JP2019035755A - 周波数変調された励起信号の振幅の時間的プロファイルを適合させた動力車両のための超音波センサ装置を作動させるための方法 - Google Patents
周波数変調された励起信号の振幅の時間的プロファイルを適合させた動力車両のための超音波センサ装置を作動させるための方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019035755A JP2019035755A JP2018153609A JP2018153609A JP2019035755A JP 2019035755 A JP2019035755 A JP 2019035755A JP 2018153609 A JP2018153609 A JP 2018153609A JP 2018153609 A JP2018153609 A JP 2018153609A JP 2019035755 A JP2019035755 A JP 2019035755A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- excitation signal
- ultrasonic sensor
- signal
- ultrasonic
- frequency
- 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
-
- 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
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
-
- 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
- G01S7/523—Details of pulse systems
- G01S7/524—Transmitters
-
- 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
- G01S7/534—Details of non-pulse 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
- G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
- G01S15/06—Systems determining the position data of a target
- G01S15/08—Systems for measuring distance only
- G01S15/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
- G01S15/102—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics
- G01S15/104—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves using transmission of pulses having some particular characteristics wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
-
- 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
- G01S7/521—Constructional features
-
- 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
- G01S7/54—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 with receivers spaced apart
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
- B60W2420/54—Audio sensitive means, e.g. ultrasound
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
【課題】動力車両のための超音波センサ装置を作動させる方法に関する。【解決手段】周波数変調された第1励起信号を用いて第1超音波センサ4aの振動板は励起されて第1超音波信号を発し、周波数変調された第2励起信号を用いて第2超音波センサ4bの振動板は励起されて第2超音波信号を発し、第1超音波センサ4aの振動板と第2超音波センサ4bの振動板とは同じ共振周波数(fR)を有し、第1励起信号は、第1周波数範囲(fa)を含み、第2励起信号は、第1周波数範囲(fa)とは異なる第2周波数範囲(fb)を含み、第1励起信号の最大振幅(Am)の時間的プロファイル及び第2励起信号の最大振幅(Am)の時間的プロファイルは変えられる。【選択図】図1
Description
本発明は、動力車両のための超音波センサ装置を作動させる方法に関し、周波数変調された第1励起信号を使って第1超音波センサの振動板が励起されて第1超音波信号を発し、周波数変調された第2励起信号を使って第2超音波センサの振動板が励起されて第2超音波信号を発し、第1超音波センサの振動板と第2超音波センサの振動板とは同じ共振周波数を有する。また本発明は、超音波センサ装置及びドライバー支援システムに関する。最後に、本発明は動力車両に関する。
本ケースでは、動力車両のための超音波センサ装置に関心が向けられている。そのような超音波センサ装置は、例えば、動力車両の周囲のエリアにおける物体を捕捉するために使用されることができる。そのような超音波センサ装置は、通常、複数の超音波センサを備え、当該複数の超音波センサはそれぞれ物体までの距離を決定するために使用されることができる。超音波センサは、対応のトランスデューサ素子を使用して超音波信号を発することを目的として、機械的に振動するように励起される振動板を備える。その後、超音波センサによって発せられる超音波信号は、物体によって反射され、超音波センサの振動板に再び当たる。これは振動板を機械的に振動させるように励起させ、その機械的振動はトランスデューサ素子を用いて捕捉されることができ、センサ信号の形態で与えられることができる。
