EP4627378A1

EP4627378A1 - Mehrkanal-ultraschallmesseinheit sowie entsprechendes verfahren und computerprogrammprodukt

Info

Publication number: EP4627378A1
Application number: EP23810341.0A
Authority: EP
Inventors: Maximilian Poepperl; Niko Moritz Scholz; Sebastian Delling
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2022-11-28
Filing date: 2023-11-22
Publication date: 2025-10-08
Also published as: JP2025541703A; DE102022131308A1; WO2024115224A1; KR20250113494A; CN120202425A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallmesseinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, umfassend eine Kontrolleinheit und eine Auswerteeinheit, wobei die Kontrolleinheit ausgebildet ist, einen Ultraschallwandler anzusteuern zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen auf unterschiedlichen Kanälen, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, aus den Ultraschallsignalen auf den Kanälen resultierende Echos zur Detektion zumindest eines die Echos verursachenden Objekts auszuwerten.

Description

Mehrkanal-Ultraschallmesseinheit sowie entsprechendes Verfahren und Computerprogrammprodukt

B e s c h r e i b u n g

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallmesseinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, ein Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallmesseinheit und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.

Mit zunehmender Häufigkeit werden Kraftfahrzeuge mit Ultraschallsensoren ausgestattet, die typischerweise in die Karosserie integriert sind und den Fahrer bei der rechtzeitigen Erkennung von Hindernissen im Fahrweg des Kraftfahrzeugs, insbesondere in für den Fahrer schlecht einsehbaren Bereichen, sowie der Einschätzung der Entfernung von Hindernissen unterstützen sollen. Die Funktionsweise eines solchen Ultraschallsensors basiert auf dem Aussenden von Ultraschallsignalen und der Erkennung von Echos der gesendeten Ultraschallsignale, die von eventuell im Erfassungsbereich des Sensors befindlichen Hindernissen ausgehen. Die hierzu erzeugten Ultraschallpulse können eine zeitlich konstante Frequenz aufweisen. Bekannt sind ferner Ansätze mit zeitlich variabler Frequenz („Chirp") sowie mehreren voneinander getrennten Sende- und Empfangskanälen (z.B. durch Frequenzmultiplex).

Ultraschallsensoren werden heutzutage in verschiedensten Anwendungen eingesetzt, angefangen von Einparkhilfen bis hin zu Assistenzsystemen für tote Winkel („blind-spot detection"). Im Bereich des autonomen Fahrens in urbanen Umgebungen („Urban Driving") sind Ultraschallsensoren bisher nur wenig eingesetzt. Grund dafür ist zum einen der Wunsch nach höher performanten Systemen gerade im teil- oder vollautomatisierten Fahren, aber auch die Limitierung der Reichweite in Kombination mit der durch die Schallgeschwindigkeit limitierte Messrate der Ultraschallsensoren.

Die Schallgeschwindigkeit bestimmt maßgeblich die reichweitenabhängige Laufzeit des Ultraschallsignals und damit die Messrate eines Ultraschallsensors. Dabei sind heutzutage bereits Reichweiten von bis zu 10 m mit Ultraschallsensoren im Automobilbereich denkbar. Aufgrund der Schallgeschwindigkeit dauert eine solche Messung mit einem Ultraschallsensor bei Normalbedingungen bereits 60 ms. Im Optimalfall wären damit 16 Messungen pro Sekunde möglich. Werden nun mehrere Sensoren in einem System verwendet und mehrere Messschritte zur vollen Systemabdeckung benötigt, fällt die Messrate für das Komplettsys- tem typischerweise auf 5 - 8 Aktualisierungen pro Sekunde. Eine solche geringe Aktualisierungsrate hat signifikante negative Folgen für die Objektdetektion aber insbesondere auch für die Nachverfolgung von Objekten, weshalb diese heutzutage nicht anwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ultraschallmesseinheit mit einem entsprechenden Verfahren und Computerprogrammprodukt bereitzustellen. Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Zur Lösung der Aufgabe ist eine Ultraschallmesseinheit vorgesehen, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, die eine Kontrolleinheit und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei

- die Kontrolleinheit ausgebildet ist, einen Ultraschallwandler anzusteuern zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen auf unterschiedlichen Kanälen,

- die Auswerteeinheit ausgebildet ist, aus den Ultraschallsignalen auf den Kanälen resultierende Echos zur Detektion zumindest eines die Echos verursachenden Objekts aus- zuwerten.

Erfindungsgemäß sendet die Ultraschallmesseinheit Ultraschallsignale, wie beispielsweise Ultraschallpulse, abwechselnd auf zwei oder mehr verschiedenen Kanälen. Dabei bezeichnet der Begriff „Kanal" jede Eigenschaft eines Ultraschallsignals, anhand der die Auswerteeinheit ein Echo eines ersten Ultraschallsignals, das auf einem ersten der zwei oder mehr verschiedenen Kanäle gesendet wurde, von einem Echo eines zweiten Ultraschallsignals unterscheiden kann, das auf einem anderen, zweiten der zwei oder mehr verschiedenen Kanäle gesendet wurde. Ohne Einschränkung könnte eine solche, einen Kanal definierende Eigenschaft eine charakteristische Frequenz, ein charakteristisches Frequenzspektrum, einen charakteristischen zeitlichen Verlauf, insbesondere Frequenzverlauf, eine charakteristische Amplitude und / oder einen charakteristischen Phasenwinkel zu Beginn des Sendevorgangs des jeweiligen Ultraschallsignals umfassen.

Die Ultraschallmesseinheit könnte einen oder mehrere Ultraschallwandler zum Senden und Empfangen nutzen. Es könnten mehrere Ultraschallwandler zum Senden von Ultraschallsignalen verwendet werden, wobei jedoch auf jedem zum Senden verwendeten Ultraschallwandler wenigstens zwei Ultraschallsignale abwechselnd auf verschiedenen Kanälen gesendet werden. Beispielsweise könnten die sendenden Ultraschallwandler spezifisch für die implementierten zwei oder mehr Kanäle ausgebildet sein. Das Nutzen desselben Ultraschallwandlers zum Senden auf verschiedenen Kanälen könnte es ermöglichen, eine sehr effiziente Hinderniserkennung bei minimalem technischem Aufwand und Materialeinsatz zu realisieren. Die Hinderniserkennung ist dabei mit einer hohen Abtastrate möglich. Grundsätzlich können manche oder alle von der Auswerteeinheit zu verarbeitenden Echos von demselben Ultraschallwandler empfangen werden, über den das jeweilige Ursprungssignal der Echos gesendet wurde. Dies könnte ebenfalls den für die Anwendung von Mehrka- na l-U Itrascha 11 zur Hinderniserkennung erforderlichen technischen Aufwand und Materialeinsatz verringern. Es könnten jedoch genauso gut ein oder mehrere weitere Ultraschallwandler zum Empfangen eines Echos eines Ultraschallsignals verwendet werden, das von einem sendenden Ultraschallwandler gesendet wurde. Vorzugsweise können manche oder alle der Ultraschallwandler auf allen implementierten Kanälen senden und empfangen. Es könnte aber alternativ auf eine Aufteilung der verfügbaren Ultraschallsensoren vorgenommen werden in solche, die nur auf einem Teil der Kanäle senden und / oder empfangen, und solche, die nur auf einem anderen Teil der Kanäle senden und / oder empfangen. Insbesondere könnte jeder der empfangenden Ultraschallwandler einem oder mehreren der Kanäle zugeordnet sein bzw. zum Empfangen auf einem oder mehreren der Kanäle ausgebildet sein. Für einen oder mehrere der Kanäle spezifische Ultraschallwandler könnten sich voneinander baulich unterscheiden, um die für die je Ultraschallwandler implementierten Kanäle spezifischen Anforderungen jeweils besser erfüllen zu können. Beispielsweise könnten den Kanälen verschiedene Frequenzbereiche entsprechen, und die auf verschiedenen Frequenzbereichen arbeitenden Ultraschallwandler könnten dementsprechend für einen maximalen Wirkungsgrad zum Wandeln im jeweiligen Frequenzbereich optimiert sein.

Es könnten auch Ultraschallwandler zum Einsatz kommen, die spezifisch zum Senden von Ultraschallsignalen bzw. spezifisch zum Empfangen von Echos mit im Vergleich zu den Echos zugrundeliegenden ursprünglichen Ultraschallsignalen kleinerer Amplitude ausgebildet sind. Sende- und Empfangswandler können sich baulich voneinander unterscheiden, um die spezifischen Anforderungen des Sendens und Empfangens jeweils für sich besser zu erfüllen. Beispielsweise könnte ein sendender Ultraschallwandler ausgebildet sein, die Ultraschallsignale mit großer Amplitude möglichst verzerrungsfrei darzustellen, während ein empfangender Ultraschallwandler ausgebildet sein könnte, die Echos der Ultraschallsignale mit möglichst hoher Empfindlichkeit rauscharm zu detektieren.

