DE3742743A1

DE3742743A1 - Ultraschallortungssystem

Info

Publication number: DE3742743A1
Application number: DE19873742743
Authority: DE
Inventors: Heinz Prof Dipl Ing Wellhausen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-17
Filing date: 1987-12-17
Publication date: 1989-07-06

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein fahrerloses Trans portfahrzeug die Erkennung von Hindernissen zu ermöglichen. Dies wurde bisher unter anderem über Ultraschallentfernungsmessungen versucht. Eine einfache Überlegung zeigt aber, daß dabei eine geöffnete Tür ebenfalls als Hindernis erkannt werden muß.

Eine Fledermaus löst dies Problem, indem sie die Richtung einbezieht, aus der die Echos kommen und in die sie ihre Schreie gerichtet hat. Dabei spielt wie beim Stereoverfahren auch die Amplitude eine große Rolle. Bewegungen erkennt sie über den Dopplereffekt.

Da die Verarbeitungsgeschwindigkeiten moderner Rechner sehr groß sind, ist eine ähnliche Auswertung ohne weiteres technisch möglich wenn es gelingt, die entsprechenden Informationen zu gewinnen. Dies ist Gegen stand der vorliegenden Erfindung.

Setzt man, wie im Bild dargestellt, zwei Sender mit zugehörigem Emp fänger 1 und 2 in einen definierten Abstand zueinander, so läßt sich die Lage der Hindernisse 3 bis 5 aus den Laufzeiten der Echos einfach berechnen. Sendet der Sender 2, so liegt das Hindernis 5 für den Empfänger 2 auf einem durch die Laufzeit des Echos definierten Kreis, während für den Empfänger 1 Ellipsen gelten. Der Schnittpunkt beider Kurven bestimmt den Ort des Hindernisses.

Eine Messung mit Sender 1 ergibt das gleiche Ergebnis. Sie dient zur Kontrolle, mit der man wegen der starken Dämpfung des Schalles in Gasen größere Meßsicherheit erzielt.

Würde man nur einen Sender in der Mitte der beiden Empfänger benutzen, könnte man die Hindernisse 3 und 5 nicht auseinanderhalten. Man müßte dann die Ausstrahlungsrichtung ändern.

Gewisse Rückschlüsse über die Entfernung lassen sich auch aus der Amplitude der Echos gewinnen. Jedoch spielt hier auch die Reflexion an der Oberfläche des Hindernisses mit hinein. Da diese meist frequenzab hängig ist, stellt sich die Notwendigkeit, die Sendefrequenz zu variieren. Mit Hilfe eines Überlagerungsempfängers, dessen Oszillator frequenz von der Sendefrequenz im Abstand der ZF geführt wird, ist dies kein Problem. Man kann damit gleichzeitig Frequenzabweichungen infolge Dopplereffekt erkennen.

Ein besonderes Problem bei diesem System ist, daß zu jeder Zeit Echo signale mit der unterschiedlichsten Amplitude erkannt werden müssen. Daher ist ein Verfahren, das die Verstärkung zeitabhängig verändert, hier nicht möglich. Aus diesem Grunde muß die Auswertung logarithmisch erfolgen. Der Verstärker besteht aus mehreren hintereinander liegenden Stufen mit gleicher Verstärkung. Jede dieser Stufen besitzt einen Ausgang. Mit Hilfe von Komparatoren läßt sich nun feststellen, wieviel Stufen übersteuert sind, was einen Rückschluß auf die Signalamplitude erlaubt. Innerhalb einer Stufe kann man mit weiteren Komparatoren eine feinere Teilung erzielen.

Für die Auswertung durch einen Computer werden nun in digitaler Form die Werte für Amplitude und Frequenzabweichung im Speicher abgelegt und zwar in einem Taktzyklus, der weit kürzer als die Dauer des gesen deten Signales ist. Die Speicherplatzadresse entspricht dann einer Zeit, die in die Laufzeit umgerechnet werden kann.

Claims

1. Ultraschallortungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Sender/Empfängerkombinationen im definierten Abstand voneinan der quer zur Ortungsrichtung angeordnet sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender ab wechselnd senden und die von ihnen hervorgerufenen Echosignale über alle Empfänger ausgewertet werden.

3. System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Er kennung der Laufzeit mit Hilfe der Taktfolge geschieht, mit der der momentane Amplitudenwert und die zugehörige Frequenz digital im Speicher eines Rechners abgelegt werden, so daß eine direkte Zuordnung von Laufzeit und Speicheradresse entsteht.

4. Ultraschallortungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Empfänger nach dem Überlagerungsprinzip arbeiten und ihr Oszillator von der Sendefrequenz im Abstand der ZF nachgezogen wird, wodurch Frequenzabweichungen infolge Dopplereffekt meßbar wer den und die Sendefrequenz beliebig wählbar ist.

5. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehre ren Stufen mit definierter Verstärkung besteht, deren Ausgangssignal gleichzeitig mit Hilfe logarithmischer Teiler und Komparatoren aus gewertet wird, so daß die relative Amplitude der Echos über einen großen Dynamikbereich erkannt werden kann.