EP3555662A1 - Method for operating an ultrasonic sensor - Google Patents

Method for operating an ultrasonic sensor

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EP3555662A1
EP3555662A1 EP17798180.0A EP17798180A EP3555662A1 EP 3555662 A1 EP3555662 A1 EP 3555662A1 EP 17798180 A EP17798180 A EP 17798180A EP 3555662 A1 EP3555662 A1 EP 3555662A1
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EP
European Patent Office
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excitation pulse
frequency
ultrasonic sensor
excitation
measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17798180.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Schmid
Michael Schumann
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01S7/52001Auxiliary means for detecting or identifying sonar signals or the like, e.g. sonar jamming signals

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor, as well as a distance measuring device with at least one ultrasonic sensor, which is operated according to the inventive method.
  • Ultrasonic-based measuring systems are used to measure a distance to an object located in front of an ultrasonic sensor.
  • the sensors used are based on the pulse / echo method.
  • an ultrasonic sensor emits an ultrasonic pulse and measures the reflection of the ultrasonic pulse (echo) caused by an object.
  • the distance between the ultrasonic sensor and the object is calculated using the measured echo time and the speed of sound.
  • the ultrasonic sensor acts as transmitter to receiver.
  • Known applications are, for example
  • ultrasonic sensors In known distance measuring devices on vehicles typically 4 to 6 ultrasonic sensors are used in the front and / or rear bumper. To capture the environment as quickly as possible, it is helpful if all the ultrasonic sensors on the bumper send at the same time and thus the information can be processed in parallel. This can special
  • Ultrasonic sensors are chosen that differ.
  • DE 10 2007 029 959 A1 discloses an ultrasound-based measuring system for detecting an environment. It is provided that distance measurements can be made by means of ultrasonic waves. At two
  • Ultrasonic signals are coded for distinctness.
  • the processing of the signals in the receive path can be done, for example, by the received signals through a matched filter
  • matched filter (so-called "matched filter”) are filtered.
  • deal codes are characterized in that the codes are mutually orthogonal, i. that the matched filters of the codes act in such a way that they largely suppress the foreign codes. In practice, however, complete suppression by the matched filters is hardly possible.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for operating an ultrasonic sensor, in which the influence of disturbances, which can be caused in particular by ultrasonic signals of other vehicles, is reduced.
  • the invention is based on the idea of receiving signals from one
  • operated ultrasonic sensor are sent to encode.
  • the coding takes place either by means of randomly selected codes or by means of randomly selected code sequences.
  • a change of the codes is provided after each measuring cycle. The measuring cycle is a complete run until the next transmission operation of the same sensor.
  • Excitation pulse is excited to mechanical vibrations, whereby a measurement signal is sent through the transducer,
  • measurement cycles executed sequentially in time, wherein the frequency profile of an excitation pulse in each measurement cycle is selected at random or in a predetermined order from a group of predetermined frequency profiles.
  • each code corresponds to a specific excitation pattern, it being provided that after each excitation for a temporally following, renewed excitation another excitation pattern, so another code is used.
  • a code from a given group of codes can be randomly selected in each measuring cycle.
  • the order in which the codes are selected from the given group of codes is fixed.
  • the determined object information from at least two measuring cycles are compared with each other and depending on the result of the comparison, a fault is detected.
  • a malfunction is understood as meaning, in particular, a faulty measurement which may be caused by an ultrasound signal from a foreign ultrasound sensor, which is part of a distance measuring system of a foreign vehicle, for example.
  • the emission time is stochastically jittered within a respective measurement cycle Aussendezeittician. This means that the time at which the respective excitation pulse is applied to the transducer, relative to a
  • Start time of the measurement cycle is shifted by a randomly selected period.
  • This time period is particularly small in comparison to the total duration of the respective measurement cycle and may be, for example, in the range of 1 to 10 ms, wherein the total duration of the measurement cycle may be, for example, about 40 ms.
  • This embodiment is particularly in the second variant of
  • Invention is advantageous because in the second variant, although the probability of synchronization is reduced, but it can still interfere with the deterministic order of the selected excitation pattern (codes). This effect can be caused by the stochastic jitter of the
  • the excitation patterns (codes) of the group selected from are designed such that they suppress one another as far as possible. This is achieved, for example, by having the codes of the group orthogonal to each other.
  • the duration of a first excitation pulse of a first measurement cycle differs from the duration of a second excitation pulse of a second measurement cycle, wherein the second measurement cycle follows the time of the first measurement cycle.
  • the second measuring cycle can directly follow the first measuring cycle. This means that no further signal is transmitted between the first and the second measuring cycle, but there may be a pause between the first and the second measuring cycle in which no excitation takes place.
  • the second Measuring cycle not immediately follow the first measurement cycle, but between the first and the second measurement cycle, a further excitation.
  • the amplitude of a first excitation pulse of a first measurement cycle may differ from the amplitude of a second excitation pulse of a second measurement cycle. This causes the
  • the second measuring cycle can directly follow the first measuring cycle. This means that no further signal is transmitted between the first and the second measuring cycle, but there may be a pause between the first and the second measuring cycle in which no excitation takes place.
  • the second measurement cycle can not follow directly on the first measurement cycle, but between the first and the second measurement cycle another
  • the excitation pulses are preferably designed as frequency-modulated pulses.
  • a frequency-modulated excitation pulse is to be understood as meaning any excitation pulse whose frequency changes during the pulse duration. In this case, continuous or discontinuous changes in the frequency can be provided. Alternatively or additionally, it is also possible to use pulses with a continuously constant excitation frequency.
  • Excitation pulses by a, in particular linear, frequency response, modulated, in particular in a frequency range between 40 kHz and 60 kHz. This means that the frequency of the respective excitation pulse rises steadily and in particular linearly from a starting frequency or drops until an end frequency is reached. Such an excitation is also referred to as "chirp.”
  • the start and end frequencies are preferably selected from the frequency range from 40 kHz to 60 kHz.
  • a matched filter also referred to as an optimal filter or correlation filter
  • This can be done in an advantageous manner the signal-to-noise ratio can be improved by using the known waveform of the excitation pulse in the selection of the filter in a known manner.
  • object information is determined with higher accuracy.
  • Measuring cycles calculates a probability that a detected object is actually present or that there is a faulty measurement. This can be particularly efficient suppression of interference by ultrasonic signals from other vehicles in the sense of incorrect measurements C.False Positives ”) can be achieved.
  • Ultrasonic sensor provided at least four measuring cycles, wherein in each measuring cycle, the transducer of the ultrasonic sensor is driven with an excitation pulse with a different excitation pattern or frequency response, either randomly an excitation pattern from a group of possible excitation patterns is selected in each measurement cycle, or it is
  • Excitation pattern selected from a group according to a given order.
  • a distance measuring device in particular for a motor vehicle, which comprises at least one ultrasonic sensor which is operated according to one of the methods described above.
  • a distance measuring device which comprises a plurality of ultrasonic sensors, which are operated in accordance with a method as described above, wherein the ultrasonic sensors on a
  • Body part of a motor vehicle are arranged in a row.
  • the ultrasonic sensors are operated in such a way that ultrasonic sensors arranged adjacent to one another have measurement cycles which do not overlap in time.
  • Figure 1 shows schematically a distance measuring device with a plurality of ultrasonic sensors according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows four diagrams of possible frequency profiles for excitation pulses.
  • FIG. 3 shows a table with a sequence of measuring cycles for different ultrasonic sensors of a distance measuring device with a plurality of ultrasonic sensors according to an embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows schematically in plan view a motor vehicle 20 with a
  • the ultrasonic sensors 1 to 12 are part of a distance measuring device for detecting the environment of the motor vehicle 20. Furthermore, an object 19 to be detected by means of the ultrasonic sensors is shown in the surroundings of the motor vehicle 20. It may be, for example, a traffic obstruction, such as a bucket, a street sign or a lantern as well as another vehicle.
  • Each of the ultrasonic sensors 1 to 12 has an electroacoustic transducer, which is excited by a frequency-modulated excitation pulse to mechanical vibrations, whereby a measuring signal 30 is emitted through the transducer.