Die Kontrolleinheit und die Auswerteeinheit könnten als verschiedene, signaltechnisch voneinander unabhängig arbeitende Einheiten oder Baugruppen implementiert sein. Alternativ könnten die Kontrolleinheit und die Auswerteeinheit in dieselbe Baugruppe oder Einheit integriert sein. Beispielsweise könnten die Kontrolleinheit und die Auswerteeinheit mittels analoger oder digitaler Elektronik realisiert werden, insbesondere in Form von einem oder mehreren integrierten Schaltkreisen. Die Kontrolleinheit und die Auswerteeinheit könnten auch als Softwaremodule implementiert sein, die auf einem generischen oder spezialisierten Prozessor, insbesondere einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), ausgeführt werden. Zwischen der Kontrolleinheit und der Auswerteeinheit können ein oder mehrere Kommunikationskanäle implementiert sein, die eine Übertragung von Signalen zwischen den beiden besagten Einheiten ermöglichen, die über das Senden von Ultraschallsignalen und das Empfangen von Echos dieser gesendeten Ultraschallsignale hinausgeht. Vorzugsweise steuert die Kontrolleinheit einen Ultraschallwandler, indem sie ein elektrisches Signal ausgibt. Der Ultraschallwandler könnte dann zum Wandeln zwischen elektrischer Energie und mechanischen Vibrationen ausgebildet sein. Beispielsweise könnte ein Ultraschallwandler eine Membran aufweisen, die zum Senden eines Ultraschallsignals von einem Piezoelement angeregt wird bzw. beim Empfangen eines Ultraschallsignals in akustische Schwingungen versetzt wird und diese auf das Piezoelement überträgt. Das einem empfangenen Ultraschallsignal entsprechende, von dem Piezoelement ausgegebene elektrische Signal könnte dann die Auswerteeinheit empfangen und auswerten.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Ansteuerung und Auswertung in einem Messzyklus, wobei der Messzyklus zyklisch wiederholend durchgeführt wird. Insbesondere könnte dadurch eine Veränderung des Abstands zwischen dem sendenden Ultraschallwandler und einem Hindernis erkennbar werden. Wie die nachstehenden Erläuterungen genauer zeigen, könnte dabei das abwechselnde Senden von Ultraschallsignalen auf verschiedenen Kanälen nicht nur die Erkennungsrate für Hindernisse effektiv erhöhen, sondern insbesondere auch eine Vermessung mehrerer Entfernungsbereiche (z.B. eines Nahbereichs bis 5 m und eines Fernbereichs von 5 bis 10 m) quasi gleichzeitig mit einer für den Nahbereich hohen bzw. optimierten Abtastrate ermöglichen. Insbesondere könnte eine zyklische Wiederholung des Messzyklus ermöglichen, Echos von Ultraschallsignalen zu empfangen, die in einem früheren Messzyklus gesendet wurden. Auf diese Weise ist z.B. eine kontinuierliche Detektion von Hindernissen innerhalb des Erfassungsbereichs mit hoher Abtastrate, möglich.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen innerhalb des Messzyklus die Ultraschallsignale zumindest ein erstes Ultraschallsignal auf einem ersten Kanal und ein zweites Ultraschallsignal auf einem zweiten Kanal. Die Ultraschallmesseinheit wird also zunächst ein erstes Ultraschallsignal auf einem ersten Kanal aussenden. Im Anschluss daran kann die Ultraschallmesseinheit während eines vorgegebenen ersten Empfangszeitraums Echos empfangen, die von dem ersten Ultraschallsignal stammen. Aufgrund der unmittelbaren zeitlichen Nähe zum Senden des ersten Ultraschallsignals stammen die in diesem ersten Empfangszeitraum eingegangenen Echos von einer Hindernisreflektion aus einem „Nahbereich" relativ zu dem Ultraschallwandler.

Im Anschluss an den ersten Empfangszeitraum, jedoch noch immer im selben Messzyklus, wird die Ultraschallmesseinheit ein zweites Ultraschallsignal auf einem zweiten Kanal aussenden. Der zweite Kanal ist dabei von dem ersten Kanal verschieden. Im Anschluss daran kann die Ultraschallmesseinheit während eines vorgegebenen zweiten Empfangszeitraums Echos des zweiten Ultraschallsignals empfangen, die wieder aus dem Nahbereich stammen, jedoch auf dem zweiten Kanal eingehen.

Gemäß einer Ausführungsform berücksichtigt die Auswertung zwischen dem Senden der beiden Ultraschallsignale zumindest auf dem ersten Kanal resultierende Echos und berücksichtigt die Auswertung nach dem Senden des zweiten Ultraschallsignals auf dem ersten und dem zweiten Kanal resultierende Echos. Innerhalb des zweiten Empfangszeitraums kann also die Ultraschallmesseinheit zusätzlich Echos des zuvor auf dem ersten Kanal gesendeten ersten Ultraschallsignals auf dem ersten Kanal empfangen. Da sich die im zweiten Empfangszeitraum empfangenen Echos bereits über die Dauer des ersten Empfangszeitraums und die Dauer des Sendens des zweiten Ultraschallsignals ausgebreitet haben, geben diese Auskunft über Hindernisse, die das erste Ultraschallsignal aus einer dieser längeren Ausbreitungsdauer entsprechenden größeren Entfernung an einen mit der Ultraschallmesseinheit verbundenen Ultraschallwandler zurückstreuen.

Betrachtet man somit den gesamten Messzyklus, ist unter Verwendung des einzelnen sendenden Ultraschallwandlers innerhalb des Messzyklus eine Detektion von Hindernissen im Nahbereich und im Fernbereich möglich, wobei z.B. die Abtastrate im Nahbereich doppelt so hoch ist wie für den Fernbereich. Auf diese Weise kann ohne Einschränkung der Wiederholrate im zweiten Empfangszeitraum zusätzlich zu den beiden Messungen im Nahbereich auch eine Messung in einem Fernbereich durchgeführt werden.

Z.B. ist die Ultraschallmesseinheit zum gleichzeitigen Empfangen von Echos von Ultraschallsignalen auf mindestens zwei Kanälen (den oben erwähnten Kanälen) ausgebildet, wobei zwischen zwei Messungen möglichst keine Pause vorhanden ist und die Messzeitpunkte genau bekannt sind. Insbesondere könnte es von Vorteil sein, wenn die Kanäle eine hohe Trennbarkeit aufweisen, also wenn das Senden des zweiten Ultraschallsignals auf dem zweiten Kanal das Empfangen von Echos auf dem ersten Kanal nicht beeinflusst. In diesem Fall könnte die Ultraschallmesseinheit auch während des Sendens des zweiten Ultraschallsignals das Empfangen von Echos des ersten Ultraschallsignals auf dem ersten Kanal fortsetzen, sodass kein „blinder Bereich" zwischen den Echos aus dem Nahbereich und den Echos aus dem Fernbereich besteht. Ein solcher blinder Bereich würde einem räumlichen Bereich entsprechen, in welchem kein Hindernis detektiert werden kann.

Das vorstehende Beispiel illustriert Grundgedanken der Erfindung anhand von Ultraschallsignalen, die auf zwei Kanälen gesendet und empfangen werden. Selbstverständlich könnte die Ultraschallmesseinheit jedoch auch mehr als zwei Ultraschallsignale auf mehr als zwei unterschiedlichen Kanälen senden. Sie könnte auch zum Empfangen Echos der auf den Kanälen gesendeten Ultraschallsignalen ausgebildet sein. Auf diese Weise könnte der räumliche Erfassungsbereich des Ultraschallmesseinheit in mehr als zwei Entfernungsbereiche unterteilt werden. Bei einer Drei-Kanal-Ultraschallmesseinheit könnte es beispielsweise zunächst einen Nahbereich geben, aus dem innerhalb eines einzelnen Messzyklus Echos der Ultraschallsignale auf allen drei Kanälen empfangen werden. Weiter kann es einen mittleren Entfernungsbereich geben, aus dem innerhalb desselben Messzyklus Echos auf den ersten beiden Kanälen empfangen werden. Schließlich kann es in diesem Fall noch einen Fernbereich geben, aus dem innerhalb desselben Messzyklus nur Echos des am frühesten gesendeten ersten Ultraschallsignals auf dem ersten Kanal empfangen werden. Das Konzept lässt sich ohne Weiteres auf beliebige andere Anzahlen von Kanälen je Messzyklus übertragen. Gemäß einer Ausführungsform ist eine maximale räumliche Messentfernung für die Ultraschallmesseinheit definiert, wobei die Länge des Messzyklus so festgelegt ist, dass ein aus dem ersten Ultraschallsignal resultierendes Echo, welches durch eine Reflektion von einem in der maximalen Messentfernung befindlichen Objekt hervorgerufen wird, innerhalb des Messzyklus detektiert werden kann. Bei der maximalen räumlichen Messentfernung (hierin auch als Reichweite bezeichnet) handelt es sich um die maximale Entfernung, innerhalb derer sich ein detektierbares Hindernis befinden kann. Ein von diesem weitesten Hindernis resultierendes Echo ist somit während des Messzyklus detektierbar. Es resultiert von dem am frühesten gesendeten Ultraschallsignal während dieses Messzyklus.