従来技術は、動力車両のバンパーに6つまでの超音波センサが配置された超音波センサ装置及びドライバー支援システムを開示している。超音波センサが相互に影響を及ぼすのを避けるために、個々の超音波センサを連続的に使用して測定が実行されることも知られている。超音波センサはそれぞれ超音波信号を同時に発しないので、超音波センサを用いた測定サイクルには比較的長い時間が必要である。そのような測定サイクルの時間を短縮するために、従来技術は、個々の超音波センサを使用して発せられた超音波信号をそれに応じて符号化することの実施を開示する。この点に関し、DE 10 2011 120 447 A1は、動力車両において超音波センサを動作させるための方法を記述する。この場合、超音波センサは送信信号を発し、送信信号の位相はそれが急激な位相変化を有するように変調される。したがって、送信信号のPSK変調が行われる。
従来技術はまた、超音波センサ又はそのトランスデューサ素子を励起するために使用される励起信号が周波数変調された信号であることを開示している。これに関して、DE 10 2013 211 846 A1は、車両の環境捕捉システムを作動させるための方法を記載している。この場合、送信及び受信ユニットは、周波数変調された信号を放射するために使用され、送信及び/又は受信ユニット及び/又は1つ以上の更なる送信及び/又は受信ユニットは、放射された周波数変調された信号のエコー信号を受信する。周波数変調された信号は、チャープ信号であってもよい。
本発明の目的は、複数の超音波センサを有する動力車両のための超音波センサ装置を用いて、より安全でより信頼性の高い方法で、動力車両の周囲のエリアがどのように捕捉されることができるかの解決を示すことである。
本発明によれば、この目的は、それぞれの独立請求項による特徴を有する方法によって、超音波センサ装置によって、ドライバー支援システムによって、及び動力車両によって、達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展に関する。
動力車両のための超音波センサ装置を作動させるための方法の一実施形態において、第1超音波センサの振動板は、好ましくは、周波数変調された第1励起信号を使用して第1超音波信号を発するように励起される。さらに、特に周波数変調された第2励起信号を用いて、第2超音波センサの振動板は励起されて第2超音波センサを放射する。この場合、特に、第1超音波センサの振動板と第2超音波センサの振動板とが同じ共振周波数を有するように設けられる。さらに、第1励起信号が第1周波数範囲を含み、第2励起信号が第1周波数範囲とは異なる第2周波数範囲を含むようにされることが好ましい。さらに、特に、第1励起信号の最大振幅の時間的プロファイルと、第2励起信号の最大振幅の時間的プロファイルとは変えられるようにされる。
本発明による方法は、動力車両のための超音波センサ装置を作動させるように使用される。この場合、第1超音波センサの振動板は、周波数変調された第1励起信号を用いて第1超音波信号を発するように励起され、第2超音波センサの振動板は、周波数変調された第2励起信号を用いて第2超音波信号を発するように励起され、第1超音波センサの振動板と第2超音波センサの振動板とは、同じ共振周波数を有する。この場合、第1励起信号は第1周波数範囲を含み、第2励起信号は第1周波数範囲とは異なる第2周波数範囲を含む。また、特に、第1励起信号の最大振幅の時間的プロファイル及び第2励起信号の最大振幅の時間的プロファイルが変更される。
その方法は、動力車両のための超音波センサ装置を作動させるように使用されることが意図されている。超音波センサ装置は、第1超音波センサと第2超音波センサとを備える。この場合、特に、第1超音波センサと第2超音波センサとが構造的に同一であるようにされる。超音波センサ装置が複数の超音波センサを備えるようにされてもよい。超音波センサ装置は、動力車両の周りのエリアにおいて物体又は障害物を捕捉するように使用されることができる。この目的のために、複数の超音波センサの各々を用いて超音波信号が発せられることができる。本ケースにおいて、第1超音波信号は第1超音波センサを用いて発せられ、第2超音波信号は第2超音波センサを用いて発せられる。この目的のために、それぞれの超音波センサの振動板は、対応するトランスデューサ素子、例えば圧電素子、を用いて機械的に振動するように励起される。この目的のために、時間的に可変な電圧の形の励起信号がそれぞれのトランスデューサ素子に適用されることができる。次いで、それぞれ発せられた超音波信号は、動力車両の周囲のエリアにおいて物体で反射され、超音波センサの振動板に再び当たる。その結果、超音波センサの振動板が励起され、機械的に振動する。振動板のこれらの機械的振動は、トランスデューサ素子を用いて捕捉されることができ、特に時間的に可変な電圧として提供されるセンサ信号又は生信号の形態で出力されることができる。
本発明の重要な態様によれば、第1周波数範囲の第1励起信号を用いて第1超音波センサの振動板が励起され、第2周波数範囲の第2励起信号を用いて第2超音波センサの振動板が励起されるようにされている。この場合、それぞれの励起信号は周波数変調信号として提供される。これは、各励起信号の周波数が時間に基づいて変化することを意味する。また、第1励起信号の第1周波数範囲が第2励起信号の第2周波数範囲と異なるようにされる。これは、特に、第1周波数範囲と第2周波数範囲とがオーバーラップしないことを意味する。既に説明したように、それらの超音波センサは構造的に同一である。これは、第1超音波センサの振動板と第2超音波センサの振動板とが構造的に同一であることも意味する。それらの振動板は、製造公差を考慮して同じ共振周波数を有する。第1超音波センサの振動板が第1周波数範囲で励起され、第2超音波センサの振動板が第2周波数範囲で励起されることの結果として、その後の受信の間、第1超音波信号及び第2超音波信号はお互いに区別されることができる。したがって、特に、異なる超音波センサであって、当該異なる超音波センサの振動板が異なる共振周波数を有するような異なる超音波センサを使用する必要はない。したがって、第1超音波センサからの及び第2超音波センサからの信号は、簡単でコスト効率の良い方法で互いに区別されることができる。これは、特に、第1超音波センサ及び第2超音波センサが動力車両のバンパーに互いに横に配置されることが意図され、したがって相互に影響を及ぼしうる場合に、適している。
