EP4070127A1 - Messen mit einem ultraschallsensorsystem in einer störumgebung - Google Patents

Messen mit einem ultraschallsensorsystem in einer störumgebung

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Publication number
EP4070127A1
EP4070127A1 EP20820083.2A EP20820083A EP4070127A1 EP 4070127 A1 EP4070127 A1 EP 4070127A1 EP 20820083 A EP20820083 A EP 20820083A EP 4070127 A1 EP4070127 A1 EP 4070127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency range
ultrasonic sensor
sensor system
ultrasound
noise
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20820083.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Raffi KALAYCIYAN
Jean Francois BARIANT
Anto Joys YESUADIMAI MICHAEL
Mohamed Elamir MOHAMED
Michael Kunz
Thomas Illing
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Original Assignee
Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Schalter und Sensoren GmbH filed Critical Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Publication of EP4070127A1 publication Critical patent/EP4070127A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52015—Diversity systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating

Definitions

  • the present invention relates to a method for measuring with an ultrasonic sensor system in an interference environment for a vehicle.
  • the present invention also relates to a device for measuring with an ultrasonic sensor system in an interference environment for a vehicle.
  • the present invention also relates to a vehicle with the device.
  • the present invention also relates to a computer program, comprising instructions which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • the present invention also relates to a data carrier signal which the computer program transmits.
  • the present invention also relates to a computer-readable medium, comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an improved method, an improved device, an improved vehicle, an improved computer program, an improved data carrier signal and an improved computer-readable medium.
  • an improved method for improving reliable detection in a frequency range in the order of magnitude of kilohertz significantly and at the same time cost-effectively.
  • a method for measuring with an ultrasonic sensor system in an interference environment is thus specified.
  • the procedure is intended for a vehicle.
  • the method has the following method steps: emitting, by means of an ultrasonic sensor system, ultrasound with at least one frequency range; Receiving, by means of the ultrasonic sensor system, an echo generated by the ultrasound; Outputting, by means of the ultrasonic sensor system, a signal corresponding to the echo to a control system; Detecting, by means of a detection system, a noise of the signal; Determining, by means of the control system, whether there is interference in the at least one frequency range on the basis of the noise of the signal; and if the disturbance is determined, emitting, by means of the ultrasonic sensor system, ultrasound with at least one frequency range for which no disturbance is determined.
  • the last step of the method according to the invention is preferably carried out in the vehicle.
  • sequence of the process steps can be varied as desired, provided that it is technically reasonable.
  • the sequence of method steps described above is preferred, ie after a step of emitting, by means of an ultrasonic sensor system, ultrasound with at least one frequency range is received, by means of the ultrasonic sensor system, of an echo generated by the ultrasound. After the step of receiving the echo, a signal corresponding to the echo is output to a control system by means of the ultrasonic sensor system.
  • a noise of the signal is detected by means of a detection system.
  • control system After the step of detecting the noise of the signal, the control system is used to determine whether there is a disturbance in the at least one frequency range on the basis of the noise of the signal.
  • the ultrasound sensor system After the step of determining whether a disturbance is present, if the disturbance is determined, the ultrasound sensor system is used to emit ultrasound with at least one frequency range for which no disturbance is determined.
  • a disturbance can be a noise within an integrated circuit of the ultrasonic sensor system or one of the components interacting with the ultrasonic sensor system.
  • the noise for example, covers the measurement signal.
  • noise can also have been caused directly by one (more) sensors that are under the influence of an interference environment, for example a magnetic field.
  • There may also be a disturbance which, although measurable, does not impair a measuring capability of the sensor in the frequency range.
  • a device for measuring with an ultrasonic sensor system in an interference environment is also specified.
  • the device is suitable for a vehicle.
  • the device has: an ultrasonic sensor system designed to emit ultrasound with at least one frequency range, to receive an echo generated by the ultrasound, and to output a signal corresponding to the echo to a control system; a detection system configured to detect noise in the signal; the control system configured to determine whether there is interference in the at least one frequency range based on the noise of the signal; and the ultrasonic sensor system is designed, when the disturbance is determined, to emit ultrasound with at least one frequency range for which no disturbance is determined.
  • the device preferably has means corresponding to one of the method steps described below according to one of the advantageous embodiments.
  • a vehicle with the device is also specified according to the invention.
  • the vehicle is preferably a driver's ego vehicle.
  • a computer program comprising commands which, when the computer program is executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • a computer program is a collection of instructions for performing a particular task, designed to solve a particular class of problems.