Ein von einem Ultraschallwandler gesendetes Ultraschallsignal breitet sich unter Normalbedingungen mit einer Schallgeschwindigkeit von c « 343 m/s aus. Innerhalb einer Zeit t legt das Ultraschallsignal den Weg x = ct zurück. Für ein in einer Entfernung L befindliches Hindernis ergibt sich daraus eine Laufzeit des Ultraschallsignals von At = 2L/c zwischen dem Senden des Ultraschallsignals und dem Erfassen des Echos aus der Entfernung L. Für eine Zyklusdauer T erhält man somit eine maximale räumliche Messentfernung von L_max = cT / . Ist z.B. eine Reichweite von 10 m gewünscht, so erfordert dies innerhalb einer Toleranz von z.B. 5% eine Zyklusdauer von 60 ms.

Bei einem abwechselnden Senden auf N Kanälen teilt sich die Zyklusdauer in T/N Teilintervalle auf, in denen jeweils ein Sendezeitraum zum Senden auf einem der N Kanäle sowie ein Empfangszeitraum zum Empfangen von Echos liegen. Durch die in einem zweiten oder späteren Teilintervall eintreffenden Echos von Ultraschallsignalen, die in einem vorhergehenden Teilintervall gesendet wurden, könnte sich im Vergleich zu einer Einkanal-Ultraschallmesseinheit mit einer Zyklusdauer T_1K = T_2K//V für die hierin offenbarte Mehrkanal-Ultraschallmesseinheit eine größere Reichweite ergeben (z.B. eine doppelte Reichweite bei Verwendung von zwei Kanälen), ohne Einschränkungen in der Messrate für den Nahbereich befürchten zu müssen.

Es ist anzumerken, dass die hierin offenbarte Mehrkanal-Ultraschallmesseinheit im Vergleich zu einer Einkanal-Ultraschallmesseinheit mit derselben Zyklusdauer T_1K = T_2K näher gelegene Abschnitte (Entfernungsbereiche) des durch die Reichweite definierten Erfassungsbereichs, also z.B. den Nahbereich, mit einer höheren Abtastrate überwachen könnte als weiter entfernte Abschnitte (Entfernungsbereiche) des Erfassungsbereichs (z.B. den Fernbereich). Dies liegt darin begründet, dass die Ultraschallmesseinheit nicht bis zum Beginn eines neuen Messzyklus zu warten braucht, bis ein neues Ultraschallsignal ausgesendet wird, das eine Überwachung des Nahbereichs erlaubt. Stattdessen kann sie die Laufzeit der Echos aus den weiter entfernten Entfernungsbereichen zum Senden von Ultraschallsignalen auf anderen Kanälen nutzen, um eine höherfrequente Überwachung des Nahbereichs zu erreichen. Für das hierin ohne Einschränkung zur Vereinfachung der Darstellung bevorzugt verwendete Beispiel einer Zweikanal-Ultraschallmesseinheit bedeutet dies, dass sowohl Objekte im Nahbereich erkannt werden können, als auch Objekte im Fernbereich frühzeitig identifiziert werden können. Daraus könnten sich Anwendungsmöglichkeiten insbesondere im urbanen Bereich ergeben. Beispielsweise könnte die Ultraschallmesseinheit in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um zu ermitteln, ob eine Abbiegespur belegt ist oder nicht. Die größere Reichweite der Ultraschallmesseinheit könnte diese Funktion sogar dann ermöglichen, wenn diese Abbiegespur mehr als eine Spur von der aktuell befahrenen Spur entfernt ist. Gerade für den Nahbereich wird eine hohe Abtastrate, wie sie die Erfindung ermöglicht, besonders relevant sein. Hier können sich zeitlich kurzfristige Abstandsänderungen zu einem Hindernis mit größerem Risiko auswirken als für den Fernbereich.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit ausgebildet, innerhalb des Messzyk- lus aus den Ultraschallsignalen ständig auf allen Kanälen resultierende Echos auszuwerten. Auf diese Weise könnte die Auswerteeinheit in einer Wiederholung des Messzyklus auf einem gegebenen Kanal zu jedem Zeitpunkt, insbesondere aber auch in einem „frühen" Empfangszeitraum Echos (stammend aus dem vorigen Messzyklus) auswerten. Auf diese Weise könnte ein weiter entfernter Entfernungsbereich innerhalb der Reichweite der Ultraschallmesseinheit kontinuierlich mit derselben Messrate überwacht werden wie ein näher am sendenden Ultraschallwandler liegender Entfernungsbereich. Die Laufzeit des vor einem erneuten Senden auf dem gegebenen Kanal empfangenen Echos lässt sich bei Kenntnis des Sendeschemas (d.h. in welchem Teilintervall eines gegebenen Messzyklus auf welchem Kanal gesendet wird) aus dem Empfangszeitpunkt und der Charakteristik des Kanals, auf dem das Echo empfangen wurde, rekonstruieren.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteeinheit ausgebildet, die Echos von demselben Ultraschallwandler zu empfangen, von welchem die Ultraschallsignale gesendet wurden. Gegenüber einer Ultraschallmesseinheit mit verschiedenen Wandlern zum Senden und Empfangen könnte es folglich genügen, die Ultraschallmesseinheit mit einem einzelnen Ultraschallwandler auszustatten. Hierdurch könnte ein einfacherer Aufbau der Ultraschallmesseinheit mit einem geringeren Materialeinsatz erzielt werden.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die unterschiedlichen Kanäle zumindest drei Kanäle, wobei innerhalb des Messzyklus das Senden der aufeinanderfolgenden Ultraschallsignale mit unterschiedlichem zeitlichem Abstand erfolgt, wobei der unterschiedliche zeitliche Abstand für die zyklisch wiederholende Durchführung des Messzyklus konstant ist. Innerhalb eines gegebenen ersten Messzyklus werden auf einem ersten Paar von Kanälen aufeinanderfolgend gesendete Ultraschallsignale in einem zeitlichen Abstand gesendet. Der zeitliche Abstand unterscheidet sich von einem zeitlichen Abstand t₂, in dem innerhalb desselben Messzyklus auf einem anderen, zweiten Paar von Kanälen aufeinanderfolgende Ultraschallsignale gesendet werden. Die Maßgabe, dass der unterschiedliche zeitliche Abstand für die zyklisch wiederholende Durchführung des Messzyklus konstant ist, bedeutet, dass in einem anderen, zweiten Messzyklus die auf dem ersten Paar von Kanälen gesendeten Ultraschallsignale in demselben zeitlichen Abstand gesendet werden wie entsprechend zuvor im ersten Messzyklus. Aufgrund dessen kann der oben beschriebene räumliche Bereich des Blindbereichs minimiert oder gar eliminiert werden.

Während des Sendens eines Ultraschallsignals könnte es vorkommen, dass die Auswerteeinheit Echos eines ersten Ultraschallsignals in einem zweiten Sendezeitraum, innerhalb dessen ein auf das erste Ultraschallsignal folgendes zweites Ultraschallsignal gesendet wird, nicht detektieren kann („Blindbereich"). Solange gesendet wird und ggfs. auch noch anschließend aufgrund eines Ausschwingens der Membran des Ultraschallwandlers ist das Detektionsvermögen dieses selben Wandlers unter Umständen reduziert oder gar unterbunden. So kann die Dauer des eigentlichen „Sendezeitraums" eines Ultraschallsignals z.B. durch das Ausschwingen des Ultraschallwandlers nach Wegfall der Anregungskraft deutlich über die Dauer des eigentlichen, die Anregungskraft verursachenden Steuersignals hinausgehen.