本発明はまた、第1超音波信号及び第2超音波信号を発する場合に、周波数範囲においてオーバーラップが生じることができるという知見にも基づいている。既に説明したように、2つの周波数変調された励起信号の周波数範囲は異なる。しかしながら、これらの励起信号は、徐々に立ち上がり及び立ち下がるエッジを有し、その結果、その周波数範囲において発せられた超音波信号の帯域幅は、それらの実際の周波数範囲を超えて広げられる。これは、超音波信号が周波数範囲において重畳され、したがって影響を受ける結果をもたらしうる。本ケースでは、これは、励起信号のそれぞれの最大振幅の時間的プロファイルを変えることによって防止される。この場合、最大振幅は、それぞれの励起信号によって最大で想定されることができる振幅を表す。それぞれの励起信号は時間的に可変の信号である。したがって、最大振幅は、それぞれの励起信号の包絡線又は包絡線曲線を表すことができる。この場合、特に、その周波数範囲において第1超音波信号と第2超音波信号との間の可能な最小のオーバーラップが存在するように、励起信号の最大振幅が放射中に影響を受けるようにされる。さらに、特に、第1周波数範囲及び第2周波数範囲は互いにより適合又はシフトされる必要はなく、それによって送信エネルギーを低減する。さらに、それぞれの周波数範囲を狭くする必要はなく、それによって実現可能な分解能を低下させる。したがって、超音波センサ装置の効率的且つ信頼性の高い作動を全体的に可能にすることができる。
第1励起信号及び第2励起信号は、好ましくは、チャープとして提供される。既に説明したように、周波数は第1励起信号及び第2励起信号において時間に基づいて変化する。この場合、第1周波数範囲が共振周波数よりも低く、第2周波数範囲が共振周波数よりも高くなるようにされてもよい。共振周波数より低い第1励起信号は、正のチャープであってもよい。この場合、信号の周波数は時間に基づいて増加してもよい。共振周波数より高い第2励起信号は、時間に基づいて周波数が減少する負のチャープであってもよい。それらの励起信号は、励起信号の最大振幅の時間的プロファイルをそれに応じて適合させることによって、互いに明確に区別されることができる。
一実施形態によれば、第1励起信号及び第2励起信号はそれぞれ、上昇区分から、共振周波数に割り当てられる下降区分まで延び、第1励起信号の最大振幅及び第2励起信号の最大振幅は、下降区分において減少する。換言すれば、第1励起信号及び第2励起信号の最大振幅の時間的プロファイルは、それぞれの下降区分に適合させられることができる。最大振幅は、下降区分において所定の勾配又はエッジ急峻性を有することができる。励起信号の上昇区分は励起信号の開始周波数に割り当てられることができ、下降区分は励起信号の終了周波数に割り当てられることができる。励起信号のこのそれぞれの下降区分は共振周波数に割り当てられ、したがって励起信号の可能な重畳範囲に割り当てられる。それぞれの励起信号は、この下降区分における最大振幅の時間的プロファイルを適合させることによって、共振周波数の領域において比較的平坦なエッジを有することを防止することができる。特に、エッジが純粋な周波数変調された励起信号と比較してより急勾配になるように、最大振幅が下降区分において適合されるようにされてもよい。従って、その周波数範囲において励起信号が重ならないようにすることができる。
別の実施形態では、第1励起信号の最大振幅及び第2励起信号の最大振幅が、上昇区分で低減される。最大振幅の時間的プロファイルはまた、上昇区分に適合させられることもできる。この上昇区分は、それぞれの励起信号の放射の開始時に存在する。この上昇区分は、共振周波数から最も離れた励起信号の周波数範囲を表す。したがって、ここでは、それぞれの超音波信号がその周波数範囲において広がることを防ぐことも可能である。
別の実施形態によれば、第1励起信号の最大振幅の時間的プロファイル及び第2励起信号の最大振幅の時間的プロファイルは、下降区分及び/又は上昇区分においてシグモイド関数を描く。そのようなシグモイド関数は、S字形プロファイルを有する。これは、上昇区分における最大振幅の時間的プロファイルが、最初にこのS関数に沿って増加され、励起信号の終わりで逆S関数に沿って減少されることを意味する。それぞれの励起信号の最大振幅は、一定値を有してもよいし、上昇区分と下降区分との間の線形関数に対応してもよい。原則、そのようなプロファイルは、対応する窓関数の助けを借りて有効にすることができる。例えば、この窓関数は、それぞれの励起信号の伝送時間の半分に重なる2つのシグモイド関数の組合せによってそれが形成されるように、設計されてもよい。原則、他の関数又は窓関数も使用されることができる。例は、ハニング窓(Hanning windows)、ブラックマン窓(Blackman windows)、テューキー窓(Tukey windows)などである。これは、特に、最大振幅の時間的プロファイルを容易且つ確実に適合させることを可能にする。
それは、第1超音波センサの振動板と第2超音波センサの振動板とが同時に励起される場合も有利である。これは、第1超音波信号及び第2超音波信号が同時に発せられることを意味する。第1超音波センサを用いて発せられる第1超音波信号は、動力車両の周囲のエリアにおいて物体で反射されることができる。次いで、第1超音波信号は、第1超音波センサを使用して再び受信されることができる。いわゆるクロス測定を行うことも可能であり、当該クロス測定において第2超音波センサを用いて第1超音波信号が受信される。同じやり方で、第2超音波センサを用いて発せられる第2超音波信号は、第2超音波センサを用いること及び第1超音波センサを用いることの両方で、受信されることができる。第1超音波信号と第2超音波信号とは、受信の間それらの異なる周波数帯域に基づいて区別されることができるので、第1超音波信号と第2超音波信号とは同時に発せられることができる。したがって、超音波センサ装置を用いて行われる測定サイクルは、例えば、より短時間内で行われることができる。これは、動力車両の周囲のエリアを確実に監視することを可能にする。
別の構成において、動力車両を周囲のエリアにおける物体によって反射された第1超音波信号及び/又は第2超音波信号は、第1励起信号及び/又は第2励起信号と相関する。既に説明したように、第1超音波センサを用いて第1の反射された超音波信号と第2の反射された超音波信号の両方が受信されることができる。受信された超音波信号が第1超音波信号又は第2超音波信号を表すかどうかを確認するために、受信された超音波信号は第1励起信号及び/又は第2励起信号と相関させられることができる。したがって、励起信号のうちの1つとの受信された超音波信号の対応が確認される。これは、第2超音波センサについても同様に行われることができる。したがって、例えば、受信された超音波信号がそれに応じてフィルタがかけられることは必要ではない。
別の実施形態では、周波数変調された第3の励起信号を用いて、第3の超音波センサの少なくとも1つの振動板がさらに励起されて第3の超音波信号を発する。換言すれば、その方法は、複数の超音波センサ又はチャネルに基本的に拡張されることができる。この場合、定められた周波数範囲が各超音波センサに割り当てられることができる。