  • a program's instructions are designed to be carried out by a computer, which requires a computer to be able to run programs in order for it to function.
  • a data carrier signal is specified which the computer program transmits.
  • a computer-readable medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out steps of the method.
  • the basic idea of the present invention is therefore that ultrasonic sensors are used which can emit ultrasonic signals at at least two different frequencies. This ability of the ultrasonic sensor to transmit and receive at two different frequencies is now used to improve the robustness against low-frequency magnetic fields.
  • frequency / frequency range and frequency channel / channel are used with the same meaning.
  • the invention has the advantage that an ultrasonic measurement can be carried out particularly inexpensively and in particular without further protective measures in an interference environment in which, for example, magnetic fields or electric fields prevail, without the measurements being impaired by them.
  • the magnetic fields can be very strong, e.g. B. have a strength of up to 10 A / m. Even with such strong magnetic fields, it was surprisingly found that the invention always provides a detectable measurement range at least on one (frequency) channel and measurements by means of ultrasound in the kilohertz range are always possible.
  • a compact installation of several sensors, such as a keyless sensor and a parking sensor based on ultrasound, while maintaining the functionality of both sensors, is therefore advantageously possible.
  • the solution can be implemented in a particularly cost-effective, robust and compact manner. There is also little weight when it is installed in the car body.
  • the method has a method step of emitting, by means of the ultrasonic sensor system, ultrasound with a first frequency range and ultrasound with a second frequency range. This directly creates a starting point for checking which of the two frequency ranges is less affected by external influences.
  • the method includes method steps of determining, by means of the control system, whether there is a disturbance in the first frequency range or in the second frequency range, on the basis of the detected noise of the signal; and if the disturbance is determined in one of the first frequency range or the second frequency range, emitting, by means of the ultrasonic sensor system, ultrasound in one of the first or the second frequency range for which no disturbance is determined. It is thus advantageously possible to check which of the two frequency ranges is affected less or not at all by external influences. In particular, if there is interference on both channels, that frequency range is selected that is not impaired by an interference.
  • the method includes method steps of, if no interference is determined in the first frequency range or in the second frequency range, emitting by means of the Ultrasonic sensor system, of ultrasound in one of the first or the second frequency range or emitting, by means of the ultrasonic sensor system, of ultrasound in the first and the second frequency range.
  • Two-channel operation of the ultrasonic sensor system is particularly preferred. In this case, it is also possible to monitor on both channels whether a fault occurs. If you switch to one channel, the other channel is preferably checked at regular intervals to determine whether it is no longer disturbed.
  • the determination by means of the control system whether the disturbance is present in the at least one frequency range includes noise quantification in an integrated circuit, IC, of the ultrasonic sensor system.
  • noise quantification can be carried out using a common-wave noise bit, CWN bit, and a broadband noise bit. This advantageously enables a simple check to determine whether there is a malfunction.
  • the determination by means of the control system whether the disturbance is present in the at least one frequency range includes a detection of a reduction in a receiver gain of the ultrasonic sensor system.
  • a reduction is also known as clamping.
  • the determination by means of the control system as to whether the disturbance is present in the at least one frequency range is carried out on the basis of a recognition of a noise pattern.
  • it can then be recognized, for example, on the basis of previously trained patterns, whether a fault is present. This therefore also improves the easier detection of faults.
  • It shows 1 shows a flow diagram of an exemplary embodiment of the method
  • FIG. 1 shows a flow chart of an exemplary embodiment of the method.
  • ultrasound with at least one frequency range is emitted by means of an ultrasonic sensor system.
  • an echo generated by the ultrasound is received by means of the ultrasonic sensor system.
  • a signal corresponding to the echo is output to a control system by means of the ultrasonic sensor system.
  • a noise of the signal is detected by means of a detection system.
  • the control system is used to determine whether there is a disturbance in the at least one frequency range, based on the noise of the signal. This is immediately followed by a decision among several options.
  • step numbered "600” It is selected if there is a fault (according to option "J").
  • the ultrasonic sensor system emits ultrasound with at least one frequency range for which no disturbance is determined.
  • step numbered “700” It is selected if no fault is determined (according to option “N”). According to the process step with the number “700”, a signal occurs if there is no interference in the first frequency range or in second frequency range is determined, emitting, by means of the ultrasonic sensor system, of ultrasound in one of the first or the second frequency range.
  • ultrasound is emitted in the first and second frequency ranges by means of the ultrasonic sensor system.
  • FIG. 2 shows a relationship diagram for possible modes in which the device according to the invention can operate depending on the incident.