Wie bereits vorstehend erläutert, kann eine Verwendung von mindestens drei Kanälen durch das abwechselnde Senden eine zeitliche Aufteilung des Messzyklus in mindestens drei entsprechende Teilintervalle und eine entsprechende Aufteilung des räumlichen Erfassungsbereichs für Hindernisse in mindestens drei den zeitlichen Teilintervallen entsprechende Entfernungsbereiche ermöglichen. Wenn nun die Zeitabstände zwischen zwei Sendevorgängen von Messzyklus zu Messzyklus variiert wird, kann auf diese Weise die Größe des nicht erfassbaren, „blinden" Entfernungsbereichs am Übergang zwischen zwei aneinander angrenzenden Entfernungsbereichen insgesamt verkleinert werden.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt bei der sich zyklisch wiederholenden Durchführung des Messzyklus das Senden der aufeinanderfolgenden Ultraschallsignale zumindest für einen Teil der Messzyklen mit unterschiedlichem zeitlichem Abstand. Variiert man beispielsweise bei zwei Messzyklen einen Sendezeitpunkt des jeweils zweiten Ultraschallsignals um eine Zeitdifferenz +At oder —At, so kann der Ultraschallwandler in einem der Messzyklen auch während des Zeitraums At noch Echos von Ultraschallsignalen empfangen, in dem andernfalls bereits ein neues Ultraschallsignal gesendet worden wäre. Gegenüber einer Aufteilung des Messzyklus in gleich lange Teilintervalle wird dadurch der Bereich von etwaigen „blind spots" verkleinert. Zum Beispiel beträgt die relative Variation des Zeitabstands für ein gegebenes Paar aufeinanderfolgend zum Senden von Ultraschallsignalen verwendeter Kanäle in verschiedenen Messzyklen mindestens 3%, vorzugsweise mindestens 5%.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Ultraschallmesseinheit ferner den Ultraschallwandler, wobei der Ultraschallwandler ausgebildet ist, die aus den Ultraschallsignalen auf allen Kanälen resultierenden Echos zu empfangen und an die Auswerteeinheit zu übermitteln. Dies schließt nicht aus, dass die Ultraschallmesseinheit mehr als einen Ultraschallwandler aufweisen kann. In dem Fall, dass die Ultraschallmesseinheit mehr als einen Ultraschall- wandler aufweist, ist wiederum inbegriffen, dass Echos, die ein gegebener Ultraschallwandler erfasst, nicht notwendigerweise von Ultraschallsignalen stammen müssen, die über denselben Ultraschallwandler gesendet wurden.

In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallmesseinheit bereit, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei die Ultraschallmesseinheit eine Kontrolleinheit und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei das Verfahren umfasst:

- Durch die Kontrolleinheit, Ansteuern eines Ultraschallwandlers zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen auf unterschiedlichen Kanälen,

- Durch die Auswerteeinheit, Auswerten von aus den Ultraschallsignalen auf den Kanälen resultierende Echos zur Detektion zumindest eines die Echos verursachenden Objekts.

In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, insbesondere ein computerlesbares Speichermedium, wobei das Computerprogrammprodukt computerausführbaren Code umfasst, wobei der Code von zumindest einem Prozessor einer Computervorrichtung ausführbar ist, um die Computervorrichtung zu veranlassen, das hierin offenbarte Verfahren durchzuführen.

Der Fachmann wird verstehen, dass Aspekte der vorliegenden Erfindung als Gerät, Verfahren oder Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt ausgeführt sein können. Entsprechend können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form einer reinen Hardware-Ausführungsform, einer reinen Software-Ausführungsform (darunter Firmware, im Speicher befindliche Software, Mikro-Code, usw.) oder einer Software- und Hardware-Aspekte kombinierenden Ausführungsform annehmen, die hierin alle allgemein als "Schaltkreis", "Modul" oder "System" bezeichnet sein können. Des Weiteren können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, welches durch ein computerlesbares Medium oder durch mehrere computerlesbare Medien in Form von computerausführbarem Code getragen wird. Ein Computerprogramm umfasst ebenfalls den computerausführbarem Code. "Computerausführbarem Code" kann auch als "Computerprogrammanweisungen" bezeichnet werden.

Eine beliebige Kombination von einem oder mehreren computerlesbaren Medium (en) kann verwendet werden. Das computerlesbare Medium kann ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium sein. Ein "computerlesbares Speichermedium", wie hierin verwendet, umfasst ein materielles Speichermedium, das Anweisungen speichern kann, die durch einen Prozessor einer Computervorrichtung ausführbar sind. Das computerlesbare Speichermedium kann als computerlesbares nicht-flüchtiges Speichermedium bezeichnet werden. Das computerlesbare Speichermedium kann auch als ein greifbares compu- terlesbares Medium bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen kann ein computerlesbares Speichermedium auch in der Lage sein Daten zu speichern, die es ermöglichen, dass durch den Prozessor der Rechnervorrichtung auf sie zugegriffen wird. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen, sind aber nicht beschränkt auf: eine Diskette, eine magnetische Festplatte, eine Festkörper-Festplatte, Flash-Speicher, einen USB-Stick, Random Access Memory (RAM), Festwertspeicher (ROM), eine optische Platte, eine magneto-optische Platte, und die Registerdatei des Prozessors. Beispiele für optische Platten umfassen Compact Disks (CD) und Digital Versatile Disks (DVD), zum Beispiel CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW oder DVD-R-Disks. Der Begriff computerlesbares Speichermedium bezieht sich auch auf verschiedene Arten von Aufzeichnungsmedien, die dafür geeignet sind von der Rechnervorrichtung über ein Netzwerk oder eine Kommunikationsverbindung abgerufen zu werden. Zum Beispiel können Daten über ein Modem, über das Internet oder über ein lokales Netzwerk abgerufen werden. Computerausführbarer Code, der auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt wird, kann über jedes geeignete Medium übermittelt werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, drahtlose, drahtgebundene, Lichtwellenleiter, RF, etc., oder jede geeignete Kombination der vorstehenden Medien.

Ein computerlesbares Signalmedium kann ein ausgebreitetes Datensignal beinhalten, das den computerlesbaren Programmcode zum Beispiel in einem Basissignal (baseband) oder als Teil eines Trägersignals (Trägerwelle) enthält. Solch ein Ausbreitungssignal kann in einer beliebigen Form ausgebildet sein, darunter, jedoch nicht beschränkt auf, eine elektromagnetische Form, eine optische Form oder jede geeignete Kombination davon. Bei einem computerlesbaren Signalmedium kann es sich um ein beliebiges computerlesbares Medium handeln, das kein computerlesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem System, Gerät oder Vorrichtung zur Ausführung von Anweisungen übertragen, verbreiten oder transportieren kann.

„Computer-Speicher" oder „Speicher" ist ein Beispiel für ein computerlesbares Speichermedium. Ein Computer-Speicher ist jeder Speicher, der einem Prozessor direkt zugänglich ist.

"Computer-Datenspeicher" oder "Datenspeicher" ist ein weiteres Beispiel eines computerlesbaren Speichermediums. Computer-Datenspeicher ist jedes nichtflüchtige computerlesbare Speichermedium. In einigen Ausführungsformen kann ein Computerspeicher auch ein Computer-Datenspeicher sein oder umgekehrt.

Ein "Prozessor", wie er hierin verwendet wird, umfasst eine elektronische Komponente, die in der Lage ist, eine programm- oder maschinenausführbare Anweisung oder computerausführbaren Code auszuführen. Eine Bezugnahme auf die Rechnervorrichtung, die einen "Prozessor" umfasst, sollte so interpretiert werden, dass sie möglicherweise mehr als einen Prozessor oder Verarbeitungskerne umfasst. Der Prozessor kann zum Beispiel ein Multi-Core-Prozessor sein. Ein Prozessor kann sich auch auf eine Sammlung von Prozessoren innerhalb eines einzigen Computersystems oder verteilt auf mehrere Computersysteme beziehen. Der Begriff Rechnervorrichtung oder des Computers soll auch so interpretiert werden, um möglicherweise auf eine Sammlung oder ein Netzwerk von Rechnervorrichtungen oder Computern, die jeweils einen Prozessor oder Prozessoren umfassen, hinzuweisen. Der computerausführbare Code kann durch mehrere Prozessoren ausgeführt werden, die innerhalb derselben Rechnervorrichtung oder sogar über mehrere Computer verteilt sein können.