  • the invention is not limited to that
  • Ultrasonic sensors are arranged at the rear or at the front of a motor vehicle 20. Alternatively or additionally, further ultrasonic sensors For example, in the area of the sides, in particular the doors of the
  • Motor vehicle 20 may be arranged.
  • a transmission cone of a transmitted measuring signal 30 and a directional arrow 31, which indicates the transmission direction, are shown by way of example. It can be seen that the transmission cone hits the object 19, so that the measurement signal 30 is partially reflected by the object 19 in the direction of the ultrasound sensor 3 in a second transmission cone (echo) 32.
  • the ultrasonic sensor 3 registers the reflection 32 and determines the elapsed time between transmission of the transmission pulse and reception of the reflection. From the elapsed time can be at a known signal speed, for example, the speed of sound in air of about 343 m / s, calculate the distance of the object 19 of the ultrasonic sensor 3.
  • the ultrasonic sensor 3 can not only receive the measurement signals 32 reflected by the object 19 but also ultrasonic signals 33 emanating from another sound source 21, for example a foreign vehicle. This can lead to erroneous measurement results, or it will be of the
  • the ultrasound sensor 3 is operated in such a way that several measuring cycles are carried out successively. In each measurement cycle, another excitation pulse is used to excite the
  • electroacoustic transducer used as in the previous measuring cycle, wherein in successive time measuring cycles, the respective frequency response of the excitation pulses differs. It is the
  • Frequency response of an excitation pulse in each measurement cycle selected from a group of predetermined frequency curves randomly or in a predetermined order.
  • frequency modulated excitation pulses codes
  • the excitation frequency is linearly changed from a start frequency to a target frequency during the excitation pulse, but the invention is not limited to this type of frequency modulation, it is also other excitation patterns Furthermore, for example, constant frequency profiles can be used, at least in sections, for the person skilled in the art, for which a variety of further design possibilities are known.
  • each of the ultrasonic sensors 1 to 12 to vary the excitation patterns (codes) from shot to shot in such a way that the frequency response of the excitation pulses takes place in successively executed measuring cycles
  • the frequency response of an excitation pulse in each measurement cycle from a group of predetermined frequency characteristics is selected randomly or in a predetermined order.
  • excitation patterns for the frequency-modulated excitation pulses are shown in the figure in diagrams 41-44. In each case the frequency is plotted against time. These excitation patterns preferably form a group from which an excitation pattern is selected as the excitation pulse for the transducer of an ultrasonic sensor 1 to 12 in each measurement cycle. The selection can be done either by chance or after a predetermined
  • the frequency fo is in this example 48 kHz, the pulse duration T is 1.6 ms.
  • the group of possible excitation patterns contains the following excitation patterns (codes):
  • excitation patterns can now be performed in each of the ultrasonic sensors in a specific or random order, wherein in an ultrasonic sensor each temporally successive measurement cycles preferably differ in their respective excitation pattern.
  • a jittering of the starting time to an excitation by one of the excitation pulses C9, Cl1, C3 or C4 may additionally take place.
  • Ultrasonic sensors 1 to 12 are shown in tabular form in FIG.
  • the rows of the table refer to time intervals that are available for a measuring cycle. In such a time interval, both the excitation of the electroacoustic transducer and the reception of reflected ultrasonic signals and the determination of an object information occur. These time intervals can each have the same length, but it can also be provided different lengths.
  • the columns of the table respectively refer to a pair of ultrasonic sensors 1 and 7, 2 and 8, 3 and 9, 4 and 10, 5 and 11 respectively arranged at the front and rear.
  • Time interval la according to its first measuring cycle with a
  • Transducer of the ultrasonic sensors 1 and 7 is thus charged with a corresponding excitation pulse and each sends a corresponding measurement signal.
  • the ultrasonic sensors 3 and 9 are driven with an excitation pulse of the form Cll.
  • the ultrasonic sensors 5 and 11 are driven with an excitation pulse of the form C9.
  • the ultrasonic sensor pair 2/8 is then triggered in a second time interval lb with an excitation pulse of the form C9.
  • the ultrasonic sensor pair 4/10 is driven with an excitation pulse of the form Cll.
  • the ultrasonic sensor pair 6/12 is driven with an excitation pulse of the form C3
  • the ultrasonic sensor pair 3/9 is driven with an excitation pulse of the form C9.
  • the ultrasonic sensor pair 5/11 is driven by an excitation pulse of the form Cll.
  • Ultrasonic sensor pair 1/7 driven with an excitation pulse of the form C3.
  • the ultrasound sensor pair 3/9 is driven by an excitation pulse of the form Cll.
  • the ultrasonic sensor pair 5/11 is driven with an excitation pulse of the form C9.
  • Ultrasonic sensor pair 2/8 driven with an excitation pulse of the form C9.
  • the ultrasonic sensor pair 4/10 is driven with an excitation pulse of the form Cll. Also at the same time the ultrasonic sensor pair
  • Form C9 activated.
  • the ultrasonic sensor pair 5/11 is driven by an excitation pulse of the form Cll.
  • time subsequent eighth time interval 4b is the
  • each ultrasonic sensor or each ultrasonic sensor pair considered individually from shot to shot changes its excitation pattern.
  • a measurement is carried out with the ultrasonic sensor 1 in the first time interval.
  • the first time interval thus corresponds to the first measuring cycle of the ultrasonic sensor 1.
  • the electroacoustic transducer of the ultrasonic sensor 1 is excited to mechanical oscillations with a frequency-modulated excitation pulse having the shape C3.
  • the ultrasonic sensor 1 remains passive until the second measurement cycle of the ultrasonic sensor 1 is performed in the third time interval.
  • Ultrasonic sensor 1 with a frequency-modulated excitation pulse of the form C4 has excited to mechanical vibrations.
  • the third measuring cycle of the ultrasonic sensor 1 takes place in the fifth time interval.
  • Measuring cycle of the ultrasonic sensor 1 takes place in the seventh time interval. In each measurement cycle, the frequency response of the
  • Ultrasonic sensors 1 to 12 the respective ultrasonic sensor 1 to 12 receive a reflected ultrasonic signal 32.
  • a reflected ultrasonic signal 32 By appropriate filtering of the received signals, which is adapted in particular in the form of a "matched filter" to the frequency response of the excitation pulse, actual echo signals can be distinguished from external signals 33 by the
  • Frequency response of an excitation pulse in each measurement cycle from a group of predetermined frequency characteristics is selected randomly or in a predetermined order, it is ensured that even with identically designed distance measuring systems on foreign vehicles, there is only a very small chance that the foreign signal 33 exactly the same
  • Frequency characteristic has, as the own measurement signal 30th

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Abstract

The invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor, in which a plurality of measuring cycles are run in succession. In each measuring cycle: - an electroacoustic transducer of said ultrasonic sensor is excited, by means of an exciting pulse, to mechanically vibrate, as a result of which a measurement signal is sent by the transducer; - an echo signal is received by the transducer; and - an item of object information is determined from said echo signal. The frequency response curve of the exciting pulse is differentiated, according to the invention, into measuring cycles run in temporal succession, wherein the frequency response curve of an exciting pulse is selected, in each measuring cycle, from a group of predetermined frequency response curves, either at random or according to a predetermined sequence.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors  Method for operating an ultrasonic sensor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors, sowie eine Abstandsmessvorrichtung mit mindestens einem Ultraschallsensor, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. The invention relates to a method for operating an ultrasonic sensor, as well as a distance measuring device with at least one ultrasonic sensor, which is operated according to the inventive method.