  • the device comprises an ultrasonic sensor system with a dual chirp operating mode. This means that the system operates with two different frequency ranges in the ultrasonic range, corresponding to two different channels.
  • the device is based on a single sensor that operates in two alternating channels with higher and lower excitation frequencies and ensures the trouble-free operation of the sensors with a single channel in the case of narrow-band magnetic noise with a continuous wave (CW) - the so-called "channel switching".
  • CW continuous wave
  • the trigger conditions for the "channel switching" are defined in the device using at least one of the following criteria / measures:
  • Ultrasonic sensor system or detection of a noise pattern.
  • Noise mode see field with the letter A * or A in Figure 2 with full functionality: Both channels are OK (A * ) or reduced power on one channel (A), DEGRADED NOISE mode (see field with the letter B in Figure 2) with limited functionality: One of the channels is completely inoperable, but the other channel has full functionality, or
  • the normal mode corresponds to the mode in which there is no disturbance, e.g. B. in the form of noise is determined. In this case, the ultrasonic sensor system operates normally.
  • the normal mode is denoted by “A *”.
  • Mode A can switch from mode A to mode B if only one of the two available frequency channels is free and the other channel is completely clamped (see explanations below). Such a change is shown by the arrow with the reference number “16”. Mode B can also be switched to mode A if it is determined that both channels are available. This is shown by the arrow with the reference number “18”.
  • Mode B can switch from mode B to mode C if neither of the two available frequency channels is free. Such a change is shown by the arrow with the reference number “20”. Mode C can also be switched to mode B if it is determined that both channels are available. This is shown by the arrow with the reference number “22”.
  • a bit to indicate broadband noise referred to as the “WBN bit” for short, is set when the noise level is above a certain threshold value outside of an operating frequency (in English: “Out-of-Band”) caused by the analog Input specification of the integrated circuit (IC) is given.
  • Common wave noise also known as permanent wave noise
  • CWN Common wave noise
  • in-band noise e.g. values from 0 to 14 are used for 4 bits
  • the CWN is measured during the noise monitoring window before transmission and the measured values of each individual sensor are evaluated separately for the high and low channels.
  • Another criterion for noise detection is based on a statistical analysis of raw data in order to distinguish known object shapes in the signal from noise. In this way, an increased noise signal can be recognized in the envelope curve, which must be checked as a supplementary criterion before changing to mode A (arrow with reference number “14” in FIG. 2).
  • 300 outputting, by means of the ultrasonic sensor system, a signal corresponding to the echo to a control system 400 detecting, by means of a detection system, a noise of the signal 500 determining, by means of the control system, whether a disturbance is present in the at least one frequency range based on the noise of the signal 600 the disturbance is determined, emitting, by means of the ultrasonic sensor system, ultrasound with at least one frequency range for which no disturbance is determined
  • Frequency range is determined, emitting, by means of the ultrasonic sensor system, of ultrasound in one of the first or the second frequency range 800 if there is no interference in the first frequency range or in the second
  • Frequency range is determined, emitting, by means of the ultrasonic sensor system, of ultrasound in the first and the second frequency range

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung, beispielsweise in einem Magnetfeld, für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Emittieren, mittels eines Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich (100); Empfangen, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines durch den Ultraschall erzeugten Echos (200); Ausgeben, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem (300); Erfassen, mittels eines Erfassungssystems, eines Rauschens des Signals (400); Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals (500); und wenn die Störung bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich (600), für den keine Störung bestimmt ist. Auch betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einem Magnetfeld, für ein Fahrzeug, ein Fahrzeug mit der Vorrichtung, ein Computerprogramm, ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm überträgt und ein computerlesbares Medium.

Description

Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung, für ein Fahrzeug.
Auch betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung, für ein Fahrzeug.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit der Vorrichtung.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Datenträgersignal, das das Computerprogramm überträgt.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen.
Je mehr sich automatisiertes Fahren weiterentwickelt und je höher die Anzahl der Sensoren im Auto, desto höher ist die Übersprechwahrscheinlichkeit zwischen den Sensoren. Insbesondere Fahrzeugantennen für die Nahbereichskommunikation wie der schlüssellose Zugang im Kilohertz-Bereich können die Ultraschall- Parkassistenzsensoren stören, wenn sie eng beieinander liegen. Weiterhin werden Fahrzeugnormen weltweit in Bezug auf die Immunitätsprüfungen immer strenger. Externe magnetische Geräusche entstehen z. B. an Ampeln oder Toren, beim Parken neben einem induktiv ladenden, geparkten Fahrzeug.