動力車両のための発明による超音波センサ装置は、第1超音波センサと第2超音波センサとを備える。この場合、超音波センサ装置は、好ましくは、本発明による方法及びその後者の有利な構成を実行するように設計される。既に説明したように、超音波センサ装置は、複数の超音波センサを備えていてもよい。さらに、超音波センサ装置は、データを送信する目的で超音波センサに接続された電子制御装置を備えることができる。それぞれの励起信号は、この制御装置を用いて超音波センサ又はそれらのトランスデューサ素子に送信されることができる。さらに、受信の際に、それぞれの超音波センサを用いてセンサ信号又は生信号が制御装置に送信されることができる。
動力車両のための本発明によるドライバー支援システムは、本発明による超音波センサ装置を備える。原則的に、物体は、ドライバー支援システムの助けを借りて動力車両の周囲のエリアにおいて検出されることができる。動力車両と物体との間で衝突の脅威があることが検出された場合には、対応する警告がドライバーに対して出力されることができる。ドライバー支援システムが、動力車両と物体との間の相対位置に基づいて少なくとも半自律的な方法で動力車両を操縦するようにされることも可能である。ドライバー支援システムは、例えば、駐車支援システムの形態としうる。
本発明による動力車両は、本発明によるドライバー支援システムを備える。動力車両は、特に、乗用車の形態である。動力車両は商用車の形態とされてもよい。
したがって、本発明による方法に関して提示される好ましい実施形態及びそれらの利点は、本発明による超音波センサ装置、本発明によるドライバー支援システム及び本発明による動力車両に対して適用される。
本発明のさらなる特徴は、特許請求の範囲、図面、及び図面の説明から明らかになる。本説明における上述の特徴及び特徴の組み合わせ及び図面の説明における下述の及び/又は図面にのみ示された特徴及び特徴の組み合わせは、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ述べられる組み合わせにおいてのみだけではなく、他の組み合わせにおいても使われることが可能である。したがって、図面において明示的には示されておらず説明されていないが、説明された実施形態からの特徴の別個の組み合わせによって生成されることができる実施形態も、本発明によってカバーされ、開示されているとみなされるべきである。したがって、当初に述べられた独立請求項の特徴の全てを有さない実施形態及び特徴の組み合わせも、開示されているとみなされることができる。特に上述の実施形態の結果としての請求項の従属参照において提示される特徴の組合せに対して越えるか又は異なる実施形態及び特徴の組合せも、開示されたとみなすべきである。
本発明は、好ましい例示的実施形態に基づいて、添付の図面を参照して、より詳細に説明される:
図1は、超音波センサ装置を具備するドライバー支援システムを有する本発明の一実施形態による動力車両を示す。
図2は、従来技術によって超音波センサを励起して超音波信号を発するのに使用される励起信号の時間的プロファイルを示す。
図3は、従来技術による第1超音波信号の及び第2超音波信号の周波数スペクトルを示す。
図4は、本発明の一実施形態による超音波センサのための励起信号の時間的プロファイルを示す。
図5は、本発明の一実施形態による、第1超音波信号の及び第2超音波信号の周波数スペクトルを示す。
図面において、同一又は機能的に同一の要素には同じ参照符号が与えられている。
図1は、本発明の一実施形態による動力車両1の平面図を示す。本ケースにおいて、動力車両1は乗用車の形態である。動力車両1は、動力車両1の運転によってドライバーをアシストするために使用されるドライバー支援システム2を含む。特に、ドライバー支援システム2は、動力車両1を駐車スペースに駐車する際に及び/又は駐車スペースから車両を移動させる際にドライバーを助けるために使用されることができる駐車アシストシステムの形態としうる。
次に、ドライバー支援システム2は、超音波センサ装置3を備える。超音波センサ装置3は、少なくとも1つの第1超音波センサ4aと1つの第2超音波センサ4bとを有する。本例示的実施形態において、超音波センサ装置3は、合計で12個の超音波センサ4a、4bを備える。この場合、動力車両1の前方領域6には6個の超音波センサ4a、4bが配置され、動力車両1の後方領域7には6個の超音波センサ4a、4bが配置されている。本ケースにおいて、第1超音波センサ4aと第2超音波センサ4bとは交互に配置されている。超音波センサ4a、4bは、特に、動力車両1のバンパーに取り付けられることができる。この場合、超音波センサ4a、4bは、少なくともある領域において、バンパーの対応の凹部又は通路開口に配置されてもよい。超音波センサ4a、4bがバンパーの背後に隠されるように配置されるようにされてもよい。原則的には、超音波センサ4a、4bは、動力車両1のさらなるトリム部分に配置されることもできる。例えば、超音波センサ4a、4bは、動力車両1のドア上に配置されるか、又は動力車両1のドアの背後に隠されることができる。
それぞれの超音波センサ4a、4bは、動力車両1の周囲のエリア9において少なくとも1つの物体8を表すセンサ信号を提供するように使用されることができる。本ケースにおいて、周囲エリア9において物体8が概略的に示されている。センサ信号を決定するために、超音波センサ4a、4bの各々を用いて超音波信号が発っせられることができる。そして、物体8によって反射された超音波信号は、再び受信されることができる。そして、超音波センサ4a、4bと物体8との間の距離は、超音波信号の伝搬時間に基づいて決定されることができる。異なる超音波センサ4a、4bを用いて決定されるそれぞれの距離が考慮されるようにされてもよい。したがって、動力車両1と物体との間の相対的な位置は三辺測量によって決定されることができる。
超音波センサ装置3はまた、データを送信する目的のために超音波センサ4a、4bに接続された電子制御装置5を含む。本ケースにおいて、明確さのために、対応するデータ線は図示されていない。超音波センサ4a、4bからのセンサ信号は、このようにして制御装置5によって受信され且つ評価されることができる。その後、この情報は、ドライバー支援システム2によって使用されて、動力車両1のドライバーに出力を提供することができる。さらに、捕捉された物体8に基づいて動力車両1を少なくとも半自律的方法で操縦するために、ドライバー支援システム2は、操縦システム、ブレーキシステム及び/又は駆動モータに介入するように設けられてもよい。