Stand der Technik State of the art
Ultraschallbasierte Messsysteme werden eingesetzt um eine Distanz zu einem vor einem Ultraschallsensor befindlichen Objekt zu vermessen. Die eingesetzten Sensoren basieren auf dem Puls/Echo-Verfahren. In diesem Betrieb sendet ein Ultraschallsensor einen Ultraschallpuls aus und misst die durch ein Objekt hervorgerufene Reflexion des Ultraschallpulses (Echo). Der Abstand zwischen Ultraschallsensor und Objekt errechnet sich über die gemessene Echolaufzeit und der Schallgeschwindigkeit. Der Ultraschallsensor fungiert dabei als Senderum Empfänger. Bekannte Anwendungen sind beispielsweise Ultrasonic-based measuring systems are used to measure a distance to an object located in front of an ultrasonic sensor. The sensors used are based on the pulse / echo method. In this operation, an ultrasonic sensor emits an ultrasonic pulse and measures the reflection of the ultrasonic pulse (echo) caused by an object. The distance between the ultrasonic sensor and the object is calculated using the measured echo time and the speed of sound. The ultrasonic sensor acts as transmitter to receiver. Known applications are, for example
Abstandswarnsysteme, Parklückendetektoren und Einparkhilfen für Distance warning systems, parking space detectors and parking aids for
Kraftfahrzeuge. Üblicherweise kommen in einem derartigen Messsystem mehrere Ultraschallsensoren zum Einsatz. Motor vehicles. Usually, several ultrasonic sensors are used in such a measuring system.
Bei bekannten Abstandsmessvorrichtungen an Fahrzeugen werden im Front- und/oder Heck-Stoßfänger typischerweise je 4 bis 6 Ultraschallsensoren eingesetzt. Um möglichst schnell die Umgebung zu erfassen, ist es hilfreich, wenn alle Ultraschallsensoren am Stoßfänger zeitgleich senden und damit die Information parallel verarbeitet werden kann. Dazu können spezielle In known distance measuring devices on vehicles typically 4 to 6 ultrasonic sensors are used in the front and / or rear bumper. To capture the environment as quickly as possible, it is helpful if all the ultrasonic sensors on the bumper send at the same time and thus the information can be processed in parallel. This can special
Anregungsmuster, sogenannte Codes für das Aussenden für jeden der Stimulation pattern, so-called codes for sending out for each of
Ultraschallsensoren gewählt werden, die sich unterscheiden. Die DE 10 2007 029 959 AI offenbart ein ultraschallbasiertes Messsystem zur Erfassung einer Umgebung. Dabei ist vorgesehen, dass mittels Ultraschallwellen Abstandsmessungen vorgenommen werden können. Um zwei Ultrasonic sensors are chosen that differ. DE 10 2007 029 959 A1 discloses an ultrasound-based measuring system for detecting an environment. It is provided that distance measurements can be made by means of ultrasonic waves. At two
aufeinanderfolgende Pulse unterscheiden zu können, werden diese to be able to distinguish successive pulses, these are
frequenzmoduliert. frequency modulated.
DE 10 2013 021 845 AI offenbart wiederum ein Verfahren zum Messen eines Abstands mittels Ultraschall. Dabei ist vorgesehen, dass einzelne DE 10 2013 021 845 A1 again discloses a method for measuring a distance by means of ultrasound. It is envisaged that individual
Ultraschallsignale zur Unterscheidbarkeit codiert werden. Ultrasonic signals are coded for distinctness.
Die Verarbeitung der Signale im Empfangspfad kann beispielsweise erfolgen, indem die empfangenen Signale durch ein signalangepasstes Filter The processing of the signals in the receive path can be done, for example, by the received signals through a matched filter
(sogenanntes„Matched Filter") gefiltert werden. (so-called "matched filter") are filtered.
Üblicherweise werden für die Anregung sogenannte„Ideale Codes" verwendet. „Ideale Codes" sind dadurch gekennzeichnet, dass die Codes untereinander orthogonal sind, d.h. dass die Matched Filter der Codes derart wirken, dass sie die Fremdcodes weitestgehend unterdrücken. In der Praxis ist jedoch eine komplette Unterdrückung durch die Matched Filter kaum möglich. Usually, so-called "ideal codes" are used for the excitation. "Ideal codes" are characterized in that the codes are mutually orthogonal, i. that the matched filters of the codes act in such a way that they largely suppress the foreign codes. In practice, however, complete suppression by the matched filters is hardly possible.
Wird nun einem Ultraschallsensor der Abstandsmessvorrichtung ein bestimmter Code zugeordnet, so ist im Falle eines Fremdfahrzeugs, das dieselbe Kodierung verwendet, genau dann die Störung maximal, wenn sich die beteiligten If a particular code is assigned to an ultrasonic sensor of the distance measuring device, then in the case of a foreign vehicle which uses the same coding, the fault is maximum at exactly the time when the parties involved are involved
Ultraschallsensoren gegenüber stehen. Opposite ultrasonic sensors.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors anzugeben, bei dem der Einfluss von Störungen, die insbesondere durch Ultraschallsignale anderer Fahrzeuge verursacht werden können, vermindert ist. The invention is therefore based on the object to provide a method for operating an ultrasonic sensor, in which the influence of disturbances, which can be caused in particular by ultrasonic signals of other vehicles, is reduced.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, Signale, die von einem The invention is based on the idea of receiving signals from one
erfindungsgemäß betriebenen Ultraschallsensor ausgesandt werden, zu codieren. Das Codieren erfolgt dabei entweder mittels zufällig gewählter Codes oder mittels zufällig gewählter Codefolgen. Zusätzlich lässt sich bevorzugt ein Aussendezeitpunkt eines Ultraschallsignals stochastisch verjittern. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass Störeinflüsse von benachbarten Ultraschallsystemen, wie insbesondere beim Aufeinandertreffen von zwei Fahrzeugen der Fall, weitestgehend vermieden sind. Dabei ist erfindungsgemäß ein Wechsel der Codes nach jedem Messzyklus vorgesehen. Als Messzyklus wird ein kompletter Durchlauf bis zum erneuten Sendebetrieb desselben Sensors bezeichnet. According to the invention operated ultrasonic sensor are sent to encode. The coding takes place either by means of randomly selected codes or by means of randomly selected code sequences. In addition, it is preferable to stochastically jitter a time of emission of an ultrasonic signal. In this way it can be ensured that interference from adjacent ultrasound systems, such as in particular in the encounter of two vehicles of the case, are largely avoided. In this case, according to the invention, a change of the codes is provided after each measuring cycle. The measuring cycle is a complete run until the next transmission operation of the same sensor.
Es wird demnach ein Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors It is therefore a method for operating an ultrasonic sensor
vorgeschlagen, wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird proposed, wherein a plurality of measuring cycles are performed sequentially. In each measuring cycle is
- ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors mit einem  - An electro-acoustic transducer of the ultrasonic sensor with a
Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal durch den Wandler gesendet wird,  Excitation pulse is excited to mechanical vibrations, whereby a measurement signal is sent through the transducer,
- ein Echosignal durch den Wandler empfangen, und  receive an echo signal through the converter, and
- aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt.  - Determined from the echo signal object information.
Der Frequenzverlauf des Anregungspulses unterscheidet sich dabei The frequency response of the excitation pulse differs
erfindungsgemäß in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen, wobei der Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird. According to the invention, measurement cycles executed sequentially in time, wherein the frequency profile of an excitation pulse in each measurement cycle is selected at random or in a predetermined order from a group of predetermined frequency profiles.
Mit anderen Worten ist demnach gemäß der Erfindung vorgesehen, einen Ultraschallsensor zum Messen einer Distanz mit einem speziellen Code zu betreiben. Jeder Code entspricht einem bestimmten Anregungsmuster, wobei vorgesehen ist, dass nach jeder Anregung für eine zeitlich folgende, erneute Anregung ein anderes Anregungsmuster, also ein anderer Code verwendet wird. Dabei kann nach einer ersten Variante der Erfindung in jedem Messzyklus ein Code aus einer vorgegebenen Gruppe von Codes zufällig ausgewählt werden. Nach einer zweiten Variante ist die Reihenfolge nach der die Codes aus der vorgegebenen Gruppe von Codes ausgewählt werden fest vorgegeben. Bevorzugt werden die ermittelten Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen miteinander verglichen und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Störung erkannt. Unter einer Störung wird dabei insbesondere eine Fehlmessung verstanden, die durch ein Ultraschallsignal eines fremden Ultraschallsensors, der z.B. Teil eines Abstandsmesssystems eines fremden Fahrzeugs ist, verursacht sein kann. In other words, it is accordingly provided according to the invention to operate an ultrasonic sensor for measuring a distance with a special code. Each code corresponds to a specific excitation pattern, it being provided that after each excitation for a temporally following, renewed excitation another excitation pattern, so another code is used. In this case, according to a first variant of the invention, a code from a given group of codes can be randomly selected in each measuring cycle. According to a second variant, the order in which the codes are selected from the given group of codes is fixed. Preferably, the determined object information from at least two measuring cycles are compared with each other and depending on the result of the comparison, a fault is detected. In this case, a malfunction is understood as meaning, in particular, a faulty measurement which may be caused by an ultrasound signal from a foreign ultrasound sensor, which is part of a distance measuring system of a foreign vehicle, for example.
