WO2007057071A1 - Method for operating a sensor system, sensor system and sensor module - Google Patents

Method for operating a sensor system, sensor system and sensor module Download PDF

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WO2007057071A1
WO2007057071A1 PCT/EP2006/009256 EP2006009256W WO2007057071A1 WO 2007057071 A1 WO2007057071 A1 WO 2007057071A1 EP 2006009256 W EP2006009256 W EP 2006009256W WO 2007057071 A1 WO2007057071 A1 WO 2007057071A1
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master
bus system
sensor
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PCT/EP2006/009256
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Jürgen NIES
Thomas Schuler
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Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh
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    • H04L2012/40273Bus for use in transportation systems the transportation system being a vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a sensor system, in particular a motor vehicle, in which a plurality of sensor modules are connected to a common bus system, and wherein a sensor module as a master and the other sensor modules are each formed as a slave.
  • the invention further relates to a sensor module according to the preamble of patent claim 19 and to a sensor system according to the preamble of patent claim 26.
  • factory pre-addressing of the sensor modules usually takes place to ensure their distinctness within a target system into which the sensor modules are incorporated.
  • a conventional sensor module already during its production process or at the end of the production process by assigning a corresponding individual identifier so individualized that thereby an assignment of the sensor module is given to a space provided for this purpose in a motor vehicle.
  • a disadvantage of this method is the fact that in a subsequent installation of the sensor module in the motor vehicle, the sensor module must be installed exactly at the point in the motor vehicle that corresponds to the previously made individualization, creating a significant logistical effort.
  • each sensor module is connected via its own line with a central control unit or an evaluation unit. Due to this star-shaped topology, a considerable amount of cabling is required. Accordingly, it is an object of the present invention to improve a method of the type mentioned in that a sensor module of a sensor system in a simple manner an address corresponding to its installation position can be assigned, in particular without a previous individualization or coding of individual sensor modules is required.
  • This object is achieved in the method of the aforementioned type according to the invention in that the addressing of a specific sensor module in dependence on the signal propagation time of a distance measurement signal is performed, which is transmitted between the master and the specific sensor module via the bus system.
  • the addressing according to the invention as a function of a signal propagation time of signals transmitted between the master and a specific sensor module via the bus system allows a direct assignment of a predefinable address to a respective sensor module due to the equivalence of the signal propagation time and a distance between the master and the respective sensor module which is arranged at a certain distance from the master module designed as a sensor module.
  • sensor modules which are completely identical to one another and not previously individualized or coded can therefore be connected to any desired one Positions are for example installed in a motor vehicle and then still be addressed and controlled depending on their actual position. Their respective position is determined after installation or commissioning of the sensor system according to the invention or at other predeterminable times according to the invention by running time measurements of signals transmitted via the bus system, so that, for example, in the master or in a connected to the master controller finally all mounting locations of the sensor modules along the bus system and in particular relative to the master are known.
  • a specific sensor module in a measuring mode connects signal lines of the bus system to one another via corresponding connecting means of predeterminable impedance. at a suitable choice of the impedance results in a discontinuity in terms of the line characteristics of the signal lines of the bus system, so that reflections arise in the transmission of signals on these signal lines.
  • such reflections or the propagation time of reflected signals on the signal line sections between the master and the specific sensor module are used to determine the distance of the sensor module from the master transmitting the signals.
  • the connecting means are designed so that they cause an idle in the measuring mode of the line formed from the signal lines or a short circuit of the line.
  • the connecting means are advantageously designed as switches, preferably as semiconductor switches. Very advantageous is the use of a field effect transistor as a connection means.
  • a field effect transistor can directly connect the signal lines of the bus system to one another connect and thus realize a short circuit of the line formed therefrom.
  • An idling of a line formed from the signal lines of the bus system can be realized, for example, in that in the particular sensor module the signal lines or their connections to other sensor modules are interrupted by corresponding switches.
  • a further very advantageous variant of the method according to the invention is characterized in that the master transmits the distance measuring signal to the predetermined transmission time via the signal lines of the bus system, and that the master receives a distance measuring signal reflected at the impedance of the connecting means of the specific sensor module at a receiving time.
  • the impedance is preferably selected to be short-circuited or idle, or it may generally have a value significantly different from a characteristic impedance of the line formed from the signal lines of the bus system to achieve a sufficiently large reflection factor and hence easy detection of signals reflected at the impedance.
  • the signal propagation time of the distance measurement signal can advantageously be determined. Knowing the propagation velocity of electromagnetic waves
  • the line formed from the signal lines of the bus system can thus be advantageously determined the physical distance between the master and the specific sensor module along the bus system.
  • two existing signal lines of the bus system can be used as a transmission line for the transit time measurement according to the invention.
  • an existing signal line and a ground line or the like may be used.
  • the transit time measurement according to the invention can take place independently of a communication via the signal line (s) of the bus system.
  • a phase difference between the distance measurement signal emitted by the master and a distance measurement signal reflected at the impedance of the connection means of the specific sensor module and received by the master is evaluated by means of a phase locked loop (PLL).
  • PLL phase locked loop
  • phase-locked loop makes it possible by providing the phase difference between that of the Master emitted distance measurement signal and the reflected distance measurement signal, a particularly precise determination of the signal propagation time.
  • a control voltage of the phase-locked loop which is proportional to the phase difference is evaluated very particularly advantageously in order to determine the signal propagation delay.
  • the sensor modules of a random addressing mode are each assigned a provisional address in a particularly advantageous manner.
  • the introduction of a preliminary address for the sensor modules advantageously allows a targeted point-to-point communication between the master and the respective sensor modules and therefore can be used very particularly advantageous to put a particular sensor module in the measurement mode for determining the signal propagation time.
  • the random addressing mode can be introduced particularly advantageously by virtue of the fact that the master has a corresponding address Send command via the bus system. This command is received by all sensor modules, which are preferably limited in their initial state to a monitoring of the communication of the bus system, and then in the respective sensor modules, the random addressing mode-related steps can be processed.
  • a sensor module embodied as a slave signals its presence via the bus system during the random addressing mode after a randomly dependent waiting time.
  • the probability is increased that no collision of the presence messages of different slaves occurs.
  • the master If the presence message of a slave was successful, that is, if no collision occurred with the presence messages of other slaves, the master notifies the slave according to the invention a provisional address. From then on, the provisional address enables targeted point-to-point communication between the master and the slave.
  • the relevant slave no longer takes part in the random addressing mode, so that further slaves, to which no provisional address has yet been assigned, are still able to submit their presence messages after a corresponding randomly dependent waiting time, without this being the case already a provisional address exhibiting slave to be disturbed.
  • the slaves In the event of a collision of the presence messages of several slaves, for example, the slaves again determine a random-dependent waiting time before they in turn give a presence message to the bus system.
  • the provisional address assigned to a slave is used to set this to the measuring mode.
  • the master only places one sensor module designed as a slave into the measuring mode.
  • successively all sensor modules can be successively and individually placed in the measuring mode, so that the respective signal propagation time or distance of the respective sensor module to the master can be precisely determined.
  • a sensor module designed as a slave is assigned a final address depending on the distance.
  • the respective distance of the sensor module from the master corresponding final Addresses are introduced, whereby a particularly simple systematic control of the sensor modules is possible.