Bekannt ist, bei Messungen in einer Störumgebung, beispielsweise unter Einfluss von elektrischen Feldern oder Magnetfeldern, einen Ultraschallsensor mit einem Abschirmungsblech zu verwenden. Das Blech funktioniert für elektrische Störungen gut, allerdings nicht für die Ultraschallfrequenzen in der Größenordnung von Kilohertz, z. B. 40-60 kHz. Magnetische Abschirmung müssten aus einem magnetisierbarem Material hergestellt werden, das üblicherweise deutlich teurer wäre.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren, eine verbesserte Vorrichtung, ein verbessertes Fahrzeug, ein verbessertes Computerprogramm, ein verbessertes Datenträgersignal und ein verbessertes computerlesbares Medium anzugeben. Insbesondere eine zuverlässige Detektion in einem Frequenzbereich in der Größenordnung von Kilohertz deutlich und gleichzeitig kostengünstig zu verbessern.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung angegeben. Das Verfahren ist für ein Fahrzeug vorgesehen. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf: Emittieren, mittels eines Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich; Empfangen, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines durch den Ultraschall erzeugten Echos; Ausgeben, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem; Erfassen, mittels eines Erfassungssystems, eines Rauschens des Signals; Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals; und wenn die Störung bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist.
Vorzugsweise wird der letzte Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens im Fahrzeug durchgeführt.
Die Reihenfolge der Verfahrensschritte kann, sofern im technisch sinnvollen Rahmen, beliebig variiert werden. Bevorzugt ist die vorbeschriebene Reihenfolge der Verfahrensschritte, d. h. nach einem Schritt des Emittierens, mittels eines Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich erfolgt ein Empfangen, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines durch den Ultraschall erzeugten Echos. Nach dem Schritt des Empfangens des Echos erfolgt ein Ausgeben, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem.
Nach dem Schritt des Ausgebens eines Signals erfolgt ein Erfassen, mittels eines Erfassungssystems, eines Rauschens des Signals.
Nach dem Schritt des Erfassens des Rauschens des Signals erfolgt ein Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals.
Nach dem Schritt des Bestimmens, ob eine Störung vorliegt, erfolgt, wenn die Störung bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist.
Eine Störung kann ein Rauschen innerhalb einer integrierten Schaltung des Ultraschallsensorsystems oder einer mit dem Ultraschallsensorsystem zusammenwirkenden Komponenten sein. Das Rauschen überdeckt beispielsweise das Messsignal. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Rauschen unmittelbar durch einen (mehrere) Sensoren verursacht worden sein, die unter dem Einfluss einer Störumgebung bspw. eines Magnetfelds stehen. Auch kann eine Störung vorliegen, die zwar messbar ist, jedoch ein Messvermögen des Sensors in dem Frequenzbereich nicht beeinträchtigt.
Erfindungsgemäß ist außerdem eine Vorrichtung zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung angegeben. Die Vorrichtung ist für ein Fahrzeug geeignet. Die Vorrichtung weist auf: ein Ultraschallsensorsystem, ausgestaltet zum Emittieren von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, zum Empfangen eines durch den Ultraschall erzeugten Echos, und zum Ausgeben eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem; ein Erfassungssystem, ausgestaltet zum Erfassen eines Rauschens des Signals; das Steuersystem, ausgestaltet zum Bestimmen, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals; und das Ultraschallsensorsystem ausgebildet ist, wenn die Störung bestimmt ist, zum Emittieren von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist. Die Vorrichtung weist bevorzugt Mittel entsprechend einem der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte nach einer der vorteilhaften Ausführungsformen auf.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Fahrzeug mit der Vorrichtung angegeben. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Ego-Fahrzeug eines Fahrers.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Computerprogramm angegeben, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen. Ein Computerprogramm ist eine Sammlung von Anweisungen zum Ausführen einer bestimmten Aufgabe, die dafür konzipiert ist, eine bestimmte Klasse von Problemen zu lösen. Die Anweisungen eines Programms sind dafür konzipiert, durch einen Computer ausgeführt zu werden, wobei es erforderlich ist, dass ein Computer Programme ausführen kann, damit es funktioniert.
Weiter ist erfindungsgemäß ein Datenträgersignal angegeben, das das Computerprogramm überträgt.