Computerausführbarer Code kann maschinenausführbare Anweisungen oder ein Programm umfassen, das einen Prozessor veranlasst, einen Aspekt der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Computerausführbarer Code zum Ausführen von Operationen für Aspekte der vorliegenden Erfindung kann in jeder beliebigen Kombination einer oder mehrerer Programmiersprachen geschrieben sein, darunter eine objektorientierte Programmiersprache wie Java, Smalltalk, C++ oder Ähnliche und herkömmliche verfahrensorientierte Programmiersprachen wie die Programmiersprache „C" oder ähnliche Programmiersprachen, und in maschinenausführbare Anweisungen übersetzt werden. In einigen Fällen kann der computerausführbare Code in der Form einer höheren Programmiersprache oder in einer vor-übersetzten Form vorliegen, und in Verbindung mit einem Interpreter verwendet werden, der die maschinenausführbaren Anweisungen generiert.

Der computerausführbare Code kann vollständig auf dem Rechner eines Benutzers, teilweise auf dem Rechner des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Rechner des Benutzers und teilweise auf einem entfernt angeordneten Rechner oder vollständig auf dem entfernt angeordneten Rechner oder Server ausgeführt werden. In letzterem Fall kann der entfernt angeordnete Rechner mit dem Rechner des Benutzers durch eine beliebige Art von Netzwerk verbunden sein, einschließlich einem lokalen Netzwerk (LAN) oder einem Weitverkehrsnetz (WAN), oder die Verbindung kann mit einem externen Rechner hergestellt werden (zum Beispiel über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters).

Die Computerprogrammanweisungen können auf einem Prozessor oder auf mehreren Prozessoren ausgeführt werden. Im Falle mehrerer Prozessoren können diese auf mehre unterschiedliche Entitäten (z.B. Clients, Servern) verteilt sein. Jeder Prozessor könnte einen für die jeweilige Entität vorgesehenen Teil der Instruktionen ausführen. Wenn also von einem System oder Verfahren die Rede ist, das mehrere Entitäten umfasst, so verstehen sich die Computerprogrammanweisungen so, dass diese so angepasst sind, um durch einen der jeweiligen Entität zugeordneten oder zugehörigen Prozessor ausgeführt zu werden.

Aspekte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Flussdiagramm-Darstellungen und/oder Blockschaltbilder von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computer- programm-produkten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Block oder Teile der Blöcke der Flussdiagramme, Darstellungen und/oder der Blockschaltbilder durch Computerprogrammanweisungen, gegebenenfalls in Form eines computerausführbaren Codes, ausgeführt werden können. Es wird weiter darauf hingewiesen, dass Kombinationen von Blöcken in verschiedenen Flussdiagrammen, Darstellungen und/oder Blockschaltbildern kombiniert werden können, wenn sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Universalrechners, Spezialrechners oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Vorrichtung zu erzeugen, so dass die über den Prozessor des Computers oder der anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführten Anweisungen Mittel zur Ausführung der in dem Block oder den Blöcken der Flussdiagramme und/oder der Blockschaltbilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen.

Diese Computerprogrammanweisungen können auch auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, die einen Computer oder andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtungen oder andere Vorrichtungen steuern können, dass sie auf eine bestimmte Art funktionieren, so dass die auf dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen ein Herstellungserzeugnis hervorrufen, einschließlich Anweisungen, welche die/den in dem Block oder den Blöcken der Flussdiagramme und/oder der Blockschaltbilder festgelegte/n Funk- tion/Schritt umsetzen.

Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer, anderen programmierbaren Datenverarbeitungs-Vorrichtungen oder anderen Vorrichtungen gespeichert werden, um die Ausführung einer Reihe von Prozessschritten auf dem Computer, anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtungen oder anderen Vorrichtungen zu verursachen, um einen auf einem Computer ausgeführten Prozess zu erzeugen, so dass die auf dem Computer oder den anderen programmierbaren Vorrichtungen ausgeführten Anweisungen Verfahren zur Umsetzung der in dem Block oder den Blöcken der Flussdiagramme und/oder der Blockschaltbilder festgelegten Funktionen/Schritte erzeugen.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

Figur 1 ein mit einer Ultraschallmesseinheit ausgestattetes Kraftfahrzeug,

Figur 2A einen Sende- und Empfangsvorgang auf einem ersten Kanal einer Ultraschallmesseinheit,

Figur 2B einen Sendevorgang auf einem zweiten Kanal und einen Empfangsvorgang auf einem ersten und einem zweiten Kanal einer Ultraschallmesseinheit,

Figur 3 ein Blockdiagramm von Komponenten einer Ultraschallmesseinheit,

Figur 4 ein Blockdiagramm von Komponenten einer Ultraschallmesseinheit,

Figur 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer Ultraschallmesseinheit,

Figur 6 ein Zeitdiagramm einer an einem Ultraschallwandler auf einem Kanal gemessenen Ultraschallamplitude, und

Figur 7 eine Darstellung einer zeitlichen Aufteilung eines Messzyklus. Insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik kommen immer häufiger Ultraschallmesssysteme zum Einsatz, um Hindernisse zu detektieren und deren Entfernung zu messen. Fig. 2A und 2B zeigen beispielhaft das abwechselnde Senden von Ultraschallsignalen 210, 220 auf verschiedenen Kanälen und das Empfangen von Echos 212, 214, 222 der gesendeten Ultraschallsignale 210, 220. Dazu könnte die in Figur 3 dargestellte Ultraschallmesseinheit 300 oder die in Figur 4 dargestellte Ultraschallmesseinheit 400 eingesetzt werden. Eine Ultraschallmesseinheit 300, 400 könnte das in Figur 5 dargestellte Verfahren 500 zum Betrieb einer Ultraschallmesseinheit implementieren, um Objekte 202, 204 in der Nähe z.B. eines Kraftfahrzeugs 100, 200 zu detektieren. Dazu können Ultraschallsignale 210, 220 in die Richtung der Objekte 202, 204 gesendet werden, deren Echos 212, 214, 222 empfangen und anhand des Zeitpunkts und des Kanals des Empfangs ausgewertet werden.

In Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 100, beispielsweise ein Bodenkraftfahrzeug wie etwa ein Personenkraftwagen (PKW), ein Gütertransportwagen (Kleintransporter, LKW) oder eine Landmaschine gezeigt. Im nichtbeschränkenden Beispiel der Fig. 1 weist das Kraftfahrzeug 100 eine elektronische Steuereinheit 102 auf, die die Kontrolleinheit und die Auswerteeinheit einer Ultraschallmesseinheit als Funktionen implementieren könnte. Zur Darstellung dieser Funktionen könnte die Steuereinheit 102 beispielsweise einen spezialisierten Chip aufweisen, der fest einprogrammierte Programminstruktionen aufweist, die der Chip ausführt, um die Steuereinheit 102 zum Realisieren der Funktionen der Kontrolleinheit und der Auswerteeinheit zu veranlassen; oder könnte die Steuereinheit 102 beispielsweise einen generischen Prozessor aufweisen, der bei Initialisierung der Steuereinheit 102 Programminstruktionen aus einem Speicher lädt, die der Prozessor ausführt, um die Steuereinheit 102 zum Ausüben der Funktionen der Kontrolleinheit und der Auswerteeinheit zu veranlassen. Eine Stromquelle 110 (z.B. eine Batterie und / oder eine Lichtmaschine) des Kraftfahrzeugs 100 könnte elektrische Energie bereitstellen, um die mit der Steuereinheit 102 wie nachfolgend beschrieben verbundenen Komponenten nutzen zu können.

Das Kraftfahrzeug 100 weist mehrere Ultraschallwandler 130 auf, die über ein z.B. analoges oder digitales elektrisches Leitungssystem 112 mit einer Schnittstelle der Steuereinheit 102 verbunden sind. Über das Leitungssystem 112 könnte die Steuereinheit 102 die Funktion der Kontrolleinheit ausüben, um einen oder mehrere der Ultraschallwandler 130 zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen auf unterschiedlichen Kanälen anzusteuern. Von einem oder mehreren der Ultraschallwandler 130 empfangene Echos der gesendeten Ultraschallsignale könnten durch die Ultraschallwandler 130 in elektrische Signale umgewandelt werden und über das Leitungssystem 112 an die Steuereinheit 102 übertragen werden. Die Steuereinheit 102 könnte die Funktion der Auswerteeinheit ausüben, um die den empfangenen Echos entsprechenden Signale zur Detektion zumindest eines die Echos verursachenden Objekts auszuwerten.