  • that sensor module may be assigned the lowest address which has the greatest distance to the master along the bus system, etc.
  • an address range may be selected for the provisional addresses which will not be used later during the assignment or use of the final addresses.
  • each sensor module may already be assigned its final address using its tentative address, but release to use the final addresses will only be signaled centrally by the master via the bus system when all sensor modules have received a unique final address.
  • a bus system for example, a CAN bus or a LIN bus can be used.
  • advantageously existing signal lines of the bus system used can be used for the transit time measurement according to the invention.
  • ground lines, supply voltage lines or specially provided additional lines (with) can be used.
  • the Connecting means according to the invention or further components for realizing the predeterminable impedance of the connecting means are to be interpreted respectively.
  • the bus system is designed as a linear bus system.
  • a particularly simple distance determination according to the invention is possible, since determined signal propagation times can be unambiguously assigned to corresponding distances.
  • the sensor module embodied as a master is not arranged at one end of the bus system, it may be advantageously provided that sensor modules arranged on either side of the master have distances with respect to the bus which differ from one another with respect to the bus system in order to distinguish or unambiguously determine the distance and the assignment of the Sensor modules to allow appropriate position.
  • the method according to the invention is preferably used with a bus system of linear topology
  • an application of the principle according to the invention to bus systems with ring topology or with other arrangements is also conceivable.
  • appropriate measures must be taken in each case to obtain clear signal transit times between a master and the other sensor modules, which, for example, by a special arrangement of the sensor modules along the bus system can be achieved.
  • the respectively required propagation time measurement can also be carried out with respect to two different sensor modules used as a reference point, which respectively emit the distance measuring signal according to the invention.
  • the respective sensor modules are in this case at least temporarily configured as a master.
  • each of the preferably identically designed sensor modules take over the role of the master.
  • a central control unit which, for example, evaluates the sensor data collected by the sensor modules of the sensor system according to the invention, this central control unit can also provide the functionality of the master.
  • the sensor module according to the invention very advantageously has connection means via which signal lines of the bus system can be connected to one another with a predeterminable impedance.
  • connection means via which signal lines of the bus system can be connected to one another with a predeterminable impedance.
  • a discontinuity in wave propagation on the signal lines of the bus system are generated, which allows the reflection of, for example, a distance measuring signal and thus an evaluation of signal propagation times.
  • the connecting means to a switch, in particular a semiconductor switch, which is preferably designed as a field effect transistor.
  • the functionality of the bus transceiver for connecting the sensor module to the bus system is integrated in an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • a simple implementation of the functionality of the bus transceiver in the ASIC is possible due to the relatively simple bus protocol, wherein, in addition, further advantages are given by the fact that other functionalities, for example also the functionality, are simultaneously included in the ASIC the connecting means can be integrated.
  • the connecting means can be integrated.
  • designed as a field effect transistor connection means can be directly "integrated into the ASIC so that the space required for the implementation of the principle of the invention components is minimized.
  • the sensor module according to the invention is particularly advantageously suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the sensor module has one or more ultrasonic sensors and / or radar sensors and / or optical and / or other sensors.
  • the advantages of the invention which are in a particularly simple position or distance-dependent addressing of the sensor modules, are optimally used.
  • completely identical, not previously individualized sensor modules can be installed in a bumper of a motor vehicle, and an addressing of the individual sensor modules, e.g. is dependent on the distance of the respective sensor module to a master or a control unit, can be done due to the inventive delay determination of the distance measurement signal.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a first embodiment of the sensor system according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of a plurality of sensor modules according to the invention and their connection to the signal lines of a bus system
  • FIG. 3 shows a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 4 shows a flowchart of a further embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 5 shows the time profile of a bus communication in a further embodiment of the method according to the invention.
  • Figure 6 is a simplified block diagram of a
  • Embodiment of the sensor module according to the invention Embodiment of the sensor module according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of a sensor system 100 according to the invention, as described, for example, in US Pat Applications from the automotive sector is used.
  • the sensor system 100 has a plurality of sensor modules 110a, 110b, 110c, 11Od, .., which are interconnected via a bus system 150.
  • the sensor modules 110a, 110b, 110c, 11d each have one or more ultrasonic sensors (not shown) and / or radar sensors and / or optical and / or other sensors.
  • the sensor module 110a is designed as a master, while the further sensor modules 110b, 110c, 11d, .. are each configured accordingly as a slave. Otherwise, the sensor modules 110a, 110b, 110c, 11Od, .. are formed completely identical.
  • step 210 of FIG. 3 signal propagation times of signals transmitted via the bus system 150 between the master 110a and each of the slaves 110b, 110c, 11dd, .. are determined, which are used to determine a distance of the respective slave 110b, 110c, 11dd,. from the master 110a.
  • the assignment 220 according to the invention of an address dependent on the distance to the master 110a enables a simple systematic addressing of the slaves 110b, 110c, HOd.
  • Distance determination 210 of the known from conventional sensor modules logistical effort to place certain sensor modules in certain mounting positions. Rather, during the operation of the sensor system 100 according to the invention, the distance of each sensor module HOb, HOc, HOd can be determined by the master HOa, whereby the knowledge of the topology of the bus system 150 to the corresponding mounting position of the respective sensor module HOb, HOc, HOd can be concluded. ...
  • provisional addresses Since there is usually no information about the actual installation position of the sensor modules HOb, HOc, HOd before the distance determination 210, the temporary use of provisional addresses according to step 200 from FIG. 3 is expedient.
  • the assignment of a provisional address to a sensor module 110b designed as a slave is explained in more detail below with reference to the flowchart in FIG.
  • the master 110a (FIG. 1) initiates the random addressing mode according to the invention by transmitting a corresponding command via the bus system 150 in step 201 of the flowchart depicted in FIG.
  • the slave 110b After receiving this command, the slave 110b generates a randomly dependent waiting time in step 202 according to the invention, after which it outputs a presence message via the bus system 150 in step 203 in order to indicate to the master 110a its presence in the sensor system 100.
  • step 204 the master 110a receives the presence notification of the slave 110b and assigns a provisional address to the slave 110b.
  • the slave 110b stores the provisional address assigned to it in the step 205 and hence does not continue to participate in the random addressing mode according to the invention.
  • the further slaves 110c, 11Od, .. are also enabled to output a presence message to the bus system 150 without being disturbed by the slave 11-o-initiated communication.
  • the master 110a (FIG. 1) successively activates the measuring mode of each slave 110b, 110c, 11Od,.
  • the master 110a establishes a point-to-point connection to the slave 110b, for example, using the respective provisional address of the relevant slave 110b, 110c, 11Od,. This situation is illustrated in the diagram shown in FIG. Additional slaves 110c, 11Od are not involved in the communication described below.
  • the master 110a first sends a command 211 to the slave 110b to activate its measurement mode. Subsequently, the slave 110b may send back a corresponding acknowledgment 211a to the master 110a. As an alternative to the confirmation 211a, the slave 110b can also simply assume its measuring mode for a predeterminable time.
  • the slave 110b connects the signal lines 150a, 150b of the bus system 150 (FIG. 1) supplied to it via connection means 111b correspondingly provided in the slave 110b, which in the present example is in the form of a switch which, for example, a field effect transistor is realized are formed.