Weiter ist erfindungsgemäß ein computerlesbares Medium angegeben, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, Schritte des Verfahrens auszuführen.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, dass Ultraschallsensoren verwendet werden, die zumindest auf zwei unterschiedlichen Frequenzen Ultraschallsignale aussenden können. Diese Fähigkeit des Ultraschallsensors, bei zwei unterschiedlichen Frequenzen senden und empfangen zu können wird nun ausgenutzt, um die Robustheit gegenüber niederfrequenten magnetischen Feldern zu verbessern.
Zunächst einmal muss detektiert werden, dass eine Störung im Bereich der Ultraschallsensor-frequenz vorliegt. Wenn dies der Fall ist, wird auf die andere Frequenz umgeschaltet. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass für die Verträglichkeit gegenüber den magnetischen Feldern in keinem Fall beide Frequenzen (Kanäle) gleichzeitig gestört waren. Dadurch ist es möglich, durch Umschalten der Frequenzen (Sendekanäle) einen Ausfall des Ultraschallsensors zu verhindern.
Im Zusammenhang der Erfindung werden Frequenz/Frequenzbereich und Frequenzkanal/Kanal mit gleicher Bedeutung verwendet. Die Erfindung hat den Vorteil, dass besonders kostengünstig und insbesondere ohne weitere Schutzmaßnahmen eine Ultraschallmessung in einer Störumgebung, in der beispielsweise Magnetfeldern oder elektrische Felder herrschen, vorgenommen werden kann, ohne dass die Messungen durch diese beeinträchtigt werden. Die Magnetfelder können hierbei sehr stark sein, z. B. eine Stärke von bis zu 10 A/m haben. Selbst bei solch starken Magnetfeldern wurde überraschenderweise gefunden, dass die Erfindung zumindest immer auf einem (Frequenz-)Kanal einen detektierbaren Messbereich zur Verfügung stellt und Messungen mittels Ultraschall im Kilohertzbereich stets möglich sind. Ein kompaktes Verbauen von mehreren Sensoren, wie beispielsweise einem Keyless-Sensor und einem Parksensor basierend auf Ultraschall, bei Beibehaltung der Funktionstüchtigkeit beider Sensoren, ist somit mit Vorteil möglich. Die Lösung ist besonders kostengünstig, robust und kompakt realisierbar. Auch fällt wenig Gewicht bei einer Installation in der Autokarosserie an.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren einen Verfahrensschritt des Emittierens, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit einem ersten Frequenzbereich und von Ultraschall mit einem zweiten Frequenzbereich aufweist. Dies schafft mit Vorteil direkt einen Ausgangspunkt für eine Überprüfung, welcher der beiden Frequenzbereiche weniger durch externe Einflüsse beeinträchtigt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren Verfahrensschritte des Bestimmens, mittels des Steuersystems, ob eine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten Frequenzbereich vorliegt, anhand des erfassten Rauschens des Signals; und wenn die Störung in einem des ersten Frequenzbereichs oder des zweiten Frequenzbereichs bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in einem von dem ersten oder dem zweiten Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist, aufweist. Somit kann mit Vorteil überprüft werden, welcher der beiden Frequenzbereiche weniger oder gar nicht durch externe Einflüsse beeinträchtigt wird. Insbesondere wird bei Vorliegen von Störungen auf beiden Kanälen dann derjenige Frequenzbereich ausgewählt, der nicht durch eine Störung beeinträchtigt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren Verfahrensschritte des, wenn keine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten Frequenzbereich bestimmt ist, Emittierens, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in einem von dem ersten oder dem zweiten Frequenzbereich oder Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in dem ersten und dem zweiten Frequenzbereich, aufweist. Besonders bevorzugt wird ein zweikanaliges Operieren des Ultraschallsensorsystems. In diesem Fall kann auch auf beiden Kanälen überwacht werden, ob eine Störung auftritt. Wird auf einen Kanal umgeschaltet, so wird bevorzugt für den anderen Kanal in regelmäßigen Abständen überprüft, ob dieser nicht mehr gestört ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob die Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, eine Rauschquantifizierung in einer integrierten Schaltung, IC, des Ultraschallsensor-Systems aufweist. Beispielsweise kann eine solche Rauschquantifizierung unter Verwendung eines Gleichwellenrauschen- Bits, CWN- Bits, und eines Breitbandrauschen-Bits erfolgen. Dies ermöglicht mit Vorteil eine einfache Überprüfung, ob eine Störung vorliegt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das das Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob die Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, ein Erkennen einer Reduktion einer Empfängerverstärkung des Ultraschallsensor-Systems aufweist. Eine solche Reduktion wird auch als Klemmen, zu Englisch „clamping“, bezeichnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob die Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand einer Erkennung eines Rauschmusters durchgeführt wird. Insbesondere kann dann beispielsweise anhand vorher antrainierter Muster erkannt werden, ob eine Störung vorliegt. Dies verbessert mithin ebenfalls eine einfachere Erkennung von Störungen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele sind übertragbar von einem Ausführungsbeispiel auf ein anderes.
