird. Diese Umschaltung geschieht dann jedoch möglichst spät, damit ein eventuell von der Amplitude des Eingangssignales abhängiger Verstärkungsfaktor der Empfangsstufe durch die Nachschwingungen des Wandlers nicht auf einen nur kleinen Wert herabgesteuert wird, sondern nach dem Öffnen des Hörfensters so groß ist, daß die Empfangsstufe auch schwache Echosignale, die kurz nach dem Öffnen des Hörfensters empfangen werden, ausreichend verstärkt.

In einem Zyklus mit kleinerer Sendezeit und/oder kleinerer Sendeleistung des Wandlers soll nur ein Nahbereich des Fahrzeugs abgetastet werden. Echos aus diesem Nahbereich kommen nur innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zurück. Es ist vorteilhaft, wenn dann gemäß Anspruch 12 das Hörfenster kürzer ist als in einem Zyklus mit größerer Sendezeit und/oder größerer Sendeleistung des Wandlers. Denn dadurch kann der ganze Meßzyklus verkürzt werden. Auch läßt sich daran, ob ein Echo empfangen wird oder nicht, leicht erkennen, ob sich ein Hindernis im interessierenden Meßbereich befindet oder nicht, und danach die Sendezeit und/oder die Sendeleistung einstellen. Vorteilhafterweise wird mit einem Zyklus mit verringerter Sendezeit und/oder verringerter Sendeleistung des Wandlers auch die Totlaufzeit verringert.

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Dies wirkt sich auf den nächsten Meßzyklus nicht negativ aus, da Mehrfachechos von nahen Hindernissen noch während der verkürzten Totlaufzeit eintreffen und Einfach- oder Mehrfachechos von weiter entfernten Hindernissen wegen der verringerten Sendezeit und/oder Sendeleistung kaum zu erwarten sind.

Insgesamt wird somit ein Zyklus mit verringerter Sendezeit und/oder verringerter Sendeleistung insgesamt verkürzt, so daß die Meßzyklusfrequenz unter Umständen erhöht und damit die Abstandsmessung genauer gemacht werden kann. Dieser Vorteil wird auch dann erreicht, wenn das Hörfenster und die Totlaufzeit verkürzt werden, ohne daß ihr Beginn verschoben wird. Die Ausbildungen nach den Ansprüchen 12 und 13 können somit auch dann zweckmäßig sein, wenn der Beginn des Hörfensters nicht gemäß Anspruch 1 verschoben ist.

Der Wandler kann mit einer fest vorgegebenen, sich wiederholenden Folge von Inpulspaketen aktiviert werden, wobei sich die Impulspakete einer Folge in ihrer Sendezeit und/oder in ihrer Amplitude voneinander unterscheiden. Die Elektronik im Steuergerät ist dann besonders einfach. Günstiger für die Entfernungsmessung ist es jedoch, wenn gemäß Anspruch 15 das Steuergerät die Art des nächsten Meßzyklus in Abhängigkeit vom Ergebnis des vorhergehenden Meßzyklus auswählt. Befindet sich nämlich z.B. ein Hindernis im Nahbereich des Kraftfahrzeugs, so muß nicht unbedingt auch ein weiter entfernter Bereich abgetastet werden. Die Ansprüche 16 bis 19 enthalten verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Einrichtung im Hinblick darauf, wann das Steuergerät zwischen verschiedenen Entfernungsbereichen

Gemäß Anspruch 20 schließen die Hörfenster zweier verschiedener Meßzyklen, die im Hinblick auf die Länge der Sendezeit oder die Größe der Sendeleistung unmittelbar benachbart sind, direkt aneinander an. Vorteilhaft kann es jedoch auch sein, wenn sich die Hörfenster zweier stufenartiger aufeinanderfolgender Meßzyklen verschiedene Sendezeit und/oder verschiedener Sendeleistung des Wandlers teilweise überlappen.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einem elektrischen Generator, mit einer Empfangsstufe und mit einem Steuergerät sowie mit drei im Multiplexbetrieb angesteuerten elektroakustischen Wandler,

Fig. 2 qualitativ die Amplitude eines elektroakustischen Wandlers in der Aufschwingphase,

Fig. 3 die Amplitude eines elektroakustischen Wandlers in der Abklingphase,

Fig. 4 ein Impulsdiagramm einer Einrichtung ähnlich der aus Fkj. 1, jedoch nur mit einem einzigen elektroakustischer! Wandler, und