  • connection means 111b correspondingly provided in the slave 110b, which in the present example is in the form of a switch which, for example, a field effect transistor is realized are formed.
  • a discontinuity arises in the line formed by the signal conductors 150a, 150b, which causes a reflection of signals propagating on the line causes.
  • the discontinuity has a reflection factor of approximately -1, ie a signal arriving on the slave 110b is reflected with a phase shift of 180 °.
  • slave 110b in which slave 110b reflects, and accordingly passes back as a reflected distance measurement signal A 'to master 110a, which receives this reflected distance measurement signal A' at time t3.
  • a physical distance 11 of the slave 110b from the master 110a along the bus system 150 can be determined with knowledge of the propagation speed of electromagnetic waves on the bus system or on the line formed by the signal lines 150a, 150b (FIG ,
  • the distance 12, 13, .. of the other slaves 110c, 10d, .. can also be determined by the master 110a.
  • the corresponding slaves 110c, 11Od, .. after taking the measuring mode in each case via their connection means 111c, llld from a required for the transit time measurement discontinuity of the line 150a, 150b.
  • the relevant slave as illustrated by way of example in FIG. 5 for the slave 110b, can be assigned a final address by way of the message 212, which depends on the previously determined distance 11 of the slave 110b from the master 110a. See also step 220 of the flowchart shown in Figure 3.
  • a phase difference between the distance measuring signal A emitted by the master 110a (FIG. 5) and the impedance of the connecting means 111b (FIG. 2) of the sensor module 110b in the measuring mode is reflected, and then by the master 110a received
  • Distance measurement signal A by means of a phase locked loop (PLL, phase locked loop) evaluated.
  • PLL phase locked loop
  • a control voltage of the phase-locked loop which is proportional to the phase difference can be evaluated particularly advantageously in order to determine the signal propagation time ⁇ T.
  • any phase jumps that may occur are to be taken into account in the reflection of the distance measurement signal A at the impedance realized by the connection means 111b.
  • a phase jump of the Distance measurement signal A of 180 ° occur in the subsequent evaluation of the reflected
  • FIG. 6 shows a simplified block diagram of a sensor module 110 according to the invention which has a bus transceiver 112 which enables a connection of the sensor module 110 to the bus system 150 and a corresponding communication via the bus system 150.
  • the functionality of the bus transceiver 112 can also be integrated in an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the functionality of the connection means 111b (FIG. 2), for example in the form of a field-effect transistor, may also be integrated into the ASIC, so that no further, separate components are required for implementing the inventive principle in the sensor module 110 are.
  • the sensor module designed as a master between sensor modules designed as a slave.
  • the slaves arranged on both sides of the master are preferably spaced from the master in such a way that different distances and thus also different signal propagation times occur in each case.
  • bus system 150 is preferably designed as a linear bus system
  • the application of the principle according to the invention can also be transferred to non-linear bus systems which have, for example, an annular or star-shaped topology.
  • the bus system 150 is designed as a CAN bus or LIN bus.
  • the signal line of the LIN bus and a further signal line provided for this purpose are used for the distance measurement according to the invention in order to be able to exploit the transit time properties of a transmission line formed therefrom.
  • the transit time measurement according to the invention for determining the distances 11, 12, 13 can also be carried out by a plurality of sensor modules at least temporarily configured as masters, in order, for example, to generate the data. to be able to determine clear distance values even with bus systems 150 with non-linear topology.
  • a distance measuring signal A for example, a simple rectangular pulse can be used.
  • Other signals that enable a transit time measurement according to the invention or a phase comparison by means of PLL are also suitable for distance measurement.
  • the distance measuring signal A is generated directly by means of the bus transceiver 112 provided in the sensor module 110, for example by transmitting a specific data pattern.
  • a separate pulse generator (not shown) and an optionally required amplifier for generating the distance measurement signal A may be provided in the sensor module 110.
  • the inventive principle of addressing bus subscribers as a function of a signal propagation delay is not limited to the application in sensor systems, but can generally be applied to all conceivable bus systems in which runtime effects on signal lines of the bus system can be utilized for distance determination.

Abstract

The invention relates to a method for operating a sensor system (100), in particular of a motor vehicle, according to which several sensor modules (110a, 110b, 110c, 110d, ..) are connected to a common bus system (150), one sensor module (110a) being configured as the master and the other sensor modules (110b, 110c, 110d,..) being configured as the respective slaves. According to the invention, the assignment of addresses to a specific sensor module (110b) is carried out in accordance with the signal propagation delay (?T) of a distance measuring signal (A), which is transmitted between the master (110a) and the specific sensor module (110b) via the bus system (150).

Description

Titel : Verfahren zum Betreiben eines SensorSystems , Sensorsystem und SensormodulTitle: Method of operating a sensor system, sensor system and sensor module
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem mehrere Sensormodule an ein gemeinsames Bussystem angeschlossen sind, und wobei ein Sensormodul als Master und die weiteren Sensormodule jeweils als Slave ausgebildet sind.The invention relates to a method for operating a sensor system, in particular a motor vehicle, in which a plurality of sensor modules are connected to a common bus system, and wherein a sensor module as a master and the other sensor modules are each formed as a slave.
Die Erfindung betrifft ferner ein Sensormodul gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 19 sowie ein Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 26.The invention further relates to a sensor module according to the preamble of patent claim 19 and to a sensor system according to the preamble of patent claim 26.
Derartige Verfahren, Sensormodule und Sensorsysteme sind insbesondere aus dem Kraftfahrzeugbereich bekannt, wo in vielen Anwendungsfällen mehrere gleichartige Sensoren miteinander beziehungsweise mit einem sie steuernden Steuergerät verbunden werden müssen.Such methods, sensor modules and sensor systems are known in particular from the field of motor vehicles, where in many applications several similar sensors have to be connected to one another or to a control unit controlling them.
Bei herkömmlichen Systemen findet üblicherweise eine werkseitige Voradressierung der Sensormodule statt, um deren Unterscheidbarkeit innerhalb eines Zielsystems zu gewährleisten, in das die Sensormodule eingebaut werden. Z.B. wird ein herkömmliches Sensormodul bereits während seines Produktionsprozesses beziehungsweise am Ende des Produktionsprozesses durch Zuweisung einer entsprechenden individuellen Kennung so individualisiert, dass dadurch eine Zuordnung des Sensormoduls zu einem hierfür vorgesehenen Einbauort in einem Kraftfahrzeug gegeben ist. Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache, dass bei einem späteren Einbau des Sensormoduls in dem Kraftfahrzeug das Sensormodul exakt an derjenigen Stelle im Kraftfahrzeug eingebaut werden muss, die der zuvor vorgenommenen Individualisierung entspricht, wodurch ein erheblicher logistischer Aufwand entsteht .In conventional systems, factory pre-addressing of the sensor modules usually takes place to ensure their distinctness within a target system into which the sensor modules are incorporated. For example, a conventional sensor module already during its production process or at the end of the production process by assigning a corresponding individual identifier so individualized that thereby an assignment of the sensor module is given to a space provided for this purpose in a motor vehicle. A disadvantage of this method is the fact that in a subsequent installation of the sensor module in the motor vehicle, the sensor module must be installed exactly at the point in the motor vehicle that corresponds to the previously made individualization, creating a significant logistical effort.