Es zeigt Fig. 1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens, und
Fig. 2 ein Beziehungsdiagramm für mögliche Modi, in denen die erfindungsgemäße Vorrichtung je nach Störfall operieren kann
Die Figur 1 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens.
Gemäß einem Verfahrensschritt mit der Nummer „100“ erfolgt ein Emittieren, mittels eines Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich.
Gemäß einem Verfahrensschritt mit der Nummer „200“ erfolgt ein Empfangen, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines durch den Ultraschall erzeugten Echos.
Gemäß einem Verfahrensschritt mit der Nummer „300“ erfolgt ein Ausgeben, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem.
Gemäß einem Verfahrensschritt mit der Nummer „400“ erfolgt ein Erfassen, mittels eines Erfassungssystems, eines Rauschens des Signals.
Gemäß einem Verfahrensschritt mit der Nummer „500“ erfolgt ein Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals. Diesem unmittelbar folgt eine Entscheidung unter mehreren Optionen.
Eine mögliche Option ist der Schritt mit der Nummer „600“. Sie wird gewählt, wenn eine Störung vorliegt (entsprechend Option „J“). Gemäß dem Verfahrensschritt mit der Nummer „600“ erfolgt ein, wenn die Störung bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist.
Eine mögliche Option ist der Schritt mit der Nummer „700“. Sie wird gewählt, wenn keine Störung bestimmt wird (entsprechend Option „N“). Gemäß dem Verfahrensschritt mit der Nummer „700“ erfolgt ein, wenn keine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten Frequenzbereich bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in einem von dem ersten oder dem zweiten Frequenzbereich.
Alternativ erfolgt gemäß einem Verfahrensschritt mit der Nummer „800“ ein, wenn keine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten Frequenzbereich bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in dem ersten und dem zweiten Frequenzbereich.
Figur 2 zeigt ein Beziehungsdiagramm für mögliche Modi, in denen die erfindungsgemäße Vorrichtung je nach Störfall operieren kann. Hierbei umfasst die Vorrichtung ein Ultraschallsensorsystem mit einer Dual-Chirp-Betriebsart. Das bedeutet, dass das System mit zwei verschiedenen Frequenzbereichen im Ultraschallbereich entsprechend zwei verschiedenen Kanälen operiert.
Die Vorrichtung basiert auf einem einzelnen Sensor, der in zwei alternierenden Kanälen mit höheren und niedrigeren Anregungsfrequenzen operiert und bei schmalbandigen magnetischem Rauschen mit kontinuierlicher Welle (CW) den störungsfreien Betrieb der Sensoren mit einem einzigen Kanal gewährleistet- der so genannten "Kanalumschaltung".
Die Auslösebedingungen für die "Kanalumschaltung" sind in der Vorrichtung anhand zumindest einer der folgenden Kriterien/Maßnahmen definiert:
- eine Rauschquantifizierung in einer integrierten Schaltung, IC, des
Ultraschallsensor-Systems unter Verwendung eines Gleichwellenrauschen- Bits
(CWN- Bits) und eines Breitbandrauschen-Bits, ein Erkennen einer Reduktion einer Empfängerverstärkung des
Ultraschallsensor-Systems, oder eine Erkennung eines Rauschmusters.
Abhängig von der Stärke der Störumgebung, bspw. des angelegten externen magnetischen Rauschens, gibt es drei verschiedene Funktionszustände:
Geräuschmodus (siehe Feld mit dem Buchstaben A* oder A in Figur 2) mit voller Funktionalität: Beide Kanäle sind in Ordnung (A*) oder reduzierte Leistung auf einem Kanal (A), DEGRADED NOISE-Modus (siehe Feld mit dem Buchstaben B in Figur 2) mit eingeschränkter Funktionalität: Einer der Kanäle ist völlig inoperabel, der andere Kanal hat jedoch die volle Funktionalität, oder
BLIND-Modus (siehe Feld mit dem Buchstaben C in Figur 2) ohne Betrieb: Beide Kanäle sind gestört.