制御装置5はまた、それぞれの超音波センサ4a、4bを励起するために使用される励起信号10aを提供するために使用される。図2は、例として、第1超音波センサ4aの第1励起信号10aを示す。この場合、横座標に時間tがとられ、縦座標に振幅Aがプロットされている。励起信号10aは、特に電圧の形で与えられ、第1超音波センサ4aのトランスデューサ素子に適用される。図2において、第1励起信号が周波数変調された信号、特にチャープであることが分かる。これは、励起信号10aの周波数fが時間tに基づいて変化することを意味する。本ケースにおいて、第1励起信号10aの周波数fは、時間tに基づいて線形に増大する。第1励起信号10aは、超音波センサ4a、4bの振動板の共振周波数fRよりも低い第1周波数範囲faを含む。第2超音波センサ4bは、第2励起信号を用いて励起される。第2励起信号10bは、共振周波数fRを上回る第2周波数範囲fbを含む。それらの振動板の共振周波数は、50kHzの領域内にあってもよい。第2励起信号において、同様に周波数fは線形に増大してもよい。したがって、それは第1励起信号10aと同様のプロファイルを有するが、より高い周波数を有していてもよい。また第2励起信号における時間tに基づいて周波数fが線形に低減するようになっていてもよい。
図2において分かるように、第1励起信号10aの最大振幅Amは一定値を有する。第1励起信号10aはまた、正弦関数プロファイルを有し、その周波数fは、時間tに基づいて線形に増大する。第1励起信号10a及び第2励起信号の時間的プロファイルは、以下の式に従って決定されることができる。
第1超音波センサ4aは、第1超音波信号を発するように使用される。このために、第1超音波センサ4aは、第1励起信号10aを用いて励起される。第2超音波センサ4bは、第2超音波信号を発するように使用される。このために、第2超音波センサ4bは、第2励起信号10bを用いて励起される。この点に関して、図3は、発せられた第1超音波信号の第1振幅スペクトル11aと、発せられた第2超音波信号の第2振幅スペクトル11bと、を示す。この場合、横座標に周波数fがプロットされ、縦座標に振幅Afがプロットされている。励起信号10aのエッジのために、振幅スペクトル11a、11bは、スペクトル範囲において超音波信号に関して重なる。本ケースにおいて、振幅スペクトル11a、11bのオーバーラップを表す領域12がマークされている。このオーバーラップのために、物体8によって反射された超音波信号が影響されうる。
これと比べて、図4は、本発明の一実施形態による第1励起信号10aの時間的プロファイルを示す。この場合、第1励起信号10aの最大振幅Amが時間tに基づいて適応されることが分かる。第1励起信号10aは、放射の開始に割り当てられる上昇区分13を有する。第1励起信号10aはまた、放射の終わりに割り当てられる下降区分14を有する。下降区分14は同様に振動板の共振周波数fRに割り当てられる。したがって、最大振幅Amの時間的プロファイルは、励起信号10aに適合される。第1励起信号10aの時間的プロファイルは、以下の式を使用して表されることができる。
本例において、第1励起信号10aの最大振幅Amは、上昇区分13において及び下降区分14においてシグモイド関数のプロファイルを有する。第2励起信号の最大振幅Amの時間的プロファイルは、同じプロファイルを有していてもよい。その結果、励起信号は、上昇区分13で及び特に下降区分14で、定められた勾配又はエッジを有する。これにより、周波数範囲において発信された及び受信された超音波信号の広がりを大幅に低減することが可能になる。特に、共振周波数の領域における振幅スペクトル11a、11bのオーバーラップを表す領域12は、かなり低減されることができる。これは、超音波信号の振幅スペクトル11a、11bを示す図5において分かる。この場合、最大振幅Amの時間的プロファイルが適合された励起信号10aを用いて超音波センサ4a、4bは励起された。
Claims (12)
- 動力車両(1)のための超音波センサ装置(3)を作動させる方法であって、周波数変調された第1励起信号(10a)を用いて第1超音波センサ(4a)の振動板は励起されて第1超音波信号を発し、周波数変調された第2励起信号を用いて第2超音波センサ(4b)の振動板は励起されて第2超音波信号を発し、前記第1超音波センサ(4a)の前記振動板と前記第2超音波センサ(4b)の前記振動板とは同じ共振周波数(fR)を有し、
前記第1励起信号(10a)は、第1周波数範囲(fa)を含み、前記第2励起信号は、前記第1周波数範囲(fa)とは異なる第2周波数範囲(fb)を含み、前記第1励起信号(10a)の最大振幅(Am)の時間的プロファイル及び前記第2励起信号の最大振幅(Am)の時間的プロファイルは変えられることを特徴とする方法。 - 前記第1励起信号(10a)及び前記第2励起信号はチャープとして提供されることを特徴する請求項1に記載の方法。
- 前記第1周波数範囲(fa)は前記共振周波数(fR)よりも低く、前記第2周波数範囲(fb)は前記共振周波数(fR)よりも高いことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第1励起信号(10a)及び前記第2励起信号(10b)は各々、上昇区分(13)から、共振周波数(fR)に割り当てられる下降区分(14)に延び、前記第1励起信号(10a)の前記最大振幅(Am)及び前記第2励起信号の前記最大振幅(Am)は前記下降区分(14)において低減されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1励起信号(10a)の前記最大振幅(Am)及び前記第2励起信号の前記最大振幅(Am)は前記上昇区分(13)において低減されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記第1励起信号(10a)の前記最大振幅(Am)の前記時間的プロファイル及び前記第2励起信号の前記最大振幅(Am)の前記時間的プロファイルは、前記下降区分(14)において及び/又は前記上昇区分(13)においてシグモイド関数を描くことを特徴とする請求項4又は5に記載の方法。