Zur Vermeidung von Zuordnungsfehlern bei dem Einbau derartiger Sensormodule ist bereits vorgeschlagen worden, mechanische Poka-Joke-Vorkehrungen zu treffen, also beispielsweise eine mechanische Kodierung an dem jeweiligen Sensormodul und einer das Sensormodul aufnehmenden Halterung anzubringen, so dass die Montage eines Sensormoduls an einer nicht hierfür vorgesehenen Halterung gar nicht möglich ist. Nachteilig an einer derartigen Lösung ist der erhöhte Aufwand, der zum Vorsehen der mechanischen Kodierung erforderlich ist.To avoid misalignment in the installation of such sensor modules has already been proposed to make mechanical Poka-Joke precautions, so for example to attach a mechanical coding to the respective sensor module and the sensor module receiving holder, so that the mounting of a sensor module to a not for this purpose provided bracket is not possible. A disadvantage of such a solution is the increased effort required to provide the mechanical coding.
Darüber hinaus sind Sensorsysteme bekannt, bei denen jedes Sensormodul über eine eigene Leitung mit einem zentralen Steuergerät beziehungsweise einer Auswerteeinheit verbunden ist. Durch diese sternförmige Topologie ist ein erheblicher Verkabelungsaufwand gegeben. Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass einem Sensormodul eines Sensorsystems auf einfache Weise eine seiner Einbauposition entsprechende Adresse zugewiesen werden kann, insbesondere ohne dass eine vorhergehende Individualisierung beziehungsweise Kodierung einzelner Sensormodule erforderlich ist.In addition, sensor systems are known in which each sensor module is connected via its own line with a central control unit or an evaluation unit. Due to this star-shaped topology, a considerable amount of cabling is required. Accordingly, it is an object of the present invention to improve a method of the type mentioned in that a sensor module of a sensor system in a simple manner an address corresponding to its installation position can be assigned, in particular without a previous individualization or coding of individual sensor modules is required.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Adressierung eines bestimmten Sensormoduls in Abhängigkeit der Signallaufzeit eines Abstandsmesssignals durchgeführt wird, das zwischen dem Master und dem bestimmten Sensormodul über das Bussystem übertragen wird.This object is achieved in the method of the aforementioned type according to the invention in that the addressing of a specific sensor module in dependence on the signal propagation time of a distance measurement signal is performed, which is transmitted between the master and the specific sensor module via the bus system.
Die erfindungsgemäße Adressierung in Abhängigkeit einer Signallaufzeit von zwischen dem Master und einem bestimmten Sensormodul über das Bussystem übertragenen Signalen ermöglicht aufgrund der Äquivalenz der Signallaufzeit und einer zwischen dem Master und dem betreffenden Sensormodul liegenden Entfernung entlang des Bussystems eine direkte Zuordnung einer vorgebbaren Adresse zu einem betreffenden Sensormodul, das in einer bestimmten Entfernung zu dem als Master ausgebildeten Sensormodul angeordnet ist.The addressing according to the invention as a function of a signal propagation time of signals transmitted between the master and a specific sensor module via the bus system allows a direct assignment of a predefinable address to a respective sensor module due to the equivalence of the signal propagation time and a distance between the master and the respective sensor module which is arranged at a certain distance from the master module designed as a sensor module.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen können daher zueinander völlig identische, nicht bereits zuvor individualisierte bzw. kodierte Sensormodule an beliebigen Positionen beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden und anschließend dennoch in Abhängigkeit ihrer tatsächlichen Position adressiert und angesteuert werden. Ihre jeweilige Position wird nach dem Einbau beziehungsweise bei Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Sensorsystems oder auch zu anderen vorgebbaren Zeitpunkten erfindungsgemäß durch Laufzeitmessungen von über das Bussystem übertragenen Signalen ermittelt, so dass beispielsweise in dem Master oder in einem mit dem Master verbundenen Steuergerät schließlich alle Einbauorte der Sensormodule entlang des Bussystems und insbesondere relativ zu dem Master bekannt sind.In contrast to conventional systems, sensor modules which are completely identical to one another and not previously individualized or coded can therefore be connected to any desired one Positions are for example installed in a motor vehicle and then still be addressed and controlled depending on their actual position. Their respective position is determined after installation or commissioning of the sensor system according to the invention or at other predeterminable times according to the invention by running time measurements of signals transmitted via the bus system, so that, for example, in the master or in a connected to the master controller finally all mounting locations of the sensor modules along the bus system and in particular relative to the master are known.
Auf den von herkömmlichen Sensorsystemen bekannten logistischen Aufwand bei der Montage von Sensormodulen an bestimmten Einbauorten beziehungsweise auf Poka-Joke- Vorkehrungen kann unter Anwendung der vorliegenden Erfindung demnach völlig verzichtet werden.On the known from conventional sensor systems logistical effort in the assembly of sensor modules at certain installation locations or Poka-Joke precautions can be completely dispensed with using the present invention accordingly.
Hierdurch wird einerseits der Einbau der erfindungsgemäßen Sensormodule drastisch vereinfacht, andererseits ist auch der logistische Aufwand bei der sonstigen Handhabung der Sensormodule sehr gering, da- nur ein einziger Sensormodultyp verarbeitet werden muss.As a result, on the one hand the installation of the sensor modules according to the invention is drastically simplified, on the other hand, the logistical effort in the other handling of the sensor modules is very low, since only a single sensor module type must be processed.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verbindet ein bestimmtes Sensormodul in einem Messmodus Signalleitungen des Bussystems über entsprechende Verbindungsmittel vorgebbarer Impedanz miteinander. Bei geeigneter Wahl der Impedanz ergibt sich hierdurch eine Diskontinuität hinsichtlich der Leitungseigenschaften der Signalleitungen des Bussystems, so dass bei der Übertragung von Signalen auf diesen Signalleitungen Reflektionen entstehen. Erfindungsgemäß werden derartige Reflektionen beziehungsweise die Laufzeit reflektierter Signale auf den Signalleitungsabschnitten zwischen dem Master und dem bestimmten Sensormodul zur Ermittlung der Entfernung des Sensormoduls von dem die Signale aussendenden Master verwendet .In an advantageous embodiment of the method according to the invention, a specific sensor module in a measuring mode connects signal lines of the bus system to one another via corresponding connecting means of predeterminable impedance. at a suitable choice of the impedance results in a discontinuity in terms of the line characteristics of the signal lines of the bus system, so that reflections arise in the transmission of signals on these signal lines. According to the invention, such reflections or the propagation time of reflected signals on the signal line sections between the master and the specific sensor module are used to determine the distance of the sensor module from the master transmitting the signals.
Besonders vorteilhaft sind die Verbindungsmittel so ausgebildet, dass sie in dem Messmodus einen Leerlauf der aus den Signalleitungen gebildeten Leitung oder auch einen Kurzschluss der Leitung bewirken. In diesem Fall wird ein beispielweise von dem Master ausgesandtes und in dem bestimmten Sensormodul eintreffendes Signal mit einem Reflektionsfaktor von r = +1 beziehungsweise r = -1 reflektiert, so dass eine einfache Detektion des reflektierten Signals gewährleistet ist.Particularly advantageously, the connecting means are designed so that they cause an idle in the measuring mode of the line formed from the signal lines or a short circuit of the line. In this case, a signal emitted, for example, by the master and arriving in the specific sensor module is reflected with a reflection factor of r = +1 or r = -1, so that a simple detection of the reflected signal is ensured.