Der Normalmodus entspricht dem Modus, in dem keine Störung, z. B. in Form von Rauschen, bestimmt wird. In diesem Fall wird das Ultraschallsensorsystem normal betrieben. In der Fig. 2 ist der Normalmodus mit „A*“ bezeichnet.
Von dem Normalmodus A* kann in den Modus A umgestellt werden, entsprechend dem Pfeil mit der Bezugsziffer „14“. Dies kann geschehen, wenn ein Breitbandrauschen (WBN) oder ein Gleichwellenrauschen (CWN) größer als ein Umgebungsrauschen, d. h. ein Signalrauschen, erzeugt durch eigentliche Detektionsvorgänge des Ultraschallsensorsystems, sind.
Von dem Modus A kann in den Normalmodus A* umgestellt werden, wenn kein Breitbandrauschen vorliegt und das Gleichwellenrauschen erheblich kleiner als ein Umgebungsrauschen ist. Dies entspricht dem Pfeil mit der Bezugsziffer „12“.
Von dem Modus A auf den Modus B kann umgestellt werden, wenn nur einer der beiden verfügbaren Frequenzkanäle frei ist und der andere Kanal vollständig geklemmt ist (siehe Ausführungen unten). Ein solches Umstellen ist durch den Pfeil mit der Bezugsziffer „16“ dargestellt. Von dem Modus B kann auch auf den Modus A gewechselt werden, wenn bestimmt wird, dass beide Kanäle verfügbar sind. Dies ist durch den Pfeil mit der Bezugsziffer „18“ dargestellt.
Von dem Modus B auf den Modus C kann umgestellt werden, wenn keiner der beiden verfügbaren Frequenzkanäle frei ist. Ein solches Umstellen ist durch den Pfeil mit der Bezugsziffer „20“ dargestellt. Von dem Modus C kann auch auf den Modus B gewechselt werden, wenn bestimmt wird, dass beide Kanäle verfügbar sind. Dies ist durch den Pfeil mit der Bezugsziffer „22“ dargestellt.
Ein Bit zur Anzeige eines Breitbandrauschens, kurz bezeichnet als „WBN-Bit“ wird gesetzt, wenn der Rauschpegel über einem bestimmten Schwellenwert außerhalb einer Betriebsfrequenz (im Englischen: „Out-of-Band“) liegt, der durch die analoge Eingangsspezifikation der integrierten Schaltung (IC) vorgegeben ist. Das bedeutet, dass sich der analoge Eingang des IC in Sättigung befindet und keine ordnungsgemäße Signalverarbeitung möglich ist. Mit anderen Worten, die Echos können verloren gehen und Hindernisse werden nicht erkannt.
Um dies zu vermeiden, wird ein verrauschter Zustand vom Sensor an das Steuergerät gemeldet und die Systemempfindlichkeit (Verstärkung) während der Rauschüberwachung reduziert, bis das WBN-Bit verschwindet. Durch diese Empfindlichkeitsreduzierung, das so genannte „Klemmen“ (zu Englisch: „Clamping“), wird die dynamische Verstärkung begrenzt und der Erfassungsbereich reduziert. Dies ist anhand der Bezugsziffer „10“ in der Fig. 2 dargestellt. Wenn die maximal zulässige Klemmung für einen Kanal überschritten wird, wechselt das System in den Modus für reduziertes Rauschen. Andernfalls bleibt das System im Rauschmodus (gemäß A*) mit zyklischer Klemmung bei jeder dritten Messung am gestörten Kanal des Sensors.
Gleichwellenrauschen (CWN), oder auch als Dauerwellenrauschen bezeichnet, wird während eines Rauschüberwachungsfensters um die Betriebsfrequenz (In-Band- Rauschen) vor der Übertragungsphase gemessen (z. B. für 4 Bit werden Werte von 0 bis 14 benutzt), mit denen das dem Signal überlagerte schmalbandige CW-Rauschen nach der Korrelation für jeden Kanal quantifiziert wird. Das CWN wird während des Rauschüberwachungsfensters vor dem Senden gemessen und die Messwerte jedes einzelnen Sensors werden für Hoch- und Tiefkanal separat ausgewertet.