An die Schnittstelle der Steuereinheit 102 könnten weitere Komponenten des Kraftfahrzeugs

100 angeschlossen sein. Beispielsweise könnte ein Bussystem 114 (z.B. ein Controller Area Network, CAN) eine Lenksteuerung 104, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 106 (z.B. ein Touchscreen-Display) und eine Bremssteuerung 108 mit der Steuereinheit 102 verbinden. Die Steuereinheit 102 könnte dazu ausgebildet sein, für die Lenksteuerung 104, die Mensch- Maschine-Schnittstelle 106 und / oder die Bremssteuerung 108 bestimmte Signale in Abhängigkeit von einem von der Auswerteeinheit bereitgestellten Auswertungsergebnis der Ultraschallechos zu erzeugen und / oder anzupassen, und / oder die Funktion der Kontrolleinheit und / oder der Auswerteeinheit als Reaktion auf eine Benutzerinteraktion mit der Mensch- Maschine-Schnittstelle 106 zu steuern und / oder anzupassen. In einem weiteren Beispiel könnte ein z.B. analoges oder digitales elektrisches Leitungssystem 116, 118 einen Satz von Bedienelementen 124 und einen Satz von Ausgabeeinheiten 126 (z.B. Lautsprecher) mit der Steuereinheit 102 verbinden. Die Steuereinheit 102 könnte dazu ausgebildet sein, für die Ausgabeeinheiten 126 bestimmte Signale in Abhängigkeit von einem von der Auswerteeinheit bereitgestellten Auswertungsergebnis der Ultraschallechos zu erzeugen und / oder anzupassen, und / oder die Funktion der Kontrolleinheit und / oder der Auswerteeinheit als Reaktion auf eine Benutzerinteraktion mit den Bedienelementen 124 zu steuern und / oder anzupassen.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung von Momentaufnahmen eines Kraftfahrzeugs 200 mit einer Ultraschallmesseinheit zu verschiedenen Zeitpunkten des Sendens von Ultraschallsignalen 210, 220 und Empfangens von Echos 212, 214, 222 der gesendeten Ultraschallsignale. In Fig. 2A hat die Ultraschallmesseinheit einen Ultraschallwandler dazu veranlasst, ein erstes Ultraschallsignal 210 auf einem ersten Kanal, z.B. mit einer ersten Frequenz, zu senden. Im Erfassungsbereich, aus dem die Ultraschallmesseinheit über einen oder mehrere Ultraschallwandler Echos innerhalb der durch die Messempfindlichkeit und ggf. die Dauer eines Messzyklus festgelegten Grenzen Echos von Ultraschallsignalen empfangen kann, befinden sich zwei Hindernisse. Das Hindernis 204 hat eine größere Entfernung vom Kraftfahrzeug 200 als das Hindernis 202.

Zu dem in Fig. 2A dargestellten Zeitpunkt hat sich das erste Ultraschallsignal 210 bis zum näheren Hindernis 202 und zum ferneren Hindernis 204 ausgebreitet und ein vom näheren Hindernis 202 in Richtung des Kraftfahrzeugs 200 zurückgeworfenes erstes Echo 212 des ersten Ultraschallsignals 210 hat einen der Ultraschallwandler gerade erreicht. Somit kann die Auswerteeinheit zum Zeitpunkt der Fig. 2A das Hindernis 202 durch Auswertung eines dem ersten Echo 212 des ersten Ultraschallsignals 210 entsprechenden Signals detektieren. Vom Hindernis 204 hat wurde in Fig. 2A noch kein Ultraschallecho in Richtung des Kraftfahrzeugs 200 reflektiert.

Fig. 2B zeigt das Kraftfahrzeug 200 und die Hindernisse 202, 204 zu einem späteren Zeitpunkt. In Fig. 2B hat die Ultraschallmesseinheit denselben Ultraschallwandler dazu veranlasst, ein zweites Ultraschallsignal 220 auf einem zweiten Kanal, z.B. mit einer zweiten Frequenz, zu senden. Die beiden Hindernisse 202, 204 befinden sich immer noch im Erfassungs- bereich der Ultraschallmesseinheit und das Hindernis 204 hat immer noch eine größere Entfernung vom Kraftfahrzeug 200 als das Hindernis 202. Zu dem in Fig. 2B dargestellten Zeitpunkt wurde das zweite Ultraschallsignal 220 vom näheren Hindernis 202 reflektiert (Echo 222). Somit kann die Auswerteeinheit zum Zeitpunkt der Fig. 2B das Hindernis 202 durch Auswertung eines dem Echo 222 entsprechenden Signals detektieren.

In Fig. 2B wurde zwischenzeitlich auch das Ultraschallsignal 210 vom Hindernis 204 als zweites Echo 214 reflektiert. Somit kann die Auswerteeinheit zum in Fig. 2B dargestellten Zeitpunkt das Hindernis 204 durch Auswertung eines dem zweiten Echo 214 entsprechenden Signals detektieren. Dieses bezüglich eines einzelnen Ultraschallwandlers beschriebene Prinzip lässt sich entsprechend auch für mehrere Ultraschallwandler übertragen, wie sie schematisch in Figur 2A und 2B als Dreiecke gezeigt sind.

Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Ultraschallmesseinheit 300. Die Ultraschallmesseinheit 300 weist eine Kontrolleinheit 310 und eine Auswerteeinheit 320 auf. Die Kontrolleinheit 310 verfügt über einen Ausgang, über den die Kontrolleinheit 310 ein Signal 312 an einen oder mehrere Ultraschallwandler senden kann, das den oder die Ultraschallwandler jeweilig zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen auf unterschiedlichen Kanälen veranlasst. Die Kontrolleinheit 310 kann über eine Schnittstelle zum Anbinden an eine Signalleitung 311 verfügen, über die die Kontrolleinheit 310 Signale (z.B. Signale zum Steuern und / oder Konfigurieren von Funktionen der Kontrolleinheit 310, Signale zum Übertragen von Ausgaben der Kontrolleinheit 310 wie z.B. Statusinformationen, usw. ) mit anderen Einheiten austauschen kann. Die Kontrolleinheit 310 kann auch über eine Schnittstelle zum Anbinden an eine Signalleitung 313 verfügen, über die die Kontrolleinheit 310 Signale (z.B. Zeitsynchronisierungssignale, Triggersignale oder andere Steuersignale) mit der Auswerteeinheit 320 austauschen kann. Die Auswerteeinheit 320 verfügt über einen Eingang, über den die Auswerteeinheit 320 ein Signal 314 von einem oder mehreren Ultraschallwandlern empfangen kann, das einem von dem oder den Ultraschallwandlern empfangenen Ultraschallsignal (z.B. einem Echo der Ultraschallsignale) entspricht. Die Auswerteeinheit 320 kann ferner über eine Schnittstelle zum Anbinden an eine Signalleitung 316 verfügen, über die die Auswerteeinheit 320 Signale (z.B. Signale zum Steuern und / oder Konfigurieren von Funktionen der Auswerteeinheit 320, Signale zum Übertragen von Ausgaben der Auswerteeinheit 320 wie z.B. Statusinformationen und / oder Informationen über mittels der empfangenen Signale detektierten Hindernisse wie etwa einer Entfernung eines sich dem sendenden Ultraschallwandler am nächsten befindlichen Hindernisses, usw. ) mit anderen Einheiten austauschen kann. Die Auswerteeinheit 320 kann auch über eine Schnittstelle zum Anbinden an die Signalleitung 313 verfügen, über die die Auswerteeinheit 320 Signale (z.B. Zeitsynchronisierungssignale, Triggersignale oder andere Steuersignale) mit der Kontrolleinheit 310 austauschen kann. Figur 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ultraschallmesseinheit 400. Die Ultraschallmesseinheit 400 weist eine Kontrolleinheit 410, eine Auswerteeinheit 420 sowie einen oder mehrere Ultraschallwandler 415 auf, wie sie z.B. in den Figuren 2A und 2B zum Einsatz kommen. Die Kontrolleinheit 410 verfügt über einen Ausgang, über den die Kontrolleinheit 410 ein Signal 412 an einen oder mehrere der Ultraschallwandler 415 senden kann, das den oder die Ultraschallwandler 415 zum jeweilig abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen auf unterschiedlichen Kanälen veranlasst. Die Ausgestaltung der Kontrolleinheit 410 und der Auswerteeinheit 420 einschließlich Signalleitung 411, Schnittstelle 413 und Signalleitung 416 kann der Figur 3 entsprechen (dort Bezugszeichen 310, 320, 311, 313 und 316).