Bevorzugt wird der Aussendezeitpunkt innerhalb eines jeweiligen Messzyklus Aussendezeitpunkt stochastisch verjittert. Das bedeutet dass der Zeitpunkt zu dem der jeweilige Anregungspuls an den Wandler angelegt wird, relativ zu einemPreferably, the emission time is stochastically jittered within a respective measurement cycle Aussendezeitpunkt. This means that the time at which the respective excitation pulse is applied to the transducer, relative to a
Startzeitpunkt des Messzyklus um eine zufällig gewählte Zeitdauer verschoben wird. Diese Zeitdauer ist insbesondere klein im Vergleich zur Gesamtdauer des jeweiligen Messzyklus und kann beispielsweise im Bereich von 1 bis 10 ms liegen, wobei die Gesamtdauer des Messzyklus beispielsweise ca. 40 ms betragen kann. Diese Ausführung ist besonders in der zweiten Variante derStart time of the measurement cycle is shifted by a randomly selected period. This time period is particularly small in comparison to the total duration of the respective measurement cycle and may be, for example, in the range of 1 to 10 ms, wherein the total duration of the measurement cycle may be, for example, about 40 ms. This embodiment is particularly in the second variant of
Erfindung vorteilhaft, da in der zweiten Variante zwar die Wahrscheinlichkeit der Aufsynchronisation reduziert ist, es jedoch bei der deterministischen Reihenfolge der gewählten Anregungsmuster (Codes) immer noch zu Störungen kommen kann. Dieser Effekt kann durch die stochastische Verjitterung des Invention is advantageous because in the second variant, although the probability of synchronization is reduced, but it can still interfere with the deterministic order of the selected excitation pattern (codes). This effect can be caused by the stochastic jitter of the
Aussendezeitpunkts weiter minimiert werden. Auch für die erste Variante ist einBroadcasting time will be further minimized. Also for the first variant is a
Verjittern vorteilhaft. Jitter advantageous.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn sich die Anregungsmustern (Codes) der Gruppe aus der ausgewählt wird, derart ausgebildet sind, dass sie sich maximal gegenseitig unterdrücken. Dies wird zum Beispiel erreicht, indem es die Codes der Gruppe orthogonal zueinander sind. Furthermore, it is advantageous if the excitation patterns (codes) of the group selected from are designed such that they suppress one another as far as possible. This is achieved, for example, by having the codes of the group orthogonal to each other.
In einer bevorzugten Ausführung unterscheidet sich die Dauer eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus von der Dauer eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus, wobei der zweite Messzyklus zeitlich auf den ersten Messzyklus folgt. Dabei kann der zweite Messzyklus unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen. Das heißt, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus kein weiteres Signal ausgesendet wird, es kann jedoch eine Pause zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus vorhanden sein, in der keine Anregung erfolgt. Alternativ kann der zweite Messzyklus nicht unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen, sondern zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus eine weitere Anregung erfolgen. In a preferred embodiment, the duration of a first excitation pulse of a first measurement cycle differs from the duration of a second excitation pulse of a second measurement cycle, wherein the second measurement cycle follows the time of the first measurement cycle. The second measuring cycle can directly follow the first measuring cycle. This means that no further signal is transmitted between the first and the second measuring cycle, but there may be a pause between the first and the second measuring cycle in which no excitation takes place. Alternatively, the second Measuring cycle not immediately follow the first measurement cycle, but between the first and the second measurement cycle, a further excitation.
Alternativ oder zusätzlich kann die Amplitude eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus sich von der Amplitude eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheiden. Damit wird bewirkt, dass der Alternatively or additionally, the amplitude of a first excitation pulse of a first measurement cycle may differ from the amplitude of a second excitation pulse of a second measurement cycle. This causes the
Schalldruck der jeweiligen ausgesandten Signale unterschiedlich ist. Dabei kann der zweite Messzyklus unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen. Das heißt, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus kein weiteres Signal ausgesendet wird, es kann jedoch eine Pause zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus vorhanden sein, in der keine Anregung erfolgt. Alternativ kann der zweite Messzyklus nicht unmittelbar auf den ersten Messzyklus folgen, sondern zwischen dem ersten und dem zweiten Messzyklus eine weitere Sound pressure of the respective emitted signals is different. The second measuring cycle can directly follow the first measuring cycle. This means that no further signal is transmitted between the first and the second measuring cycle, but there may be a pause between the first and the second measuring cycle in which no excitation takes place. Alternatively, the second measurement cycle can not follow directly on the first measurement cycle, but between the first and the second measurement cycle another
Anregung erfolgen. Suggestion.
Die Anregungspulse sind bevorzugt als frequenzmodulierte Pulse ausgeführt. Als ein frequenzmodulierter Anregungspuls ist im Sinne dieser Erfindung jeder Anregungspuls zu verstehen, dessen Frequenz sich während der Pulsdauer ändert. Dabei können stetige oder/oder unstetige Änderungen der Frequenz vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können auch Pulse mit durchgehend konstanter Anregungsfrequenz verwendet werden. The excitation pulses are preferably designed as frequency-modulated pulses. For the purposes of this invention, a frequency-modulated excitation pulse is to be understood as meaning any excitation pulse whose frequency changes during the pulse duration. In this case, continuous or discontinuous changes in the frequency can be provided. Alternatively or additionally, it is also possible to use pulses with a continuously constant excitation frequency.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die jeweiligen In a preferred embodiment of the invention, the respective
Anregungspulse, durch einen, insbesondere linearen, Frequenzverlauf, moduliert, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 40 kHz und 60 kHz. Dies bedeutet, dass die Frequenz des jeweiligen Anregungspulses von einer Startfrequenz ausgehend stetig und insbesondere linear ansteigt oder abfällt bis eine Endfrequenz erreicht ist. Eine derartige Anregung wird auch als„Chirp" bezeichnet. Die Start- und die Endfrequenz werden dabei bevorzugt aus dem Frequenzbereich von 40 kHz bis 60 kHz ausgewählt. Excitation pulses, by a, in particular linear, frequency response, modulated, in particular in a frequency range between 40 kHz and 60 kHz. This means that the frequency of the respective excitation pulse rises steadily and in particular linearly from a starting frequency or drops until an end frequency is reached. Such an excitation is also referred to as "chirp." The start and end frequencies are preferably selected from the frequency range from 40 kHz to 60 kHz.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung werden die In a particularly preferred embodiment of the invention, the
empfangenen Echosignale mittels eines Matched Filters (auch als Optimalfilter oder Korrelationsfilter bezeichnet) gefiltert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise das Signal-zu-Rausch Verhältnis verbessert werden indem in bekannter Weise die bekannte Signalform des Anregungspulses bei der Wahl des Filters verwendet wird. Abhängig von dem Filterergebnis wird eine Objektinformation mit höherer Genauigkeit ermittelt. received echo signals by means of a matched filter (also referred to as an optimal filter or correlation filter) filtered. This can be done in an advantageous manner the signal-to-noise ratio can be improved by using the known waveform of the excitation pulse in the selection of the filter in a known manner. Depending on the filter result, object information is determined with higher accuracy.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird abhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Objektinformationen aus mindestens zwei In a particularly preferred embodiment of the invention, depending on the result of the comparison of the object information from at least two
Messzyklen eine Wahrscheinlichkeit berechnet, dass ein erfasstes Objekt tatsächlich vorhanden ist oder dass eine Fehlmessung vorliegt. Damit kann besonders effizient eine Unterdrückung von Störungen durch Ultraschallsignale von Fremdfahrzeugen im Sinne von Fehlmessungen C.False Positives") erreicht werden. Measuring cycles calculates a probability that a detected object is actually present or that there is a faulty measurement. This can be particularly efficient suppression of interference by ultrasonic signals from other vehicles in the sense of incorrect measurements C.False Positives ") can be achieved.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind im Betrieb des In a preferred embodiment of the invention are in the operation of the
Ultraschallsensors mindestens vier Messzyklen vorgesehen, wobei in jedem Messzyklus der Wandler des Ultraschallsensors mit einem Anregungspuls mit einem anderen Anregungsmuster bzw. Frequenzverlauf angesteuert wird, dabei wird in jedem Messzyklus entweder zufällig ein Anregungsmuster aus einer Gruppe von möglichen Anregungsmustern ausgewählt, oder es wird ein Ultrasonic sensor provided at least four measuring cycles, wherein in each measuring cycle, the transducer of the ultrasonic sensor is driven with an excitation pulse with a different excitation pattern or frequency response, either randomly an excitation pattern from a group of possible excitation patterns is selected in each measurement cycle, or it is
Anregungsmuster nach einer vorgegebenen Reihenfolge aus der Gruppe ausgewählt. Excitation pattern selected from a group according to a given order.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Abstandsmessvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, welches mindestens einen Ultraschallsensor umfasst, der gemäß einem der oben beschriebenen Verfahren betrieben wird. According to a second aspect of the invention, a distance measuring device, in particular for a motor vehicle, is provided which comprises at least one ultrasonic sensor which is operated according to one of the methods described above.