- 前記第1超音波センサ(4a)の前記振動板と前記第2超音波センサ(4b)の前記振動板とが同時に励起されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記動力車両(1)の周囲のエリア(9)における物体(8)によって反射された前記第1超音波信号及び/又は第2超音波信号は、前記第1励起信号(10a)及び/又は前記第2励起信号と相関することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 周波数変調された第3励起信号を用いて、第3超音波センサの少なくとも1つの振動板はさらに励起されて第3超音波信号を発することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 第1超音波センサ(4a)を有し、第2超音波センサ(4b)を有し、及び制御装置(5)を有する、動力車両(1)のための超音波センサ装置(3)であって、前記超音波センサ装置(3)は請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法を実行するように設けられている、超音波センサ装置(3)。
- 請求項10に記載の超音波センサ装置(3)を有する、動力車両(1)のためのドライバー支援システム(2)。
- 請求項11に記載のドライバー支援システム(2)を有する動力車両(1)。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017118883.5A DE102017118883A1 (de) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Anpassung eines zeitlichen Verlaufs einer Amplitude bei frequenzmodulierten Anregungssignalen |
DE102017118883.5 | 2017-08-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019035755A true JP2019035755A (ja) | 2019-03-07 |
Family
ID=63254543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018153609A Pending JP2019035755A (ja) | 2017-08-18 | 2018-08-17 | 周波数変調された励起信号の振幅の時間的プロファイルを適合させた動力車両のための超音波センサ装置を作動させるための方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10921445B2 (ja) |
EP (1) | EP3444633A1 (ja) |
JP (1) | JP2019035755A (ja) |
KR (1) | KR102546876B1 (ja) |
CN (1) | CN109407081A (ja) |
DE (1) | DE102017118883A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10921445B2 (en) * | 2017-08-18 | 2021-02-16 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Method for operating an ultrasonic sensor apparatus for a motor vehicle with adaptation of a temporal profile of an amplitude in frequency-modulated excitation signals |
WO2021075044A1 (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | 三菱電機株式会社 | 障害物検知装置 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018214730A1 (de) * | 2018-08-30 | 2020-03-05 | Ford Global Technologies, Llc | Aktive Einparkhilfe für ein Kraftfahrzeug |
CN114415161A (zh) * | 2020-10-28 | 2022-04-29 | 上海新微技术研发中心有限公司 | 基于反馈系统减小超声换能器余振和盲区的系统及方法 |
DE102022128997A1 (de) | 2022-11-02 | 2024-05-02 | Elmos Semiconductor Se | Angepasste Ansteuerung für Ultraschallwandler |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002045998A2 (en) * | 2000-12-05 | 2002-06-13 | Smartbumper, Inc. | Ultrasonic collision warning system and method for a vehicle |
JP2002202362A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Furuno Electric Co Ltd | 送信装置、送信方法および水中探知装置 |
DE10106142A1 (de) * | 2001-02-10 | 2002-08-14 | Valeo Schalter & Sensoren Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Ultraschall-Multisensor-Arrays |
JP2002243840A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-28 | Fujitsu Ltd | 超音波送受信装置およびそれを用いた物体検出装置 |
JP2009068881A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Furuno Electric Co Ltd | パルス信号の送受信装置および送受信方法 |
US20100182874A1 (en) * | 2007-06-28 | 2010-07-22 | Michael Frank | Method and device for detection of surroundings |