Ein weiteres Kriterium zur Rauscherkennung basiert auf einer statistischen Analyse von Rohdaten, um bekannte Objektformen im Signal vom Rauschen zu unterscheiden. So kann in der Hüllkurve ein erhöhtes Rauschsignal erkannt werden, das als ergänzendes Kriterium vor dem Wechsel in den Modus A (Pfeil mit der Bezugsziffer „14“ in Fig. 2) zu überprüfen ist. Bezugszeichenliste 10 Klemmen
12 Umstellen von Modus A auf Modus A*
14 Umstellen von Modus A* auf Modus A
16 Umstellen von Modus A auf Modus B
18 Umstellen von Modus B auf Modus A
20 Umstellen von Modus B auf Modus C
22 Umstellen von Modus C auf Modus B
100 Emittieren, mittels eines Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich
200 Empfangen, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines durch den Ultraschall erzeugten Echos
300 Ausgeben, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem 400 Erfassen, mittels eines Erfassungssystems, eines Rauschens des Signals 500 Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals 600 wenn die Störung bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist
700 wenn keine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten
Frequenzbereich bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in einem von dem ersten oder dem zweiten Frequenzbereich 800 wenn keine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten
Frequenzbereich bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in dem ersten und dem zweiten Frequenzbereich
A Geräuschmodus mit voller Funktionalität trotz Störung A* Normalmodus ohne Störung und mit voller Funktionalität B DEGRADED NOISE-Modus (=Geräuschmodus mit einem Kanal)
C BLIND-Modus (Beide Kanäle gestört)
J Option zu Störung
N Option zu keiner bestimmten Störung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung, beispielsweise einem Magnetfeld oder einem elektrischen Feld, für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Emittieren, mittels eines Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich (100);
Empfangen, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines durch den Ultraschall erzeugten Echos (200);
Ausgeben, mittels des Ultraschallsensorsystems, eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem (300);
Erfassen, mittels eines Erfassungssystems, eines Rauschens des Signals (400); Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals (500); und wenn die Störung bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich (600), für den keine Störung bestimmt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , aufweisend folgenden Verfahrensschritt:
Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall mit einem ersten Frequenzbereich und von Ultraschall mit einem zweiten Frequenzbereich (100).
3. Verfahren nach Anspruch 2, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
Bestimmen, mittels des Steuersystems, ob eine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten Frequenzbereich vorliegt, anhand des erfassten Rauschens des Signals (500); und wenn die Störung in einem des ersten Frequenzbereichs oder des zweiten Frequenzbereichs bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in einem von dem ersten oder dem zweiten Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist (600).
4. Verfahren nach Anspruch 3, aufweisend folgenden Verfahrensschritt: wenn keine Störung im ersten Frequenzbereich oder im zweiten Frequenzbereich bestimmt ist, Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in einem von dem ersten oder dem zweiten Frequenzbereich (700) oder Emittieren, mittels des Ultraschallsensorsystems, von Ultraschall in dem ersten und dem zweiten Frequenzbereich (800).
5. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Bestimmen (500), mittels des Steuersystems, ob die Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, eine Rauschquantifizierung in einer integrierten Schaltung, IC, des Ultraschallsensor-Systems aufweist.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Bestimmen (500), mittels des Steuersystems, ob die Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, ein Erkennen einer Reduktion einer Empfängerverstärkung des Ultraschallsensor-Systems aufweist.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, wobei das Bestimmen (500), mittels des Steuersystems, ob die Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand einer Erkennung eines Rauschmusters durchgeführt wird.
8. Ultraschallsensorsystem für ein Fahrzeug zum Messen in einer Störumgebung, wobei das Ultraschallsensorsystem dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
9. Vorrichtung zum Messen mit einem Ultraschallsensorsystem in einer Störumgebung, für ein Fahrzeug, die Vorrichtung aufweisend: ein Ultraschallsensorsystem, ausgestaltet zum Emittieren von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, zum Empfangen eines durch den Ultraschall erzeugten Echos, und zum Ausgeben eines dem Echo entsprechenden Signals an ein Steuersystem; ein Erfassungssystem, ausgestaltet zum Erfassen eines Rauschens des Signals; das Steuersystem, ausgestaltet zum Bestimmen, ob eine Störung in dem zumindest einen Frequenzbereich vorliegt, anhand des Rauschens des Signals; und das Ultraschallsensorsystem ausgebildet ist, wenn die Störung bestimmt ist, zum Emittieren von Ultraschall mit zumindest einem Frequenzbereich, für den keine Störung bestimmt ist; oder die Vorrichtung aufweisend Mittel entsprechend einem der Verfahrensschritte nach einem der vorhergehenden abhängigen Ansprüche.
10. Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach dem vorgenannten Anspruch oder mit einem Ultraschallsystem nach Anspruch 8.
11. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
12. Datenträgersignal, das das Computerprogramm nach dem vorgenannten Anspruch überträgt.
13. Computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche auszuführen.
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