Insbesondere ist eine Abstandsmessvorrichtung vorgesehen, die eine Mehrzahl von Ultraschallsensoren, die gemäß einem wie oben beschrieben ausgeführten Verfahren betrieben werden, wobei die Ultraschallsensoren an einem In particular, a distance measuring device is provided, which comprises a plurality of ultrasonic sensors, which are operated in accordance with a method as described above, wherein the ultrasonic sensors on a
Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs in einer Reihe angeordnet sind. Dabei werden die Ultraschallsensoren derart betrieben, dass benachbart zueinander angeordnete Ultraschallsensoren zeitlich nicht überlappende Messzyklen aufweisen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen Body part of a motor vehicle are arranged in a row. In this case, the ultrasonic sensors are operated in such a way that ultrasonic sensors arranged adjacent to one another have measurement cycles which do not overlap in time. Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt schematisch eine Abstandsmessvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren nach einer Ausführung der Erfindung. Figure 1 shows schematically a distance measuring device with a plurality of ultrasonic sensors according to an embodiment of the invention.
Figur 2 zeigt vier Diagramme möglicher Frequenzverläufe für Anregungspulse. FIG. 2 shows four diagrams of possible frequency profiles for excitation pulses.
Figur 3 zeigt eine Tabelle mit einer Abfolge von Messzyklen für verschieden Ultraschallsensoren einer Abstandsmessvorrichtung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsensoren nach einer Ausführung der Erfindung. FIG. 3 shows a table with a sequence of measuring cycles for different ultrasonic sensors of a distance measuring device with a plurality of ultrasonic sensors according to an embodiment of the invention.
Ausführungen der Erfindung Embodiments of the invention
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente gegebenenfalls verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. In the following description of the embodiments of the invention, the same elements are denoted by the same reference numerals, wherein a repeated description of these elements is optionally omitted. The figures illustrate the subject matter of the invention only schematically.
Figur 1 zeigt schematisch in Draufsicht ein Kraftfahrzeug 20 mit einer Figure 1 shows schematically in plan view a motor vehicle 20 with a
Frontstoßstange 27, an der Ultraschallsensoren 1 bis 6 in einer Reihe Front bumper 27, on the ultrasonic sensors 1 to 6 in a row
angeordnet sind und einer Heckstoßstange 28 an der Ultraschallsensoren 7 bis 12 in einer Reihe angeordnet sind. Die Ultraschallsensoren 1 bis 12 sind Teil einer Abstandsmessvorrichtung zur Erfassung des Umfelds des Kraftfahrzeugs 20. Weiterhin ist ein mittels der Ultraschallsensoren zu erfassendes Objekt 19 in der Umgebung des Kraftfahrzeugs 20 dargestellt. Es kann sich dabei beispielsweise um ein Verkehrshindernis, wie einen Kübel, ein Straßenschild oder eine Laterne sowie auch um ein weiteres Fahrzeug handeln. are arranged and a rear bumper 28 are arranged on the ultrasonic sensors 7 to 12 in a row. The ultrasonic sensors 1 to 12 are part of a distance measuring device for detecting the environment of the motor vehicle 20. Furthermore, an object 19 to be detected by means of the ultrasonic sensors is shown in the surroundings of the motor vehicle 20. It may be, for example, a traffic obstruction, such as a bucket, a street sign or a lantern as well as another vehicle.
Jeder der Ultraschallsensoren 1 bis 12 weist einen elektroakustischen Wandler auf, der durch einen frequenzmodulierten Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal 30 durch den Wandler ausgesendet wird. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass die Each of the ultrasonic sensors 1 to 12 has an electroacoustic transducer, which is excited by a frequency-modulated excitation pulse to mechanical vibrations, whereby a measuring signal 30 is emitted through the transducer. The invention is not limited to that
Ultraschallsensoren am Heck oder an der Front eines Kraftfahrzeugs 20 angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können weitere Ultraschallsensoren beispielsweise im Bereich der Seiten, insbesondere der Türen, des Ultrasonic sensors are arranged at the rear or at the front of a motor vehicle 20. Alternatively or additionally, further ultrasonic sensors For example, in the area of the sides, in particular the doors of the
Kraftfahrzeugs 20 angeordnet sein. Motor vehicle 20 may be arranged.
Im Zusammenhang mit dem Ultraschallsensor 3 ist beispielhaft ein Sendekegel eines ausgesendeten Messsignals 30 sowie ein Richtungspfeil 31 dargestellt, der die Senderichtung andeutet. Es ist zu erkennen, dass der Sendekegel das Objekt 19 trifft, so dass das Messsignal 30 teilweise von dem Objekt 19 in Richtung auf den Ultraschallsensor 3 hin in einem zweiten Sendekegel (Echo) 32 reflektiert wird. In connection with the ultrasonic sensor 3, a transmission cone of a transmitted measuring signal 30 and a directional arrow 31, which indicates the transmission direction, are shown by way of example. It can be seen that the transmission cone hits the object 19, so that the measurement signal 30 is partially reflected by the object 19 in the direction of the ultrasound sensor 3 in a second transmission cone (echo) 32.
Der Ultraschallsensor 3 registriert die Reflexion 32 und es wird die insgesamt zwischen Aussenden des Sendepulses und dem Empfangen der Reflexion verstrichene Zeit bestimmt. Aus der verstrichenen Zeit lässt sich bei bekannter Signalgeschwindigkeit, beispielsweise der Schallgeschwindigkeit in Luft von ca. 343 m/s, der Abstand des Objekts 19 von dem Ultraschallsensor 3 berechnen. The ultrasonic sensor 3 registers the reflection 32 and determines the elapsed time between transmission of the transmission pulse and reception of the reflection. From the elapsed time can be at a known signal speed, for example, the speed of sound in air of about 343 m / s, calculate the distance of the object 19 of the ultrasonic sensor 3.
Für die anderen Ultraschallsensoren gilt dasselbe Messprinzip. The same measuring principle applies to the other ultrasonic sensors.
Nun kann der Ultraschallsensor 3 nicht nur die von dem Objekt 19 reflektierten Messsignale 32 empfangen sondern auch Ultraschallsignale 33, die von einer anderen Schallquelle 21, beispielsweise einem Fremdfahrzeug ausgehen. Dies kann zu fehlerhaften Messergebnissen führen, oder es werden von dem Now, the ultrasonic sensor 3 can not only receive the measurement signals 32 reflected by the object 19 but also ultrasonic signals 33 emanating from another sound source 21, for example a foreign vehicle. This can lead to erroneous measurement results, or it will be of the
Abstandsmesssystem Objekte erkannt, obwohl in der Realität kein Objekt vorhanden ist C.False Positive"). Distance measuring system objects detected, although in reality no object exists C.False Positive ").