Die Auswerteeinheit 420 verfügt über einen Eingang, über den die Auswerteeinheit 420 ein Signal 414 von einem oder mehreren der Ultraschallwandler 415 empfangen kann, das einem von dem Ultraschallwandler 415 empfangenen Ultraschallsignal (z.B. einem Echo der Ultraschallsignale) entspricht. Der eine oder die mehreren Ultraschallwandler 415 kann eine Schnittstelle zum Empfangen eines Signals 412 von der Kontrolleinheit 410 und zum Senden eines Signals 414 an die Auswerteeinheit 420 aufweisen, eine Transmittervorrichtung zum Erzeugen von Ultraschallsignalen in Abhängigkeit von dem empfangenen Signal 412 sowie z.B. eine Empfängervorrichtung zum Verstärken empfangener Ultraschallsignale und Erzeugen des Signals 414 in Abhängigkeit von den empfangenen Ultraschallsignalen.

Die Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Schritten eines Verfahrens 500, wie es von einer hierin offenbarten Ultraschallmesseinheit implementiert werden kann. Das Verfahren 500 sieht vor, dass die Ultraschallmesseinheit mittels ihrer Kontrolleinheit einen oder mehrere Ultraschallwandler ansteuert 502, um jeweils auf unterschiedlichen Kanälen abwechselnd Ultraschallsignale zu senden. Das Verfahren 500 weist ferner einen Schritt 504 auf, in dem die Auswerteeinheit der Ultraschallmesseinheit Signale, die aus den auf den unterschiedlichen Kanälen abwechselnd gesendeten Ultraschallsignalen resultierenden Echos resultieren, auswertet, um zumindest ein die Echos verursachendes Objekt zu detektieren. Eine erfolgreiche Ausführung von Schritt 504 setzt voraus, dass Schritt 502 mindestens einmal zuvor ausgeführt wurde, um potenzielle Echos zu erzeugen, die von der Auswerteeinheit ausgewertet werden können. Abgesehen davon können die Schritte 502, 504 in beliebiger Reihenfolge ausgeführt, wiederholt und / oder zeitlich parallelisiert werden.

Figur 6 zeigt ein Diagramm eines beispielhaften zeitlichen Verlaufs der von einem Ultraschallwandler am Beginn eines Sende- und Empfangszeitraums auf einem einzelnen Kanal gemessenen Signalamplitude. Die im Zusammenhang mit Figur 6 genannten Zeit- und Dauerwerte dienen nur der Veranschaulichung und sind keinesfalls als Festlegungen zur Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Der Sende- und Empfangszeitraum beginnt mit einer Anregung der Schwingungseinheit (z.B. der Membran) des Ultraschallwandlers zum Senden eines Ultraschallsignals zum Zeitpunkt t = 0. Das von der Kontrolleinheit der Ultraschallmesseinheit ausgegebene Anregungssignal, das ab t = 0 die Erregereinheit (z.B. das Piezoelement) des Ultraschallwandlers zum Anregen der Schwingungseinheit veranlasst, wird nach Verstreichen einer vorgegebenen Anregungsdauer 602 (z.B. 250 ns) beendet. Nach Beendigung des Anregungssignals schwingt die Schwingungseinheit für eine Ausschwingdauer 604 mit bekanntem Nennwert (z.B. 1 ms) weiter, bis die gemessene Amplitude unter ein bekanntes cider laufend aktualisiertes Rauschniveau fällt. Die Summe der Anregungsdauer 602 und der Ausschwingdauer 604 bildet den Sendezeitraum 606 für den gegebenen Kanal (z.B. 1,25 ms). An den Sendezeitraum 606 schließt sich ein Empfangszeitraum 610 an, dessen Dauer (z.B. 30 ms) groß gegenüber der Dauer des Sendezeitraums ist und dessen Ende daher in der Figur 6 nicht dargestellt ist. Im Empfangszeitraum 610 sind auf keinem der von der Ultraschallmesseinheit implementierten Kanäle Sendevorgänge vorgesehen. Der Sendezeitraum 606 und der Empfangszeitraum 610 werden zusammengenommen als Sende- und Empfangszeitraum bezeichnet.

Zu einem Zeitpunkt (dargestellt als Laufzeit 608 ab t = 0) nach Beendigung des Sendezeitraums 606 trifft ein erstes Echo des im Sendezeitraum 606 gesendeten Ultraschallsignals am Ultraschallwandler ein. Es verursacht einen Amplitudenanstieg, den die Auswerteeinheit der Ultraschallmesseinheit z.B. durch Vergleich mit einem vorgegebenen, ein maximal anzunehmendes Rauschniveau repräsentierenden Schwellenwert detektiert. Aus der Laufzeit At 608 und der Schallgeschwindigkeit c kann die Auswerteeinheit die Entfernung d = c t!2 des Hindernisses bestimmen, das das nach der Laufzeit 608 empfangene Echo hervorgerufen hat.

Die Figur 7 zeigt einen Zeitstrahl, auf dem verschiedene Zeitabschnitte eines Messzyklus 700 markiert sind. Der Messzyklus 700 teilt sich auf in einen ersten Sende- und Empfangszeitraum 710 und einen zweiten Sende- und Empfangszeitraum 720. Im Beispiel der Fig. 7, jedoch ohne Beschränkung der Allgemeinheit, sind der erste Sende- und Empfangszeitraum 710 und der zweite Sende- und Empfangszeitraum 720 gleich lang. Der erste Sende- und Empfangszeitraum 710 teilt sich auf in einen ersten Sendezeitraum 712 und einen ersten Empfangszeitraum 714; der zweite Sende- und Empfangszeitraum 720 teilt sich auf in einen zweiten Sendezeitraum 722 und einen zweiten Empfangszeitraum 724. Im Beispiel der Fig. 7, jedoch ohne Beschränkung der Allgemeinheit, sind der erste Sendezeitraum 712 und der zweite Sendezeitraum 722 gleich lang und sind der erste Empfangszeitraum 714 und der zweite Empfangszeitraum 724 gleich lang. In einem weiteren, nicht beschränkenden Beispiel hat der Messzyklus 700 eine Dauer von 50 ms, der sich aufteilt in einen ersten Sendezeitraum von 1,4 ms, einen ersten Empfangszeitraum von 23,6 ms, einen zweiten Sendezeitraum von 1,4 ms und einen zweiten Empfangszeitraum von 23,6 ms.

Der Messzyklus 700 kann mit denselben oder anderen Dauern der einzelnen Sendezeiträume und Empfangszeiträume wiederholt werden. Die den Messzyklus 700 implementierende Ultraschallmesseinheit ist dazu konfiguriert, den Ultraschallwandler zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen auf unterschiedlichen Kanälen anzusteuern. In dem in Figur 7 gezeigten Beispiel steuert die Ultraschallmesseinheit mittels ihrer Kontrolleinheit den Ultraschallwandler während des ersten Sendezeitraums 712 zum Senden eines ersten Ultraschallsignals auf einem ersten Kanal und während des zweiten Sendezeitraums 722 zum Senden eines zweiten Ultraschallsignals auf einem zweiten Kanal an.

Analog zur Beschreibung der Figur 6 kann im ersten Empfangszeitraum 714 die Auswerteeinheit der Ultraschallmesseinheit auf dem ersten Kanal Signale auswerten, die von einem Ultraschallwandler empfangenen Echos des während des ersten Sendezeitraums 712 gesendeten ersten Ultraschallsignals entsprechen, um ein oder mehrere die Echos verursachende Objekte in einem Nahbereich zu detektieren. Optional wertet die Auswerteeinheit während des ersten Empfangszeitraums 714 zusätzlich Signale aus, die von einem Ultraschallwandler empfangenen Echos eines während des zweiten Sendezeitraums 722 eines früheren Messzyklus 700 auf dem zweiten Kanal gesendeten zweiten Ultraschallsignals entsprechen, um ein oder mehrere weitere die Echos verursachende Objekte in einem ersten Fernbereich zu detektieren. Ebenfalls optional wertet die Auswerteeinheit während des ersten Empfangszeitraums 714 zusätzlich Signale aus, die von einem Ultraschallwandler empfangenen Echos eines während des ersten Sendezeitraums 712 eines früheren Messzyklus 700 auf dem ersten Kanal gesendeten ersten Ultraschallsignals entsprechen, um ein oder mehrere weitere die Echos verursachende Objekte in einem zweiten Fernbereich zu detektieren, der von dem sendenden Ultraschallwandler weiter entfernt ist als der erste Fernbereich. Die Auswerteeinheit kann auf demselben Kanal eintreffende Echos aus einem früheren Messzyklus 700 bei bekanntem Zeitverlauf der Maximalamplitude von Ultraschallechos anhand ihrer Maximalamplitude von auf demselben Kanal eintreffenden Echos von im aktuellen Messzyklus 700 gesendeten Ultraschallsignalen unterscheiden.