Die Verbindungsmittel sind vorteilhaft als Schalter, vorzugsweise als Halbleiterschalter ausgebildet. Sehr vorteilhaft ist der Einsatz eines Feldeffekttransistors als Verbindungsmittel .The connecting means are advantageously designed as switches, preferably as semiconductor switches. Very advantageous is the use of a field effect transistor as a connection means.
Ein Feldeffekttransistor kann in dem Messmodus beispielsweise direkt die Signalleitungen des Bussystems miteinander verbinden und somit einen Kurzschluss der hieraus gebildeten Leitung realisieren.In the measuring mode, for example, a field effect transistor can directly connect the signal lines of the bus system to one another connect and thus realize a short circuit of the line formed therefrom.
Ein Leerlauf einer aus den Signalleitungen des Bussystems gebildeten Leitung ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass in dem bestimmten Sensormodul die Signalleitungen beziehungsweise deren Verbindungen zu weiteren Sensormodulen von entsprechenden Schaltern unterbrochen werden.An idling of a line formed from the signal lines of the bus system can be realized, for example, in that in the particular sensor module the signal lines or their connections to other sensor modules are interrupted by corresponding switches.
Eine weitere sehr vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Master das Abstandsmesssignal zu einem vorgebbaren Sendezeitpunkt über die Signalleitungen des Bussystems aussendet, und dass der Master zu einem Empfangs Zeitpunkt ein an der Impedanz der Verbindungsmittel des bestimmten Sensormoduls reflektiertes Abstandsmesssignal empfängt. Wie vorstehend beschrieben wird die Impedanz vorzugsweise als Kurzschluss oder als Leerlauf gewählt, oder sie kann generell einen Wert aufweisen, der sich deutlich von einem Wellenwiderstand der aus den Signalleitungen des Bussystems gebildeten Leitung unterscheidet, um einen hinreichend großen Reflektionsfaktor zu erreichen und damit eine einfache Erkennung von an der Impedanz reflektierten Signalen.A further very advantageous variant of the method according to the invention is characterized in that the master transmits the distance measuring signal to the predetermined transmission time via the signal lines of the bus system, and that the master receives a distance measuring signal reflected at the impedance of the connecting means of the specific sensor module at a receiving time. As described above, the impedance is preferably selected to be short-circuited or idle, or it may generally have a value significantly different from a characteristic impedance of the line formed from the signal lines of the bus system to achieve a sufficiently large reflection factor and hence easy detection of signals reflected at the impedance.
Aus der Differenz zwischen dem Empfangszeitpunkt und dem Sendezeitpunkt kann vorteilhaft die Signallaufzeit des Abstandsmesssignals ermittelt werden. Unter Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen auf der aus den Signalleitungen des Bussystems gebildeten Leitung kann damit vorteilhaft die physische Entfernung zwischen dem Master und dem bestimmten Sensormodul entlang des Bussystems ermittelt werden.From the difference between the reception time and the transmission time, the signal propagation time of the distance measurement signal can advantageously be determined. Knowing the propagation velocity of electromagnetic waves The line formed from the signal lines of the bus system can thus be advantageously determined the physical distance between the master and the specific sensor module along the bus system.
Generell können z.B. zwei vorhandene Signalleitungen des Bussystems als Transmissionsleitung für die erfindungsgemäße Laufzeitmessung verwendet werden. Alternativ hierzu kann auch eine vorhandene Signalleitung und eine Masseleitung oder dergleichen verwendet werden. Es ist ferner möglich, ein herkömmliches Bussystem um einen oder mehrere besondere Leiter zu erweitern, die z.B. einen speziellen Wellenwiderstand oder sonstige Parameter aufweisen, welche eine besonders einfache und zuverlässige Laufzeitmessung ermöglichen. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Laufzeitmessung unabhängig von einer Kommunikation über die Signalleitung (en) des Bussystems erfolgen.In general, e.g. two existing signal lines of the bus system can be used as a transmission line for the transit time measurement according to the invention. Alternatively, an existing signal line and a ground line or the like may be used. It is also possible to extend a conventional bus system by one or more particular conductors, e.g. have a special characteristic impedance or other parameters which allow a particularly simple and reliable transit time measurement. In this case, the transit time measurement according to the invention can take place independently of a communication via the signal line (s) of the bus system.
Sehr vorteilhaft ist bei einer weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensvariante vorgesehen, dass eine Phasendifferenz zwischen dem von dem Master ausgesandten Abstandsmesssignal und .einem an der Impedanz der Verbindungsmittel des bestimmten Sensormoduls reflektierten und von dem Master empfangenen Abstandsmesssignal mittels einer Phasenregelschleife (PLL) ausgewertet wird.In a further variant of the method according to the invention, it is very advantageously provided that a phase difference between the distance measurement signal emitted by the master and a distance measurement signal reflected at the impedance of the connection means of the specific sensor module and received by the master is evaluated by means of a phase locked loop (PLL).
Der Einsatz einer Phasenregelschleife ermöglicht durch die Bereitstellung der Phasendifferenz zwischen dem von dem Master ausgesandten Abstandsmesssignal und dem reflektierten Abstandsmesssignal eine besonders präzise Ermittlung der Signallaufzeit .The use of a phase-locked loop makes it possible by providing the phase difference between that of the Master emitted distance measurement signal and the reflected distance measurement signal, a particularly precise determination of the signal propagation time.
Ganz besonders vorteilhaft wird bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zu der Phasendifferenz proportionale Regelspannung der Phasenregelschleife ausgewertet, um die Signallaufzeit zu ermitteln.In a further embodiment of the method according to the invention, a control voltage of the phase-locked loop which is proportional to the phase difference is evaluated very particularly advantageously in order to determine the signal propagation delay.
Bei der Verwendung einer Phasenregelschleife ist eine ggf. auftretende Phasendrehung bei der Reflexion des Abstandsmesssignals an den Verbindungsmitteln zu berücksichtigen .When using a phase-locked loop, a possibly occurring phase rotation must be taken into account in the reflection of the distance measurement signal at the connection means.
Besonders vorteilhaft wird den Sensormodulen einer weiteren Erfindungsvariante zufolge in einem Zufallsadressiermodus jeweils eine vorläufige Adresse zugewiesen. Die Einführung einer vorläufigen Adresse für die Sensormodule ermöglicht vorteilhaft eine gezielte Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen dem Master und den betreffenden Sensormodulen und kann daher ganz besonders vorteilhaft auch dazu verwendet werden, ein bestimmtes Sensormodul in den Messmodus zur Bestimmung der Signallaufzeit zu versetzen.According to a further variant of the invention, the sensor modules of a random addressing mode are each assigned a provisional address in a particularly advantageous manner. The introduction of a preliminary address for the sensor modules advantageously allows a targeted point-to-point communication between the master and the respective sensor modules and therefore can be used very particularly advantageous to put a particular sensor module in the measurement mode for determining the signal propagation time.