Fig. 5 fünf weitere Impulsdiagramme einer Einrichtung mit nur einem elektroakustischem Wandler.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Steuergerät bezeichnet, das an den Ausgängen 11 bis 16 verschiedene Steuerimpulse abgibt, deren Funktion später beschrieben wird. Das Steuergerät 10 hat außerdem einen Eingang 18 für bestimmte Meßwerte. Darüberhinaus sind Ausgänge 21 bis 24 zur Ansteuerung von Anzeigeelementen vorgesehen, über den Ausgang 21 wird seriell ein Display angesteuert, auf dem die kürzeste gemessene Entfernung ablesbar ist. Über die übrigen Ausgänge 22 bis 24 werden Anzeigelampen 27 angesteuert.

Ein elektrischer Generator 30 liefert an seinem Ausgang 31 Impulse mit einer Frequenz von 37 kHz, die der Primärwicklung eines Transformators 32 zugeführt werden. Der Transformator erhöht die Spitzenwertamplitude des Generatorsignales auf etwa 100 V. Dieses Signal ist an der Sekundärwicklung abgreifbar und wird über ein Filter 34 dem Schaltungspunkt 36 zugeführt. Einzelheiten dieses Schaltungsteils sind in der schon erwähnten P 33 47 näher dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind drei elektroakustisch^ Wandler 41 bis 43 vorhanden. Jedem Wandler ist ein Schaltelement 46 bis 48 zugeordnet. Diese Schaltelemente sind über Steuerimpulse an den Ausgängen

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bis 15 ansteuerbar und parallel an den Schaltungspunkt 36 angeschlossen. Die konkrete Ausbildung der Schaltelemente ist ebenfalls näher in der ρ 33 47 442 dargestellt.

An den Schaltungspunkt 36 ist über einen Empfangsschalter 50 eine Empfangsstufe 52 angeschlossen, deren Ausgangssignale dem Eingang 18 des Steuergeräts 10 zugeführt werden. Die P 33 47 442 zeigt auch eine konkrete Ausbildung des Empfangsschalters 50. Als Signalempfangsstufe 52 dient ein integrierter Baustein, der von der Firma Valvo unter der Bezeichnung TDA 30 47 serienmäßig vertrieben wird. Die genaue Beschaltung dieses integrierten Bausteines ist in der technischen Information 83 03 04 dieses Herstellers genau beschrieben, so daß sich auch hierzu nähere Einzelheiten erübrigen.

Das Steuergerät 10 einer erfindungsgemaßen Einrichtung vermag nach dem Einschalten der Einrichtung eine fest vorgegebene, sich wiederholende Folge von Impulsen 60 und 61 zu erzeugen, wobei sich jede Folge aus drei aufeinanderfolgenden kurzen und drei aufeinanderfolgenden längeren Impulsen zusammensetzt. Auch ist die Pause nach den kurzen Impulsen kurzer als nach den langen Impulsen. Die zeitliche Aufeinanderfolge der Impulse ist durch das in den Block des Steuergeräts 10. eingezeichnete Impulsdiagramm angedeutet. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß es sich bei dem Steuergerät 10 um einen Mikroprozessor handeln kann, der die Signalverarbeitung und die Auslösung der einzelnen Steuerimpulse softwaregesteuert durchführt. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird nun im folgenden die Funktion der Einrichtung zur Abstandsmessung grob erläutert. Vor Beginn eines Umlaufs über alle Wandler 41,42 und 43 liegt an allen Ausgängen des Steuergeräts 10 Massesignal. Der Generator 30 ist abgeschaltet. Die Schaltelemente 46, 47 und 48 sperren. Die Empfangsstufe 52 ist unwirksam geschaltet, weil auch der Empfangsschalter 50 sperrt. Zum Zeitpunkt To beginnt der Meßzyklus des Wandlers 43. Am Ausgang 11 des Steuergeräts 10 ist während der Sendezeit Tl -To ein Steuerimpuls meßbar, der den Generator 30 aktiviert. Zugleich wird über einen Steuerimpuls am Ausgang 15 das Schaltelement 48 durchgesteuert. Damit wird der Wandler 43 aktiviert und sendet ein Ultraschallsignal aus. Während der Sendezeit ist der Generator aktiviert. Danach wird der Generator wieder abgeschaltet. Nach einer Abklingzeit T3 -Tl wird die Empfangsstufe 52 durch einen Steuerimpuls am