Um diesen Problemen zu begegnen wird der Ultraschallsensor 3 derart betrieben, dass nacheinander mehrere Messzyklen durchgeführt werden. In jedem Messzyklus wird ein anderer Anregungspuls zur Anregung des In order to counteract these problems, the ultrasound sensor 3 is operated in such a way that several measuring cycles are carried out successively. In each measurement cycle, another excitation pulse is used to excite the
elektroakustischen Wandlers verwendet als im vorhergehenden Messzyklus, wobei in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen sich der jeweilige Frequenzverlauf der Anregungspulse unterscheidet. Dabei wird der electroacoustic transducer used as in the previous measuring cycle, wherein in successive time measuring cycles, the respective frequency response of the excitation pulses differs. It is the
Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt. Insbesondere werden frequenzmodulierte Anregungspulse (Codes) als Frequency response of an excitation pulse in each measurement cycle selected from a group of predetermined frequency curves randomly or in a predetermined order. In particular, frequency modulated excitation pulses (codes) as
Anregungsmuster gewählt, die als sogenannte„lineare FM Chirps" ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Anregungsfrequenz während des Anregungspulses linear von einer Startfrequenz zu einer Zielfrequenz verändert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art der Frequenzmodulation beschränkt, es sind auch andere Anregungsmuster denkbar, wie etwa auf und dann wieder absteigende Frequenzen während eines Anregungspulses. Weiterhin können beispielsweise auch zumindest abschnittsweise konstante Frequenzverläufe verwendet werden. Dem Fachmann sind hierzu vielfältige weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten bekannt. This means that the excitation frequency is linearly changed from a start frequency to a target frequency during the excitation pulse, but the invention is not limited to this type of frequency modulation, it is also other excitation patterns Furthermore, for example, constant frequency profiles can be used, at least in sections, for the person skilled in the art, for which a variety of further design possibilities are known.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist nun vorgesehen für jeden der Ultraschallsensoren 1 bis 12 die Anregungsmuster (Codes) von Schuss zu Schuss derart zu variieren, dass in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen sich der jeweilige Frequenzverlauf der Anregungspulse According to a preferred embodiment of the invention, it is now provided for each of the ultrasonic sensors 1 to 12 to vary the excitation patterns (codes) from shot to shot in such a way that the frequency response of the excitation pulses takes place in successively executed measuring cycles
unterscheidet, wobei der Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird. differs, wherein the frequency response of an excitation pulse in each measurement cycle from a group of predetermined frequency characteristics is selected randomly or in a predetermined order.
Beispielhafte Anregungsmuster für die frequenzmodulierten Anregungspulse sind in der Figur in Diagrammen 41-44 aufgezeigt. Dabei ist jeweils die Frequenz gegen die Zeit aufgetragen. Diese Anregungsmuster bilden bevorzugt eine Gruppe, aus der in jedem Messzyklus ein Anregungsmuster als Anregungspuls für den Wandler eines Ultraschallsensors 1 bis 12 ausgewählt wird. Die Auswahl kann dabei entweder per Zufall erfolgen oder nach einer vorbestimmten Exemplary excitation patterns for the frequency-modulated excitation pulses are shown in the figure in diagrams 41-44. In each case the frequency is plotted against time. These excitation patterns preferably form a group from which an excitation pattern is selected as the excitation pulse for the transducer of an ultrasonic sensor 1 to 12 in each measurement cycle. The selection can be done either by chance or after a predetermined
Reihenfolge. Die Frequenz fo beträgt in diesem Beispiel 48 kHz, die Pulsdauer T beträgt 1,6 ms. Sequence. The frequency fo is in this example 48 kHz, the pulse duration T is 1.6 ms.
In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Gruppe von möglichen Anregungsmustern folgende Anregungsmuster (Codes) enthält: In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, it is provided that the group of possible excitation patterns contains the following excitation patterns (codes):
- ein linearer Chirp 41 von einer Startfrequenz fo = 48.5 kHz zu einer  a linear chirp 41 from a start frequency fo = 48.5 kHz to one
Endfrequenz von fo + Af = 53.5 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600μ5) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol Cll bezeichnet. - ein linearer Chirp 42 von der Startfrequenz fo = 48 kHz zur Endfrequenz fo - Af = 43 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600μ5) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C9 bezeichnet. Final frequency of fo + Af = 53.5 kHz with a duration of 1.6 ms (= 1600μ5) is executed. This form of an excitation pulse is referred to below with the symbol Cll. - A linear chirp 42 from the start frequency fo = 48 kHz to the final frequency fo - Af = 43 kHz with a duration of 1.6 ms (= 1600μ5) is executed. This form of an excitation pulse is denoted below by the symbol C9.
- ein linearer Chirp 43 von der Startfrequenz von 54 kHz zur Endfrequenz von 45 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600μ5) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C3 bezeichnet. - A linear chirp 43 from the start frequency of 54 kHz to the final frequency of 45 kHz with a duration of 1.6 ms (= 1600μ5) is executed. This form of excitation pulse is denoted below by the symbol C3.
- ein linearer Chirp 44 von der Startfrequenz von 43.5 kHz zur Endfrequenz von 52.5 kHz mit einer Dauer von 1,6 ms (=1600μ5) ausgeführt ist. Diese Form eines Anregungspulses wird im Folgenden mit dem Symbol C4 bezeichnet. - A linear chirp 44 from the start frequency of 43.5 kHz to the final frequency of 52.5 kHz with a duration of 1.6 ms (= 1600μ5) is executed. This form of an excitation pulse is denoted below by the symbol C4.
Diese Anregungsmuster können nun bei jedem der Ultraschallsensoren in einer bestimmten oder zufälligen Reihenfolge ausgeführt werden, wobei bei einem Ultraschallsensor sich jeweils zeitlich aufeinanderfolgende Messzyklen bevorzugt in ihrem jeweiligen Anregungsmuster unterscheiden. These excitation patterns can now be performed in each of the ultrasonic sensors in a specific or random order, wherein in an ultrasonic sensor each temporally successive measurement cycles preferably differ in their respective excitation pattern.
Bevorzugt kann zusätzlich eine Verjitterung des Anfangszeitpunkts to einer Anregung durch einen der Anregungspulse C9, Cll, C3 oder C4 erfolgen. In addition, a jittering of the starting time to an excitation by one of the excitation pulses C9, Cl1, C3 or C4 may additionally take place.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung der Anregungsmuster gemäß Figur 2 schematisch und nicht maßstabsgetreu zu verstehen ist. It should be noted that the representation of the excitation pattern according to FIG. 2 is to be understood as schematic and not true to scale.
Ein mögliches Beispiel für den zeitlichen Ablauf der Ansteuerung der A possible example of the timing of the activation of the
Ultraschallsensoren 1 bis 12 ist in Figur 3 tabellarisch dargestellt. Ultrasonic sensors 1 to 12 are shown in tabular form in FIG.
Die Zeilen der Tabelle beziehen sich dabei auf Zeitintervalle, die für einen Messzyklus zur Verfügung stehen. In einem solchen Zeitintervall erfolgen sowohl die Anregung des elektroakustischen Wandlers als auch das Empfangen reflektierter Ultraschallsignale und die Ermittlung einer Objektinformation. Diese Zeitintervalle können jeweils die gleiche Länge aufweisen, es können aber auch unterschiedliche Längen vorgesehen sein. Die Spalten der Tabelle beziehen sich jeweils auf ein Paar von jeweils an der Front und am Heck angeordneten Ultraschallsensoren 1 und 7, 2 und 8, 3 und 9, 4 und 10, 5 und 11, und 6 und 12, die in diesem Beispiel jeweils gleichzeitig mit dem selben Anregungsmuster angesteuert werden. The rows of the table refer to time intervals that are available for a measuring cycle. In such a time interval, both the excitation of the electroacoustic transducer and the reception of reflected ultrasonic signals and the determination of an object information occur. These time intervals can each have the same length, but it can also be provided different lengths. The columns of the table respectively refer to a pair of ultrasonic sensors 1 and 7, 2 and 8, 3 and 9, 4 and 10, 5 and 11 respectively arranged at the front and rear. FIGS. 6 and 12, respectively in this example be driven simultaneously with the same excitation pattern.