Der Zufallsadressiermodus kann einer weiteren Erfindungsvariante zufolge besonders vorteilhaft dadurch eingeleitet werden, dass der Master einen entsprechenden Befehl über das Bussystem aussendet. Dieser Befehl wird von allen Sensormodulen, die sich in ihrem Initialzustand vorzugsweise auf eine Überwachung der Kommunikation des Bussystems beschränken, empfangen, und daraufhin können in den jeweiligen Sensormodulen den Zufallsadressiermodus betreffende Verfahrensschritte abgearbeitet werden.According to a further variant of the invention, the random addressing mode can be introduced particularly advantageously by virtue of the fact that the master has a corresponding address Send command via the bus system. This command is received by all sensor modules, which are preferably limited in their initial state to a monitoring of the communication of the bus system, and then in the respective sensor modules, the random addressing mode-related steps can be processed.
Besonders vorteilhaft signalisiert ein als Slave ausgebildetes Sensormodul während des Zufallsadressiermodus nach einer zufallsabhängigen Wartezeit seine Präsenz über das Bussystem. Durch die Verwendung der zufallsabhängigen Wartezeit wird hierbei die Wahrscheinlichkeit gesteigert, dass keine Kollision der Präsenzmeldungen verschiedener Slaves auftritt.Particularly advantageously, a sensor module embodied as a slave signals its presence via the bus system during the random addressing mode after a randomly dependent waiting time. By using the random-dependent waiting time, the probability is increased that no collision of the presence messages of different slaves occurs.
Falls die Präsenzmeldung eines Slaves erfolgreich war, dass heißt, falls keine Kollision mit den Präsenzmeldungen anderer Slaves eingetreten ist, teilt der Master dem Slave erfindungsgemäß eine vorläufige Adresse mit. Die vorläufige Adresse ermöglicht ab diesem Zeitpunkt eine gezielte Punkt- zu-Punkt-Kommunikation zwischen dem Master und dem Slave.If the presence message of a slave was successful, that is, if no collision occurred with the presence messages of other slaves, the master notifies the slave according to the invention a provisional address. From then on, the provisional address enables targeted point-to-point communication between the master and the slave.
Der betreffende Slave nimmt erfindungsgemäß fortan nicht mehr an dem Zufallsadressiermodus teil, so dass weitere Slaves, denen noch keine vorläufige Adresse zugewiesen worden ist, nach wie vor nach einer entsprechenden zufallsabhängigen Wartezeit ihre Präsenzmeldungen abgeben können, ohne von dem bereits eine vorläufige Adresse aufweisenden Slave gestört zu werden.According to the invention, the relevant slave no longer takes part in the random addressing mode, so that further slaves, to which no provisional address has yet been assigned, are still able to submit their presence messages after a corresponding randomly dependent waiting time, without this being the case already a provisional address exhibiting slave to be disturbed.
Im Falle einer Kollision der Prasenzmeldungen mehrerer Slaves ermitteln die Slaves beispielsweise erneut eine zufallsabhangige Wartezeit, bevor sie wiederum eine Prasenzmeldung auf das Bussystem aufgeben.In the event of a collision of the presence messages of several slaves, for example, the slaves again determine a random-dependent waiting time before they in turn give a presence message to the bus system.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften erfindungsgemaßen Verfahrensvariante wird die einem Slave zugewiesene vorlaufige Adresse dazu verwendet, um diesen in den Messmodus zu versetzen.In a further very advantageous variant of the method according to the invention, the provisional address assigned to a slave is used to set this to the measuring mode.
Besonders vorteilhaft versetzt der Master einer anderen Erfindungsvariante zufolge jeweils nur ein als Slave ausgebildetes Sensormodul in den Messmodus. Auf diese Weise können sukzessive alle Sensormodule nacheinander und einzeln in den Messmodus versetzt werden, so dass die jeweilige Signallaufzeit beziehungsweise Entfernung des betreffenden Sensormoduls zu dem Master präzise ermittelt werden kann.Particularly advantageously, according to another variant of the invention, the master only places one sensor module designed as a slave into the measuring mode. In this way, successively all sensor modules can be successively and individually placed in the measuring mode, so that the respective signal propagation time or distance of the respective sensor module to the master can be precisely determined.
Eine weitere sehr vorteilhafte Variante des erfindungsgemaßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass einem als Slave ausgebildeten Sensormodul in Abhängigkeit der Entfernung eine endgültige Adresse zugewiesen wird. Auf diese Weise können anstelle der wie vorstehend beschrieben zufällig verteilten vorläufigen Adressen beispielsweise der jeweiligen Entfernung des Sensormoduls von dem Master entsprechende endgültige Adressen eingeführt werden, wodurch eine besonders einfache systematische Ansteuerung der Sensormodule möglich ist. Beispielsweise kann demjenigen Sensormodul die niedrigste Adresse zugewiesen werden, welches entlang des Bussystems die größte Entfernung zu dem Master aufweist, usw.Another very advantageous variant of the method according to the invention is characterized in that a sensor module designed as a slave is assigned a final address depending on the distance. In this way, instead of the random addresses randomly distributed as described above, for example, the respective distance of the sensor module from the master corresponding final Addresses are introduced, whereby a particularly simple systematic control of the sensor modules is possible. For example, that sensor module may be assigned the lowest address which has the greatest distance to the master along the bus system, etc.
Um Konflikte zwischen den temporär verwendeten vorläufigen Adressen und den endgültigen Adressen zu vermeiden, kann für die vorläufigen Adressen beispielsweise ein Adressbereich gewählt werden, der später während der Zuweisung bzw. Benutzung der endgültigen Adressen nicht verwendet wird.In order to avoid conflicts between the temporarily used provisional addresses and the final addresses, for example, an address range may be selected for the provisional addresses which will not be used later during the assignment or use of the final addresses.
Alternativ hierzu kann jedem Sensormodul unter Benutzung seiner vorläufigen Adresse bereits seine endgültige Adresse zugewiesen werden, wobei die Freigabe zur Verwendung der endgültigen Adressen allerdings erst dann zentral von dem Master über das Bussystem signalisiert wird, wenn alle Sensormodule eine eindeutige endgültige Adresse erhalten haben.Alternatively, each sensor module may already be assigned its final address using its tentative address, but release to use the final addresses will only be signaled centrally by the master via the bus system when all sensor modules have received a unique final address.
Als Bussystem kann erfindungsgemäß beispielsweise ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus eingesetzt werden. Wie bereits beschrieben können vorteilhaft vorhandene Signalleitungen des eingesetzten Bussystems zu der erfindungsgemäßen Laufzeitmessung verwendet werden. Alternativ oder ergänzend hierzu können jedoch auch Masseleitungen, Versorgungsspannungsleitungen oder auch eigens dafür vorgesehene zusätzliche Leitungen (mit ) verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Verbindungsmittel bzw. weitere Bauteile zur Realisierung der vorgebbaren Impedanz der Verbindungsmittel sind jeweils entsprechend auszulegen.As a bus system according to the invention, for example, a CAN bus or a LIN bus can be used. As already described, advantageously existing signal lines of the bus system used can be used for the transit time measurement according to the invention. Alternatively or additionally, however, ground lines, supply voltage lines or specially provided additional lines (with) can be used. The Connecting means according to the invention or further components for realizing the predeterminable impedance of the connecting means are to be interpreted respectively.