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Ausgang 12 des Steuergeräts 10 wirksam geschaltet. Zugleich wird im Steuergerät 10 ein Hörfenster geöffnet. Da das Schaltelement 48 weiterhin geschlossen ist, kann nun ein von dem Wandler 43 empfangenes Echosignal über den Schaltungspunkt 36 und den Empfangsschalter 50 zur Empfangsstufe 52 gelangen, so daß nach einer bestimmten Laufzeit L des Echosignales am Eingang 18 des Steuergeräts eine Signaländerung meßbar ist. Nach Ablauf des Hörfensters T4 -T3 wird die Empfangsstufe 52 über das Signal am Ausgang 12 wieder unwirksam geschaltet und zugleich auch das Schaltelement 48 des Wandlers 43 gesperrt. Nach einer Totlaufzeit T5 -T4 ist der Meßzyklus für den Wandler 43 beendet.

Nun wird erneut ein Steuerimpuls 60 zur Aktivierung des Generators 30 ausgelöst. Der Vorgang wiederholt sich nun für den Wandler 42, da nun in der Zeit T4 -To ein Steuerimpuls am Ausgang 14 des Steuergeräts 10 erscheint. Schließlich wird auch noch mit dem Wandler 41 ein Meßzyklus durchfahren. Als nächstes wird wiederum der Wandler 43 aktiviert, wobei jedoch nun die Sendezeit wegen des gegenüber dem Impuls 60 längeren Impulses 61 länger ist als beim vorhergehenden Umlauf.

Anhand der Fig. 2 und 3 sei nun erläutert, welchen Einfluß die verschieden langen Impulse 60 und 61 auf das Schwingverhalten eines elektroakustischen Wandlers 41,42 oder 43 haben.

In Fig. 2 ist in qualitativer Weise die Amplitude der mechanischen Schwingung eines elektroakustischen Wandlers gegen die Zeit aufgetragen. Der Impuls 60 des Steuergeräts 10 sei eine Zeiteinheit lang. Nach dieser Zeit beträgt die Schwingamplitude des Wandlers 1,9 Einheiten. Die längeren Impulse 61 seien drei Zeiteinheiten lang. Nach dieser Zeit hat der Wandler eine Amplitude von 3,8 Einheiten erreicht. Man sieht also, daß dann, wenn zumindest eine Sendezeit kürzer als die volle Aufschwingzeit eines Wandlers ist, die Sendeleistung des Wandlers am Ende der kürzeren Sendezeit kleiner ist als am Ende der längeren Sendezeit. Dementsprechend muß der Wandler, wenn die Sendezeit kürzer war, in der Abklingzeit T3 -Tl auch nur von der kleineren Amplitude abschwingen. Aus dem in Fig. 3 qualitativ dargestellten Abklingverhalten des Wandlers kann man ersehen, daß die Amplitude des Wandlers nach einer kurzen Sendezeit schon nach 3,2 Zeiteinheiten denselben Wert erreicht hat, den sie nach einer langen Sendezeit erst nach 9,0

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Zeiteinheiten erreicht. Bei einer kleineren Sendeleistung kann deshalb die Abklingzeit T3 -Tl gekürzt und das Hörfenster T4 -T3 näher an die Sendezeit herangeholt werden. Damit sind kürzere Entfernungen meßbar. Auch die Totlaufzeit T5 -T4 kann verkürzt werden, da die schwächere Sendeleistung von weiter entfernten Gegenständen keine Störechos im nächsten Meßzyklus erwarten läßt.

Anhand der Fig. 4 sei nun für eine Einrichtung mit nur einem elektroakustischen Wandler der Ablauf mehrerer Meßzyklen mit verschiedenen Sendezeiten und verschiedenen Sendeleistungen näher erläutert.