In diesem Beispiel werden also der Ultraschallsensor 1 und der Ultraschallsensor 7 zu Beginn des Betriebs der Abstandsmessvorrichtung in einem ersten In this example, therefore, the ultrasonic sensor 1 and the ultrasonic sensor 7 at the beginning of the operation of the distance measuring device in a first
Zeitintervall la, entsprechend seinem ersten Messzyklus mit einem Time interval la, according to its first measuring cycle with a
Anregungspuls der Form C3 angesteuert, der jeweilige elektroakustische Excited pulse of the form C3, the respective electro-acoustic
Wandler der Ultraschallsensoren 1 und 7 wird also mit einem entsprechenden Anregungspuls beaufschlagt uns sendet jeweils ein entsprechendes Messsignal aus. Zeitgleich werden die Ultraschallsensoren 3 und 9 mit einem Anregungspuls der Form Cll angesteuert. Ebenfalls zeitgleich werden die Ultraschallsensoren 5 und 11 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Transducer of the ultrasonic sensors 1 and 7 is thus charged with a corresponding excitation pulse and each sends a corresponding measurement signal. At the same time, the ultrasonic sensors 3 and 9 are driven with an excitation pulse of the form Cll. Also at the same time, the ultrasonic sensors 5 and 11 are driven with an excitation pulse of the form C9.
Zeitlich an das ersten Zeitintervall anschließend werden in einem zweiten Zeitintervall lb das Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem Anregungspuls der Form Cll angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 6/12 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert Subsequent to the first time interval, the ultrasonic sensor pair 2/8 is then triggered in a second time interval lb with an excitation pulse of the form C9. At the same time, the ultrasonic sensor pair 4/10 is driven with an excitation pulse of the form Cll. At the same time, the ultrasonic sensor pair 6/12 is driven with an excitation pulse of the form C3
In einem zeitlich anschließenden dritten Zeitintervall 2a wird das In a temporally subsequent third time interval 2a is the
Ultraschallsensorenpaar 1/7 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 3/9 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 5/11 mit einem Anregungspuls der Form Cll angesteuert. Ultrasonic sensor pair 1/7 with an excitation pulse of the form C4 driven. At the same time, the ultrasonic sensor pair 3/9 is driven with an excitation pulse of the form C9. At the same time, the ultrasonic sensor pair 5/11 is driven by an excitation pulse of the form Cll.
In einem zeitlich anschließenden vierten Zeitintervall 2b wird das In a temporally subsequent fourth time interval 2b is the
Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form Cll Ultrasonic sensor pair 2/8 with an excitation pulse of the form Cll
angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem driven. At the same time, the pair of ultrasonic sensors 4/10 with a
Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Excited pulse of the form C9. At the same time it will be
Ultraschallsensorenpaar 6/12 mit einem Anregungspuls der Form C4 Ultrasonic sensor pair 6/12 with an excitation pulse of the form C4
angesteuert. In einem zeitlich anschließenden fünften Zeitintervall 3a wird das driven. In a time-subsequent fifth time interval 3a is the
Ultraschallsensorenpaar 1/7 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 3/9 mit einem Anregungspuls der Form Cll angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 5/11 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ultrasonic sensor pair 1/7 driven with an excitation pulse of the form C3. At the same time, the ultrasound sensor pair 3/9 is driven by an excitation pulse of the form Cll. At the same time, the ultrasonic sensor pair 5/11 is driven with an excitation pulse of the form C9.
In einem zeitlich anschließenden sechsten Zeitintervall 3b wird das In a temporally subsequent sixth time interval 3b is the
Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem Anregungspuls der Form Cll angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das UltraschallsensorenpaarUltrasonic sensor pair 2/8 driven with an excitation pulse of the form C9. At the same time, the ultrasonic sensor pair 4/10 is driven with an excitation pulse of the form Cll. Also at the same time the ultrasonic sensor pair
6/12 mit einem Anregungspuls der Form C3 angesteuert. 6/12 driven with an excitation pulse of the form C3.
In einem zeitlich anschließenden siebten Zeitintervall 4a wird das In a time-subsequent seventh time interval 4a is the
Ultraschallsensorenpaar 1/7 mit einem Anregungspuls der Form C4 angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 3/9 mit einem Anregungspuls derUltrasonic sensor pair 1/7 with an excitation pulse of the form C4 driven. At the same time the ultrasonic sensor pair 3/9 with an excitation pulse of
Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 5/11 mit einem Anregungspuls der Form Cll angesteuert. Form C9 activated. At the same time, the ultrasonic sensor pair 5/11 is driven by an excitation pulse of the form Cll.
In einem zeitlich anschließenden achten Zeitintervall 4b wird das In a time subsequent eighth time interval 4b is the
Ultraschallsensorenpaar 2/8 mit einem Anregungspuls der Form Cll Ultrasonic sensor pair 2/8 with an excitation pulse of the form Cll
angesteuert. Zeitgleich wird das Ultraschallsensorenpaar 4/10 mit einem driven. At the same time, the pair of ultrasonic sensors 4/10 with a
Anregungspuls der Form C9 angesteuert. Ebenfalls zeitgleich wird das Excited pulse of the form C9. At the same time it will be
Ultraschallsensorenpaar 6/12 mit einem Anregungspuls der Form C4 Ultrasonic sensor pair 6/12 with an excitation pulse of the form C4
angesteuert. driven.
Betrachtet man einen einzelnen Ultraschallsensor bzw. ein Looking at a single ultrasonic sensor or a
Ultraschallsensorenpaar, so wird aus der Tabelle nach Fig. 3 deutlich, dass jeder Ultraschallsensor bzw. jedes Ultraschallsensorenpaar für sich betrachtet von Schuss zu Schuss (also in zeitlich aufeinanderfolgenden Messzyklen des jeweiligen Sensors bzw. Sensorpaares) sein Anregungsmuster ändert. So wird beispielsweise mit den Ultraschallsensor 1 im ersten Zeitintervall eine Messung durchgeführt. Das erste Zeitintervall entspricht also dem ersten Messzyklus des Ultraschallsensors 1. In diesem ersten Messzyklus wird der elektroakustische Wandler des Ultraschallsensors 1 mit einem frequenzmodulierten Anregungspuls der die Form C3 aufweist zu mechanischen Schwingungen angeregt. Nach Abschluss des Messzyklus bleibt der Ultraschallsensor 1 passiv, bis im dritten Zeitintervall der zweite Messzyklus des Ultraschallsensors 1 durchgeführt wird. In diesem zweiten Messzyklus wird der elektroakustische Wandler des Ultrasonic sensor pair, it is clear from the table of FIG. 3 that each ultrasonic sensor or each ultrasonic sensor pair considered individually from shot to shot (ie in successive measuring cycles of the respective sensor or sensor pair) changes its excitation pattern. For example, a measurement is carried out with the ultrasonic sensor 1 in the first time interval. The first time interval thus corresponds to the first measuring cycle of the ultrasonic sensor 1. In this first measuring cycle, the electroacoustic transducer of the ultrasonic sensor 1 is excited to mechanical oscillations with a frequency-modulated excitation pulse having the shape C3. To Completion of the measurement cycle, the ultrasonic sensor 1 remains passive until the second measurement cycle of the ultrasonic sensor 1 is performed in the third time interval. In this second measurement cycle, the electroacoustic transducer of the
Ultraschallsensors 1 mit einem frequenzmodulierten Anregungspuls der die Form C4 aufweist zu mechanischen Schwingungen angeregt. Der dritte Messzyklus des Ultraschallsensors 1 findet im fünften Zeitintervall statt. Der vierte Ultrasonic sensor 1 with a frequency-modulated excitation pulse of the form C4 has excited to mechanical vibrations. The third measuring cycle of the ultrasonic sensor 1 takes place in the fifth time interval. The fourth
Messzyklus des Ultraschallsensors 1 findet im siebten Zeitintervall statt. In jedem Messzyklus unterscheidet sich damit der Frequenzverlauf des Measuring cycle of the ultrasonic sensor 1 takes place in the seventh time interval. In each measurement cycle, the frequency response of the
frequenzmodulierten Anregungspulses. Dies gilt auch für alle anderen frequency-modulated excitation pulse. This also applies to everyone else
Ultraschallsensoren 2 bis 6. Ultrasonic sensors 2 to 6.