Einer anderen sehr vorteilhaften Erfindungsvariante zufolge ist das Bussystem als lineares Bussystem ausgebildet. In diesem Fall, insbesondere bei einer Anordnung des Masters an einem Ende des Bussystems, ist eine ganz besonders einfache erfindungsgemäße Entfernungsbestimmung möglich, da ermittelte Signallaufzeiten eindeutig entsprechenden Entfernungen zugeordnet werden können.According to another very advantageous variant of the invention, the bus system is designed as a linear bus system. In this case, in particular with an arrangement of the master at one end of the bus system, a particularly simple distance determination according to the invention is possible, since determined signal propagation times can be unambiguously assigned to corresponding distances.
Falls das als Master ausgebildete Sensormodul nicht an einem Ende des Bussystems angeordnet ist, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass beiderseits des Masters angeordnete Sensormodule bezüglich des Bussystems jeweils voneinander abweichende Entfernungen zu dem Master aufweisen, um eine Unterscheidbarkeit beziehungsweise Eindeutigkeit hinsichtlich der Entfernungsbestimmung und der Zuordnung der Sensormodule zu entsprechenden Position zu ermöglichen.If the sensor module embodied as a master is not arranged at one end of the bus system, it may be advantageously provided that sensor modules arranged on either side of the master have distances with respect to the bus which differ from one another with respect to the bus system in order to distinguish or unambiguously determine the distance and the assignment of the Sensor modules to allow appropriate position.
Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt mit einem Bussystem linearer Topologie eingesetzt wird, ist eine Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auf Bussysteme mit Ringtopologie oder mit anderen Anordnungen auch denkbar. Hierbei sind jeweils geeignete Maßnahmen zu treffen, um eindeutige Signallaufzeiten zwischen einem Master und den anderen Sensormodulen zu erhalten, was beispielsweise durch eine besondere Anordnung der Sensormodule entlang des Bussystems erzielt werden kann.Although the method according to the invention is preferably used with a bus system of linear topology, an application of the principle according to the invention to bus systems with ring topology or with other arrangements is also conceivable. In this case, appropriate measures must be taken in each case to obtain clear signal transit times between a master and the other sensor modules, which, for example, by a special arrangement of the sensor modules along the bus system can be achieved.
Alternativ kann zur Herstellung der Eindeutigkeit bei der erfindungsgemäßen Entfernungsbestimmung die jeweilig erforderliche Laufzeitmessung auch bezüglich zwei verschiedener als Bezugspunkt verwendeter Sensormodule durchgeführt werden, die jeweils entsprechend das erfindungsgemäße Abstandsmesssignal aussenden. Die betreffenden Sensormodule sind in diesem Fall zumindest temporär jeweils als Master konfiguriert.Alternatively, in order to establish unambiguity in the determination of the distance according to the invention, the respectively required propagation time measurement can also be carried out with respect to two different sensor modules used as a reference point, which respectively emit the distance measuring signal according to the invention. The respective sensor modules are in this case at least temporarily configured as a master.
Generell kann vorteilhaft jedes der vorzugsweise gleichartig ausgebildeten Sensormodule die Rolle des Masters übernehmen. Falls ein zentrales Steuergerät vorgesehen ist, das beispielsweise die von den Sensormodulen des erfindungsgemäßen Sensorsystems gesammelten Sensordaten auswertet, kann auch dieses zentrale Steuergerät die Funktionalität des Masters bereitstellen.In general, advantageously, each of the preferably identically designed sensor modules take over the role of the master. If a central control unit is provided which, for example, evaluates the sensor data collected by the sensor modules of the sensor system according to the invention, this central control unit can also provide the functionality of the master.
Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Sensormodul gemäß Patentanspruch 19 angegeben .As a further solution of the object of the present invention, a sensor module according to claim 19 is given.
Sehr vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Sensormodul Verbindungsmittel auf, über die Signalleitungen des Bussystems mit einer vorgebaren Impedanz miteinander verbindbar sind. Auf diese Weise kann wie bereits beschrieben, eine Diskontinuität hinsichtlich der Wellenausbreitung auf den Signalleitungen des Bussystems erzeugt werden, die die Reflektion beispielsweise eines Abstandsmesssignals und damit eine Auswertung von Signallaufzeiten ermöglicht. Besonders vorteilhaft weisen die Verbindungsmittel einen Schalter, insbesondere einen Halbleiterschalter auf, der bevorzugt als Feldeffekttransistor ausgebildet ist.The sensor module according to the invention very advantageously has connection means via which signal lines of the bus system can be connected to one another with a predeterminable impedance. In this way, as already described, a discontinuity in wave propagation on the signal lines of the bus system are generated, which allows the reflection of, for example, a distance measuring signal and thus an evaluation of signal propagation times. Particularly advantageously, the connecting means to a switch, in particular a semiconductor switch, which is preferably designed as a field effect transistor.
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante ist die Funktionalität des Bus-Transceivers zum Anschluss des Sensormoduls an das Bussystem in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) integriert. Insbesondere bei einem als LIN-Bus ausgebildeten Bussystem ist aufgrund des verhältnismäßig einfachen Busprotokolls eine einfache Realisierung der Funktionalität des Bus-Transceivers in dem ASIC möglich, wobei darüberhinaus weitere Vorteile dadurch gegeben sind, dass in den ASIC gleichzeitig auch andere Funktionalitäten, beispielsweise auch die Funktionalität der Verbindungsmittel integrierbar sind. Beispielsweise können als Feldeffekttransistor ausgebildete Verbindungsmittel direkt "in dem ASIC integriert sein, so dass der Platzbedarf der für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Prinzips erforderlichen Komponenten minimiert wird.In a further very advantageous variant of the invention, the functionality of the bus transceiver for connecting the sensor module to the bus system is integrated in an application-specific integrated circuit (ASIC). Particularly in the case of a bus system embodied as a LIN bus, a simple implementation of the functionality of the bus transceiver in the ASIC is possible due to the relatively simple bus protocol, wherein, in addition, further advantages are given by the fact that other functionalities, for example also the functionality, are simultaneously included in the ASIC the connecting means can be integrated. For example, designed as a field effect transistor connection means can be directly "integrated into the ASIC so that the space required for the implementation of the principle of the invention components is minimized.
Ganz besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Sensormodul zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet . Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Erfindungsvariante ist vorgesehen, dass das Sensormodul einen oder mehrere Ultraschallsensoren und/oder Radarsensoren und/oder optische und/oder sonstige Sensoren aufweist. Insbesondere bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Sensormoduls beziehungsweise des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens imThe sensor module according to the invention is particularly advantageously suitable for carrying out the method according to the invention. In a further very advantageous variant of the invention, it is provided that the sensor module has one or more ultrasonic sensors and / or radar sensors and / or optical and / or other sensors. In particular, in the application of the sensor module according to the invention or the operating method according to the invention in
Kraftfahrzeugbereich können die Vorteile der Erfindung, die in einer besonders einfachen positions- bzw. entfernungsabhängigen Adressierung der Sensormodule liegen, optimal genutzt werden. Beispielsweise können völlig identische, nicht zuvor individualisierte Sensormodule in einem Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs verbaut werden, und eine Adressierung der einzelnen Sensormodule, die z.B. von der Entfernung des jeweiligen Sensormoduls zu einem Master oder einem Steuergerät abhängig ist, kann aufgrund der erfindungsgemäßen Laufzeitbestimmung des Abstandsmesssignals erfolgen.Motor vehicle sector, the advantages of the invention, which are in a particularly simple position or distance-dependent addressing of the sensor modules, are optimally used. For example, completely identical, not previously individualized sensor modules can be installed in a bumper of a motor vehicle, and an addressing of the individual sensor modules, e.g. is dependent on the distance of the respective sensor module to a master or a control unit, can be done due to the inventive delay determination of the distance measurement signal.