Nach dem Einschalten der Einrichtung wird zunächst der Nahbereich nach Hindernissen abgetastet. Es wird deshalb mit kleiner Sendezeit und kleiner Sendeleistung gearbeitet. Zwischen Tl und TO wird der Generator 30 durch einen kurzen Impuls 60 aktiviert. Zu einem Zeitpunkt T2, der vor dem Zeitpunkt T3 liegt, an dem das Hörfenster 70 geöffnet wird, schließt der Empfangsschalter 50 die Empfangsstufe 52 an den Schaltungspunkt 36 an. Zwischen T3 und T2 können durch die Umschaltung des Empfangsschalters 50 erzeugte Störungen abklingen. Das Signal 71 am Ausgang 12 bleibt zwischen T4 und T2 stehen. Innerhalb des Hörfensters 70 wird am Eingang 18 ein Echo festgestellt und aus der seit TO vergangenen Zeit ein Abstand errechnet. Nach der Totlaufzeit T5 -T4 erscheint der nächste Impuls 60 am Ausgang 11 und der vorherige Meßzyklus wird wiederholt. Auch jetzt erscheint wieder ein Echo am Eingang 18, so daß derselbe Meßzyklus ein zweites Mal wiederholt wird. Nun wird kein Echosignal erhalten. Das Steuergerät 10 schaltet deshalb auf einen anderen Meßzyklus mit einer längeren Sendezeit 61 um. In diesem Meßzyklus sind auch die Abklingzeit T3 -Tl, das Hörfenster T4 -T3 und die Totlaufzeit T5 -T4 größer als die entsprechenden Zeiten in den vorhergehenden kürzeren Meßzyklen. In dem Meßzyklus wird ein Echo erhalten, da sich das Fahrzeug von einem Hindernis allmählich entfernt hat und das Hindernis nun in den weiter entfernten Abstandsbereich gelangt ist. Das Fahrzeug nähere sich nun wieder dem Hindernis, so daß im nächsten langen Meßzyklus kein Echo empfangen wird. Das Steuergerät schaltet deshalb wieder auf den kürzeren Meßzyklus um. Bei der Ausführung nach Fig. 4 schaltet das Steuergerät also immer dann von einem Meßzyklus in den zweiten Meßzyklus um, wenn in dem einen Meßzyklus kein Echosignal meßbar ist.

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Im Zusammenhang mit Fig. 4 sei noch auf die ungefähre absolute Länge der einzelnen Zeiten der verschiedenen Meßzyklen hingewiesen. Für einen kurzen Meßzyklus beträgt die Sendezeit etwa 0,1 ms, die Abklingzeit etwa 0,5 ms, das Hörfenster etwa 2 ms und die Totlaufzeit ebenfalls ungefähr 2 ms. In einem langen Meßzyklus beträgt die Sendezeit etwa 0,2 ms, die Abklingzeit etwa 1,5 ms, das Hörfenster etwa 8 ms und die Totlaufzeit etwa 10 ms.

In den einzelnen Zeitdiagrammen der Fig. 5 sind die Sendezeiten wiederum durch Impulse 60,61 und Echosignale durch kurze Impulse 72 gekennzeichnet. Das Hörfenster 70 eines kurzen Meßzyklus und das Hörfenster 73 eines langen Meßzyklus sind durch kurze Striche auf der Zeitordinate der Impulse 60 und 61 angedeutet. Bei der Ausführung nach Fig 5a wechselt das Steuergerat jeweils dann vom einen Meßyzklus in den anderen Meßzyklus, wenn eine bestimmte Entfernung über- bzw. unterschritten wird. Man erkennt, daß gegenüber der Ausführung nach Fig. 4 mehr Echos erhalten werden und damit eine bessere Auswertung und genauere Anzeige möglich ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 5b schaltet das Steuergerät 10 vom kürzeren Meßzyklus auf den längeren Meßzyklus um, wenn in dem kürzeren Meßzyklus kein Echosignal mehr erhalten wird. Man sieht daß dies im dritten kurzen Meßzyklus der Fall ist. Vom längeren Meßzyklus dagegen wird auf den kürzeren Meßzyklus umgeschaltet, wenn eine bestimmte Entfernung unterschritten wird. Somit wird vermieden, daß vor dem Umschalten noch einmal ein langer Meßzyklus ohne Echo durchlaufen wird. Ein kurzer Meßzyklus ohne Echo dagegen stört kaum.

Bei der Ausführung nach Fig. 5c wird der Wandler so wie in Fig. 1 mit einer fest vorgegebenen, sich wiederholenden Folge von Inipulspaketen aktiviert. Von den Impulspaketen einer Folge ist entsprechend den verschiedenen Sendezeiten das eine länger und das andere kürzer. Bei der betrachteten Ausführung wechseln sich jeweils ein kurzer Meßzyklus mit einer kurzen Sendezeit, einer kurzen Abklingzeit, einem kurzen Hörfenster und einer kurzen Totlaufzeit mit einem langen Meßzyklus mit einer langen Sendezeit, einer langen Abklingzeit, einem langen Hörfenster und einer langen Totlaufzeit ab. Auf das Ergebnis eines Meßzyklus wird dabei keine Rücksicht genommen. Nach Fig. 5c nähert sich ein Kraftfahrzeug einem