Im zweiten Empfangszeitraum 724 wertet die Auswerteeinheit der Ultraschallmesseinheit auf dem zweiten Kanal Signale aus, die von einem Ultraschallwandler empfangenen Echos des während des zweiten Sendezeitraums 722 gesendeten zweiten Ultraschallsignals entsprechen, um ein oder mehrere die Echos verursachende Objekte in einem weiteren Nahbereich zu detektieren. Zusätzlich wertet die Auswerteeinheit während des zweiten Empfangszeitraums 724 Signale aus, die von einem Ultraschallwandler empfangenen Echos eines während des ersten Sendezeitraums 712 des aktuellen Messzyklus 700 auf dem ersten Kanal gesendeten ersten Ultraschallsignals entsprechen, um ein oder mehrere weitere die Echos verursachende Objekte in einem weiteren ersten Fernbereich zu detektieren. Optional wertet die Auswerteeinheit während des zweiten Empfangszeitraums 724 zusätzlich Signale aus, die von einem Ultraschallwandler empfangenen Echos eines während des zweiten Sendezeitraums 722 eines früheren Messzyklus 700 auf dem zweiten Kanal gesendeten zweiten Ultraschallsignals entsprechen, um ein oder mehrere weitere die Echos verursachende Objekte aus einem weiteren zweiten Fernbereich zu detektieren. Nach Beendigung des zweiten Empfangszeitraums 724 kann sich ein neuer Messzyklus 700 mit einem weiteren ersten Sendezeitraum 712 anschließen. Es sei angemerkt, dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können, solange die Kombination zweier bestimmter Ausführungsformen nicht aus technischen Gründen ausgeschlossen ist.

B e z u g s z e i c h e n l i s t e

100 Kraftfahrzeug

102 Steuereinheit

104 Lenksteuerung

106 Mensch-Maschine-Schnittstelle

108 Bremssteuerung

110 Stromquelle

112 Leitungssystem

114 Bussystem

116 Leitungssystem

118 Leitungssystem

124 Bedienelement

126 Ausgabeeinheit

130 Ultraschallwandler

200 Kraftfahrzeug

202 Hindernis

204 Hindernis

210 erstes Ultraschallsignal

212 erstes Echo des ersten Ultraschallsignals

214 zweites Echo des ersten Ultraschallsignals

220 zweites Ultraschallsignal

222 Echo des zweiten Ultraschallsignals

300 Ultraschallmesseinheit

310 Kontrolleinheit

311 Signalleitung

312 ausgehendes Signal

313 Signalleitung

314 eintreffendes Signal

316 Signalleitung

320 Auswerteeinheit

400 Ultraschallmesseinheit

410 Kontrolleinheit

411 Signalleitung

412 ausgehendes Signal

413 Signalleitung

414 eintreffendes Signal

415 Ultraschallwandler

416 Signalleitung

420 Auswerteeinheit 500 Verfahren zum Betrieb einer Ultraschallmesseinheit

502 Ansteuern zum Senden

504 Auswerten zum Detektieren

602 Anregungsdauer 604 Ausschwingdauer

606 Sendezeitraum

608 Laufzeit

610 Empfangszeitraum

700 Messzyklus 710 erster Sende- und Empfangszeitraum

712 erster Sendezeitraum

714 erster Empfangszeitraum

720 zweiter Sende- und Empfangszeitraum

722 zweiter Sendezeitraum 724 zweiter Empfangszeitraum

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Ultraschallmesseinheit (300, 400), insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug (100, 200), umfassend eine Kontrolleinheit (310, 410) und eine Auswerteeinheit (320, 420), wobei

- die Kontrolleinheit (310, 410) ausgebildet ist, einen Ultraschallwandler (130, 415) anzusteuern (502) zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen (210, 220) auf unterschiedlichen Kanälen,

- die Auswerteeinheit (320, 420) ausgebildet ist, aus den Ultraschallsignalen (210, 220) auf den Kanälen resultierende Echos (212, 214, 222) zur Detektion zumindest eines die Echos verursachenden Objekts (202, 204) auszuwerten (504).

2. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach Anspruch 1, wobei die Ansteuerung (502) und Auswertung (504) in einem Messzyklus (700) erfolgt, wobei der Messzyklus (700) zyklisch wiederholend durchgeführt wird.

3. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach Anspruch 2, wobei innerhalb des Messzyklus (700) die Ultraschallsignale zumindest ein erstes Ultraschallsignal (210) auf einem ersten Kanal und ein zweites Ultraschallsignal (220) auf einem zweiten Kanal umfassen.

4. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach Anspruch 3, wobei die Auswertung (504) zwischen dem Senden der beiden Ultraschallsignale (210, 220) zumindest auf dem ersten Kanal resultierende Echos (212) berücksichtigt und die Auswertung nach dem Senden des zweiten Ultraschallsignals (220) auf dem ersten und dem zweiten Kanal resultierende Echos (212, 214, 222) berücksichtigt.

5. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach Anspruch 3 oder 4, wobei eine maximale räumliche Messentfernung für die Ultraschallmesseinheit (300, 400) definiert ist, wobei die Länge des Messzyklus (700) so festgelegt ist, dass ein aus dem ersten Ultraschallsignal (210) resultierendes Echo (212, 214), welches durch ein in der maximalen Messentfernung befindliches Objekt (202, 204) hervorgerufen wird, innerhalb des Messzyklus (700) detektiert werden kann.

6. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach einem der vorigen Ansprüche 2 - 5, wobei die Auswerteeinheit (320, 420) ausgebildet ist, innerhalb des Messzyklus (700) aus den Ultraschallsignalen (210, 220) ständig auf allen Kanälen resultierende Echos (212, 214, 222) auszuwerten. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Auswerteeinheit (320, 420) ausgebildet ist, die Echos (212, 214, 222) von demselben Ultraschallwandler (130, 415) zu empfangen, von welchem die Ultraschallsignale (210, 220) gesendet wurden. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach einem der vorigen Ansprüche 2 - 7, wobei die unterschiedlichen Kanäle zumindest drei Kanäle umfassen, wobei innerhalb des Messzyklus (700) das Senden der aufeinanderfolgenden Ultraschallsignale (210, 220) mit unterschiedlichem zeitlichem Abstand erfolgt, wobei der unterschiedliche zeitliche Abstand für die zyklisch wiederholende Durchführung des Messzyklus (700) konstant ist. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach einem der vorigen Ansprüche 2 - 7, wobei bei der sich zyklisch wiederholenden Durchführung des Messzyklus (700) das Senden der aufeinanderfolgenden Ultraschallsignale (210, 220) zumindest für einen Teil der Messzyklen (700) mit unterschiedlichem zeitlichem Abstand erfolgt. Ultraschallmesseinheit (300, 400) nach einem der vorigen Ansprüche, ferner umfassend den Ultraschallwandler (415), wobei der Ultraschallwandler (415) ausgebildet ist, die aus den Ultraschallsignalen (210, 220) auf allen Kanälen resultierenden Echos (212, 214, 222) zu empfangen und an die Auswerteeinheit (320, 420) zu übermitteln. Verfahren (500) zum Betrieb einer Ultraschallmesseinheit (300, 400), insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug (100, 200), wobei die Ultraschallmesseinheit (300, 400) eine Kontrolleinheit (310, 410) und eine Auswerteeinheit (320, 420) umfasst, wobei das Verfahren (500) umfasst:

- Durch die Kontrolleinheit (310, 410), Ansteuern (502) eines Ultraschallwandlers (130, 415) zum abwechselnden Senden von Ultraschallsignalen (210, 220) auf unterschiedlichen Kanälen,

- Durch die Auswerteeinheit (320, 420), Auswerten (504) von aus den Ultraschallsignalen (210, 220) auf den Kanälen resultierende Echos (212, 214, 222) zur Detektion zumindest eines die Echos (212, 214, 222) verursachenden Objekts (202, 204). Computerprogrammprodukt, insbesondere ein computerlesbares Speichermedium, wobei das Computerprogrammprodukt computerausführbaren Code umfasst, wobei der Code von zumindest einem Prozessor einer Computervorrichtung (102) ausführbar ist, um die Computervorrichtung (102) zu veranlassen, das Verfahren (500) nach Anspruch 11 durchzuführen.