WO2016042697A1 (ja) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 障害物検出装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4406525C2 (de) * | 1994-02-28 | 1996-10-24 | Siemens Ag | Verfahren zur Bestimmung der Lage eines Objekts relativ zum Hintergrund mittels Ultraschall |
US7094204B2 (en) * | 2002-08-23 | 2006-08-22 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Coded excitation imaging for use with bipolar, unipolar and other waveforms |
DE102010027780A1 (de) * | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Ansteuern eines Ultraschallsensors und Ultraschallsensor |
DE102011120447B4 (de) | 2011-12-07 | 2021-09-09 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Fahrerassistenzeinrichtung und Kraftfahrzeug |
DE102013211846A1 (de) | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Umfelderfassungssystems eines Fahrzeugs |
KR102193234B1 (ko) * | 2013-11-25 | 2020-12-18 | 현대모비스 주식회사 | 차량용 초음파 센서의 감지 거리 증가 장치 및 그 동작 방법 |
DE102014105646A1 (de) * | 2014-04-22 | 2015-10-22 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zum Erkennen eines blockierten Zustands eines Ultraschallsensors eines Kraftfahrzeugs, Ultraschallsensorvorrichtung und Kraftfahrzeug |
KR20160015749A (ko) * | 2014-07-31 | 2016-02-15 | 현대자동차주식회사 | 시분할 방식의 초음파 센서 및 그 동작 방법 |
DE102015209878B3 (de) * | 2015-05-29 | 2016-02-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Objekten im Umfeld eines Fahrzeugs |
DE102017104145B4 (de) * | 2017-02-28 | 2019-11-28 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit unterschiedlicher Anregung einer Membran, Ultraschallsensorvorrichtung, Fahrerassistenzsystem sowie Kraftfahrzeug |
DE102017118883A1 (de) * | 2017-08-18 | 2019-02-21 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Ultraschallsensorvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Anpassung eines zeitlichen Verlaufs einer Amplitude bei frequenzmodulierten Anregungssignalen |
-
2017
- 2017-08-18 DE DE102017118883.5A patent/DE102017118883A1/de active Pending
-
2018
- 2018-08-14 EP EP18188809.0A patent/EP3444633A1/de active Pending
- 2018-08-16 KR KR1020180095454A patent/KR102546876B1/ko active IP Right Grant
- 2018-08-17 JP JP2018153609A patent/JP2019035755A/ja active Pending
- 2018-08-20 US US15/999,392 patent/US10921445B2/en active Active
- 2018-08-20 CN CN201810946571.2A patent/CN109407081A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002045998A2 (en) * | 2000-12-05 | 2002-06-13 | Smartbumper, Inc. | Ultrasonic collision warning system and method for a vehicle |
JP2002202362A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Furuno Electric Co Ltd | 送信装置、送信方法および水中探知装置 |
DE10106142A1 (de) * | 2001-02-10 | 2002-08-14 | Valeo Schalter & Sensoren Gmbh | Verfahren zum Betrieb eines Ultraschall-Multisensor-Arrays |
JP2002243840A (ja) * | 2001-02-15 | 2002-08-28 | Fujitsu Ltd | 超音波送受信装置およびそれを用いた物体検出装置 |
US20100182874A1 (en) * | 2007-06-28 | 2010-07-22 | Michael Frank | Method and device for detection of surroundings |