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Hindernis. Dieses befindet sich zunächst noch außerhalb des Nahbereichs, so daß im erste Meßzyklus, in dem der Nahbereich abgetastet wird, kein Echo erhalten wird. Im zweiten Meßzyklus ist ein Echo meßbar. Im dritten, wiederum kurzen Meßzyklus hat sich das Fahrzeug schon so weit dem Hindernis genähert, daß nun auch ein Echo erhalten wird. Auch im langen, vierten Meßzyklus wird ein Echo erhalten, da sich die Hörfenster der beiden Meßzyklen überschneiden. Auch der kurze, fünfte Meßzyklus bringt ein Echo. Behält das Fahrzeug weiterhin seine Bewegungsrichtung bei, so wird im langen, sechsten Meßzyklus kein Echo mehr erhalten werden. Echos werden vielmehr nun nur noch die kurzen Meßzyklen liefern.

Auch bei der Ausführung nach Fig. 5d wird der Wandler mit einer fest vorgegebenen, sich wiederholenden Folge von Impulspaketen aktiviert. Im Unterschied zu Fig. 5c überlappen sich nun jedoch nicht mehr die beiden Hörfenster des kurzen und des langen Meßzyklus, sondern schließen unmittelbar aneinander an.

Bei der Ausführung nach Fig. 5e erkennt man, daß die Sendezeiten 60 und eines kurzen und eines langen Meßzyklus gleich lang sind. Es erscheint nun jedoch nur noch der Impuls 61 eines Steuergeräts 10 am Ausgang 11. Der Impuls 60 erscheint am Ausgang 16, der in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Ein Impuls am Ausgang 16 steuert den Generator 30 so, daß dieser Impulse geringerer Amplitude erzeugt. Dadurch klingt die Schwingung des Wandlers ebenfalls schneller ab als bei höherer Amplitude, so daß das Hörfenster näher an die Sendezeit herangeholt werden kann. Geringere Amplitude heißt auch geringere Sendeleistung, so daß Einfach- und Mehrfachechos von ferneren Hindernissen nicht mehr auftreten können, so daß auch die Totlaufzeit verringert werden kann. Auch die Ausführung nach Fig. 5e ermöglicht es also, Hindernisse, die nur einen ganz geringen Abstand vom Fahrzeug haben, zu erkennen.

Claims

SWF Auto-Electric GmbH 7120 Bietigheim-Bissingen

PAL/A 12 862

Nickel/Tii

20.3.1985

Einrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem elektroakustischen Wandler (41,42,43) zum Aussenden eines Ultraschallsignals und anschließenden Empfangen eines von einem Objekt reflektierten Ultraschallsignals (72), mit einem elektrischen Generator (30) zur Aktivierung des Wandlers (41,42,43), mit einer Empfangsstufe (52) für die vom Wandler (41,42,43) erfaßten Echosignale (72) und mit einem Steuergerät (10), das eine Sendezeit (60,61), in der der Wandler (41,42,43) vom Generator (30) aktiviert wird, eine daran anschließende .Abklingzeit (T3-T1) des Wandlers (41,42,43), dann ein Hörfenster (70,73) für reflektierte Echosignale (72) und schließlich eine Totlaufzeit (T5-T4) bis zum nächsten Aktivieren eines Wandlers (41,42,43) vorgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendezeit (Tl-TO) und/oder die Sendeleistung des Wandlers (41,42,43) variierbar sind und daß in einem Zyklus mit kürzerer Sendezeit (Tl-TO) und/oder mit kleinerer Sendeleistung des Wandlers (41,42,43) der zeitliche Abstand des Beginns (T3) des Hörfensters (70,73) vom Beginn (TO) der Sendezeit (60) kleiner ist als in einem Zyklus mit einer größeren Sendezeit (61) und/oder mit einer größeren Sendeleistung des Wandlers (41,42,43).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Sendeleistung die Amplitude der Einzelschwingungen eines vom elektrischen Generator (30) erzeugten Impulspaketes, mit dem der Wandler (41,42,43) aktiviert wird, erniedrigt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Sendeleistung die Sendezeit (60) soweit verkürzt und damit die Anzahl der Einzelschwingungen eines Impulspaketes soweit verkleinert wird, daß der Wandler (41,42,43) geringere Schwingungsamplituden ausführt als bei längerer Sendezeit (61).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendezeit (60,61) und/oder die Sendeleistung in Stufen variierbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Impulspaket einer kürzeren Sendezeit (60) in der Anzahl seiner Einzelschwingungen ganzzahlig von dem Impulspaket einer längeren Sendezeit (61) unterscheidet.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Einschwingzeit des Wandlers (41,42,43) mehrere Sendezeitstufen liegen.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendezeit (60,61) und/oder die Sendeleistung in 2 Stufen variierbar sind.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch das Eintreten eines bestimmten Betriebszustandes eines Kraftfahrzeugs oder willkürlich einschaltbar ist und daß für die erste Messung nach dem Einschalten die Sendezeit (60) und/oder die Sendeleistung auf den kleinsten Wert eingestellt sind.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zyklus mit kleinerer Sendeleistung des Wandlers