Ebenfalls wird deutlich, dass benachbart angeordnete Sensoren nicht gleichzeitig betrieben werden. It also becomes clear that adjacently arranged sensors are not operated simultaneously.
Im Anschluss an das Aussenden von Messsignalen 30 durch einen der Following the transmission of measurement signals 30 by one of
Ultraschallsensoren 1 bis 12 kann der jeweilige Ultraschallsensor 1 bis 12 ein reflektiertes Ultraschallsignal 32 empfangen. Durch eine entsprechende Filterung der empfangenen Signale, die insbesondere in Form eines„Matched Filters" an den Frequenzverlauf des Anregungspulses angepasst ist, können tatsächliche Echosignale von Fremdsignalen 33 unterschieden werden, indem die Ultrasonic sensors 1 to 12, the respective ultrasonic sensor 1 to 12 receive a reflected ultrasonic signal 32. By appropriate filtering of the received signals, which is adapted in particular in the form of a "matched filter" to the frequency response of the excitation pulse, actual echo signals can be distinguished from external signals 33 by the
Fremdsignale durch das Filter unterdrückt werden. Durch die erfindungsgemäße Ausführung, dass in zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen sich der jeweilige Frequenzverlauf der Anregungspulse unterscheidet, wobei der Foreign signals are suppressed by the filter. Due to the embodiment according to the invention, that the respective frequency profile of the excitation pulses differs in measuring cycles executed one after the other in time, wherein the
Frequenzverlauf eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird, ist sichergestellt, dass auch bei gleichartig ausgebildeten Abstandsmesssystemen an Fremdfahrzeugen nur eine sehr geringe Chance besteht, dass das fremde Signal 33 genau den gleichen Frequency response of an excitation pulse in each measurement cycle from a group of predetermined frequency characteristics is selected randomly or in a predetermined order, it is ensured that even with identically designed distance measuring systems on foreign vehicles, there is only a very small chance that the foreign signal 33 exactly the same
Frequenzverlauf aufweist, wie das eigene Messsignal 30. Frequency characteristic has, as the own measurement signal 30th

Claims

Ansprüche  claims
1. Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallsensors (1 - 12), wobei eine Mehrzahl von Messzyklen nacheinander durchgeführt werden, wobei in jedem Messzyklus A method of operating an ultrasonic sensor (1-12), wherein a plurality of measurement cycles are performed sequentially, wherein in each measurement cycle
ein elektroakustischer Wandler des Ultraschallsensors (1 -12) mit einem Anregungspuls zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, wodurch ein Messsignal (32) durch den Wandler gesendet wird,  an electroacoustic transducer of the ultrasonic sensor (1-12) is excited to mechanical vibrations with an excitation pulse, whereby a measurement signal (32) is sent through the transducer,
ein Echosignal (12) durch den Wandler empfangen wird aus dem Echosignal eine Objektinformation ermittelt wird, wobei sich der Frequenzverlauf (41, 42, 43, 44) des Anregungspulses in zwei zeitlich nacheinander ausgeführten Messzyklen unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzverlauf (41, 42, 43, 44) eines Anregungspulses in jedem Messzyklus aus einer Gruppe von vorgegebenen Frequenzverläufen zufällig oder nach einer  an echo signal (12) is received by the transducer, an object information is determined from the echo signal, wherein the frequency profile (41, 42, 43, 44) of the excitation pulse differs in two consecutively executed measurement cycles, characterized in that the frequency profile (41, 42, 43, 44) of an excitation pulse in each measuring cycle from a group of predetermined frequency curves at random or after one
vorgegebenen Reihenfolge ausgewählt wird.  predetermined order is selected.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2. The method according to claim 1, characterized in that
Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen miteinander verglichen werden und abhängig von dem Ergebnis des Vergleichs eine Störung erkannt wird.  Object information from at least two measuring cycles are compared with each other and depending on the result of the comparison, a fault is detected.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungspulse eine Gesamtdauer (T) von ΙΟΟμε bis 3000μ5, insbesondere eine Gesamtdauer (T) von ΙΘΟΟμε, aufweisen. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the excitation pulses have a total duration (T) of ΙΟΟμε to 3000μ5, in particular a total duration (T) of ΙΘΟΟμε have.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer eines ersten Anregungspulses eines ersten Messzyklus sich von der Dauer eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheidet. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude eines ersten Anregungspulses eines ersten 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the duration of a first excitation pulse of a first measurement cycle is different from the duration of a second excitation pulse of a second measurement cycle. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amplitude of a first excitation pulse of a first
Messzyklus sich von der Amplitude eines zweiten Anregungspulses eines zweiten Messzyklus unterscheidet.  Measuring cycle is different from the amplitude of a second excitation pulse of a second measurement cycle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anregungspuls als frequenzmodulierter Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one excitation pulse as a frequency modulated
Anregungspuls ausgeführt ist.  Excitation pulse is executed.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anregungspuls, insbesondere durch einen linearen Frequenzverlauf (41, 42, 43, 44), zwischen einer Startfrequenz und einer Endfrequenz moduliert wird, wobei die Startfrequenz und die Endfrequenz aus einem Frequenzbereich zwischen 40 kHz bis 60 kHz gewählt sind. 7. The method according to claim 6, characterized in that at least one excitation pulse, in particular by a linear frequency characteristic (41, 42, 43, 44) is modulated between a start frequency and a final frequency, wherein the start frequency and the end frequency of a frequency range between 40 kHz to 60 kHz are selected.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Echosignale mittels eines Matched Filters gefiltert werden und abhängig von dem Filterergebnis eine Objektinformation ermittelt wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the echo signals are filtered by means of a matched filter and depending on the filter result, an object information is determined.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Ergebnis des Vergleichs der Objektinformationen aus mindestens zwei Messzyklen eine Wahrscheinlichkeit berechnet wird, dass ein erfasstes Objekt (19) tatsächlich vorhanden ist oder dass eine Fehlmessung vorliegt. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that depending on the result of the comparison of the object information from at least two measuring cycles, a probability is calculated that a detected object (19) is actually present or that a faulty measurement is present.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messzyklen durchgeführt werden. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vier oder mehr Messzyklen vorgesehen sind. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at least two measuring cycles are performed. 11. The method according to claim 10, characterized in that four or more measuring cycles are provided.
12. Abstandsmessvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug (20), umfassend mindestens einen Ultraschallsensor (1 - 12), der gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betrieben wird. Abstandsmessvorrichtung umfassend eine Mehrzahl von 12. Distance measuring device, in particular for a motor vehicle (20), comprising at least one ultrasonic sensor (1 - 12), which is operated according to a method according to one of claims 1 to 11. Distance measuring device comprising a plurality of
Ultraschallsensoren (1 - 12), die gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 betrieben werden, wobei die Ultraschallsensoren (1 - 12) an einem Karosserieteil (27, 28) eines Kraftfahrzeugs (20) in einer Reihe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1 - 12) derart betrieben werden, dass benachbart zueinander angeordnete Ultraschallsensoren (1 -12) zeitlich nicht überlappende Messzyklen aufweisen. Ultrasonic sensors (1 - 12), which are operated according to a method according to one of claims 1 to 11, wherein the ultrasonic sensors (1 - 12) on a body part (27, 28) of a motor vehicle (20) are arranged in a row, characterized in that the ultrasonic sensors (1-12) are operated in such a way that ultrasonic sensors (1-12) arranged adjacent to one another have measurement cycles that do not overlap in time.
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