JP2009068881A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Furuno Electric Co Ltd | パルス信号の送受信装置および送受信方法 |
WO2016042697A1 (ja) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 障害物検出装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10921445B2 (en) * | 2017-08-18 | 2021-02-16 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Method for operating an ultrasonic sensor apparatus for a motor vehicle with adaptation of a temporal profile of an amplitude in frequency-modulated excitation signals |
WO2021075044A1 (ja) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | 三菱電機株式会社 | 障害物検知装置 |
JPWO2021075044A1 (ja) * | 2019-10-18 | 2021-11-04 | 三菱電機株式会社 | 障害物検知装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102017118883A1 (de) | 2019-02-21 |
CN109407081A (zh) | 2019-03-01 |
US20190056495A1 (en) | 2019-02-21 |
EP3444633A1 (de) | 2019-02-20 |
KR102546876B1 (ko) | 2023-06-22 |
KR20190019849A (ko) | 2019-02-27 |
US10921445B2 (en) | 2021-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019035755A (ja) | 周波数変調された励起信号の振幅の時間的プロファイルを適合させた動力車両のための超音波センサ装置を作動させるための方法 | |
US9702974B2 (en) | Method for operating an ultrasonic sensor of a driver assistance system in a motor vehicle, driver assistance system, and motor vehicle | |
JP6067870B2 (ja) | 自動車のレーダセンサを作動するための方法、ドライバー支援デバイス、及び自動車 | |
CN103703388B (zh) | 利用相关检测机动车的周围环境的装置和方法 | |
US20140355385A1 (en) | Object detecting apparatus | |
CN104459702A (zh) | 用于检测机动车的侧面环境的设备和方法 | |
JP2002522773A (ja) | 例えば自動車の駐車支援装置として、対象物を検出するための方法および装置 | |
US10502823B2 (en) | Method and device for detecting objects | |
US20210055397A1 (en) | Object detection device | |
JP6840241B2 (ja) | 超音波センサを動作させるための方法 | |
JP2018169366A (ja) | 物体検知装置、物体検知システム及び移動体 | |
US8059488B2 (en) | Method for operating an ultrasonic sensor, and corresponding ultrasonic sensor | |
US10518806B1 (en) | Ultrasonic locating | |
US20230336921A1 (en) | Ultrasonic generator, transducer, and object detector | |
US12019157B2 (en) | Method for operating a distance sensor of a vehicle in which a transmission signal is adapted in accordance with how an object is classified, computing device, and sensor device | |
WO2021024696A1 (ja) | 駆動装置および駆動方法 | |
JP7230619B2 (ja) | 物体検出装置 | |
CN110073241B (zh) | 用于运行超声传感器的方法 | |
KR20180039868A (ko) | 초음파 센싱 장치 및 제어 방법 | |
JP7147543B2 (ja) | 物体検知装置および物体検知方法 | |
EP4060378A1 (en) | Vehicle ultrasonic sensor control system and control method | |
US20220299616A1 (en) | Ultrasonic sensor system, method for operating ultrasonic sensors and motor vehicle | |
CN115598628A (zh) | 物体检测系统以及物体检测装置 | |
WO2020129450A1 (ja) | 物体検知装置 | |
KR20220129930A (ko) | 차량용 초음파 센서 제어 시스템 및 제어 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210310 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211112 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211224 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220715 |