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(41,42,43) die vorgegebene Abklingzeit (T3-T1) kürzer ist als in einem Zyklus mit einer größeren Sendeleistung.

10. Einrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Empfangsschalter (50) vorhanden ist, der ein Signal (71) zu der Empfangsstufe (52) durchschaltet, und daß der Empfangsschalter (50) vor dem Öffnen des Hörfensters auf Durchgang geschaltet wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsschalter (50) innerhalb der Abklingzeit (T3-T1) des Wandlers auf Durchgang geschaltet wird.

12. Einrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hörfenster (70,73) in einem Zyklus mit kleinerer Sendezeit (60) und/oder kleinerer Sendeleistung des Wandlers (41,42,43) kürzer ist als in einem Zyklus mit größerer Sendezeit (61) und/oder größerer Sendeleistung des Wandlers (41,42,43).

13. Einrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zyklus mit verringerter Sendezeit (60) und/oder verringerter Sendeleistung des Wandlers (41,42,43) auch die Totlaufzeit (T5-T4) verringert ist.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (41,42,43) mit einer sich wiederholenden Folge von Impulspaketen aktivierbar ist, von denen jeweils eines zu einem Meßzyklus gehört, und daß sich Impulspakete einer Folge in ihrer Sendezeit (60,61) und/oder in ihrer Amplitude voneinander unterscheiden.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (10) die Art des nächsten Meßzyklus in Abhängigkeit vom Ergebnis des vorhergehenden Meßzyklus auswählt.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuergerät (10) von einem Meßzyklus mit der kleinsten Sendezeit (60)

und/oder Sendeleistng auf einen Meßzyklus mit der nächstgrößeren Sendezeit (61) und/oder Sendeleistung umgeschaltet wird, wenn im ersteren kein Echosignal (72) meßbar war.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuergerät (10) einer von genau zwei verschiedenartigen Meßzyklen auswählbar ist und daß das Steuergerät (10) vom ersten Meßzyklus auf den zweiten Meßzyklus umschaltet und umgekehrt, wenn mit dem ersten bzw. zweiten Meßzyklus kein Echosignal (72) meßbar war.

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuergerät (10) einer von genau zwei verschiedenartigen Meßzyklen auswählbar ist und daß das Steuergerät (10) vom Meßzyklus mit der größeren Sendezeit (61) und/oder Sendeleistung auf den anderen Meßzyklus umschaltet, wenn eine bestimmte Entfernung unterschritten wird.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß vom Steuergerät (10) von einem Meßzyklus zu einem anderen Meßzyklus gewechselt wird, wenn eine bestimmte Entfernung über- bzw. unterschritten wird.

20. Einrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand, den das Ende (T4) des Hörfensters (70) vom Anfang (TO) der Sendezeit (60) in einem Zyklus mit bestimmter Sendezeit (60) und/oder Sendeleistung des Wandlers (41,42,43) hat, gleich dem zeitlichen Abstand ist, den der Beginn (T3) des Hörfensters (73) vom Anfang (TO) der Sendezeit (61) in dem Zyklus mit der nächstgrößeren Sendezeit (61) und/oder der nächstgrößeren Sendeleistung des Wandlers (41,42,43) hat.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hörfenster (70,73) zweier stufenartig aufeinanderfolgender Meßzyklen verschiedener Sendezeit (60,61) und/oder verschiedener Sendeleistung des Wandlers (41,42,43) teilweise überlappen.

22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere elektroakustische Wandler (41,42,43) enthält, von denen jeder als Sender und Empfänger benutzt wird und daß während einer Anzahl von nacheinander ablaufenden Meßzyklen mit jedem Wandler (41,42,43) mindestens ein Meßzyklus durchlaufen wird.

23. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Totlaufzeit (T5-T4) ungefähr so groß oder größer als die halbe Zeitdauer eines Meßzyklus ist.