Als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Sensorsystem gemäß Patentanspruch 26 angegeben .As yet another solution to the object of the present invention, a sensor system according to claim 26 is provided.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All features described or illustrated alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen SensorSystems,FIG. 1 shows a schematic block diagram of a first embodiment of the sensor system according to the invention,
Figur 2 eine Detailansicht mehrerer erfindungsgemäßer Sensormodule und deren Anbindung an die Signalleitungen eines Bussystems,FIG. 2 shows a detailed view of a plurality of sensor modules according to the invention and their connection to the signal lines of a bus system,
Figur 3 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,FIG. 3 shows a flowchart of a first embodiment of the method according to the invention,
Figur 4 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,FIG. 4 shows a flowchart of a further embodiment of the method according to the invention,
Figur 5 den zeitlichen Verlauf einer Buskommunikation bei einer weiteren Ausführungsform des - erfindungsgemäßen Verfahrens, undFIG. 5 shows the time profile of a bus communication in a further embodiment of the method according to the invention; and
Figur 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild einerFigure 6 is a simplified block diagram of a
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensormoduls.Embodiment of the sensor module according to the invention.
Figur 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sensorsystems 100, wie es beispielsweise in Anwendungen aus dem Kraftfahrzeugbereich zum Einsatz kommt. Das Sensorsystem 100 weist mehrere Sensormodule 110a, 110b, 110c, 11Od, .. auf, die untereinander über ein Bussystem 150 verbunden sind. Die Sensormodule 110a, 110b, 110c, 11Od, weisen jeweils einen oder mehrere nicht dargestellte Ultraschallsensoren und/oder Radarsensoren und/oder optische und/oder sonstige Sensoren auf.FIG. 1 shows a schematic block diagram of a sensor system 100 according to the invention, as described, for example, in US Pat Applications from the automotive sector is used. The sensor system 100 has a plurality of sensor modules 110a, 110b, 110c, 11Od, .., which are interconnected via a bus system 150. The sensor modules 110a, 110b, 110c, 11d, each have one or more ultrasonic sensors (not shown) and / or radar sensors and / or optical and / or other sensors.
Das Sensormodul 110a ist hinsichtlich einer über das Bussystem 150 stattfindenden Kommunikation als Master ausgebildet, während die weiteren Sensormodule 110b, 110c, 11Od, .. dementsprechend jeweils als Slave ausgebildet sind. Ansonsten sind die Sensormodule 110a, 110b, 110c, 11Od, .. völlig gleichartig ausgebildet.With regard to a communication taking place via the bus system 150, the sensor module 110a is designed as a master, while the further sensor modules 110b, 110c, 11d, .. are each configured accordingly as a slave. Otherwise, the sensor modules 110a, 110b, 110c, 11Od, .. are formed completely identical.
Erfindungsgemäß werden den Slaves 110b, 110c, 11Od, .. ausgehend von einem Initialzustand, wie er beispielsweise direkt nach dem Einbau der Sensormodule 110a, 110b, 110c, 11Od, .. in ein Kraftfahrzeug gegeben ist, von dem Master 110a zunächst vorläufige Adressen zugewiesen, was durch Schritt 200 des in Figur 3 abgebildeten Flussdiagramms veranschaulicht ist. Anschließend werden -gemäß Schritt 210 aus Figur 3 Signallaufzeiten von über das Bussystem 150 übertragenen Signalen zwischen dem Master 110a und jedem der Slaves 110b, 110c, 11Od, .. ermittelt, die zur Bestimmung eines Abstands des jeweiligen Slaves 110b, 110c, 11Od, .. von dem Master 110a dienen. Danach werden den Slaves 110b, 110c, 11Od, .. von dem Master 110a endgültige Adressen zugewiesen, vergleiche Schritt 220 aus Figur 3, die vorteilhaft von der Entfernung des jeweiligen Slaves bzw. Sensormoduls zu dem Master 110a abhängen.According to the invention, the slaves 110b, 110c, 11Od, .. starting from an initial state, such as is given directly after the installation of the sensor modules 110a, 110b, 110c, 11Od, .. in a motor vehicle, assigned by the master 110a first provisional addresses , which is illustrated by step 200 of the flowchart depicted in FIG. Subsequently, according to step 210 of FIG. 3, signal propagation times of signals transmitted via the bus system 150 between the master 110a and each of the slaves 110b, 110c, 11dd, .. are determined, which are used to determine a distance of the respective slave 110b, 110c, 11dd,. from the master 110a. Thereafter, the slaves 110b, 110c, 11Od, .. assigned by the master 110a final addresses, compare step 220 of Figure 3, which advantageously depend on the distance of the respective slave or sensor module to the master 110a.
Die erfindungsgemäße Zuweisung 220 einer von der Entfernung zu dem Master 110a abhängigen Adresse ermöglicht eine einfache systematische Adressierung der Slaves 110b, 110c, HOd.The assignment 220 according to the invention of an address dependent on the distance to the master 110a enables a simple systematic addressing of the slaves 110b, 110c, HOd.
Gleichzeitig erübrigt sich durch die erfindungsgemäße, auf der Ermittlung von Signallaufzeiten basierendeAt the same time, it is unnecessary for the invention to be based on the determination of signal propagation times
Entfernungsbestimmung 210 der von herkömmlichen Sensormodulen bekannte logistische Aufwand, bestimmte Sensormodule an bestimmten Einbaupositionen zu platzieren. Vielmehr kann während des Betriebs des erfindungsgemäßen Sensorsystems 100 die Entfernung jedes Sensormoduls HOb, HOc, HOd von dem Master HOa ermittelt werden, wodurch unter Kenntnis der Topologie des Bussystems 150 auf die entsprechende Einbauposition des betreffenden Sensormoduls HOb, HOc, HOd geschlossen werden kann. .. .Distance determination 210 of the known from conventional sensor modules logistical effort to place certain sensor modules in certain mounting positions. Rather, during the operation of the sensor system 100 according to the invention, the distance of each sensor module HOb, HOc, HOd can be determined by the master HOa, whereby the knowledge of the topology of the bus system 150 to the corresponding mounting position of the respective sensor module HOb, HOc, HOd can be concluded. ...
Da vor der Entfernungsbestimmung 210 i.d.R. keine Informationen über die tatsächliche Einbauposition der Sensormodule HOb, HOc, HOd vorliegen, ist der temporäre Einsatz vorläufiger Adressen gemäß Schritt 200 aus Figur 3 zweckmäßig . Nachfolgend ist die Zuweisung einer vorläufigen Adresse an ein als Slave ausgebildetes Sensormodul 110b unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in Figur 4 näher erläutert.Since there is usually no information about the actual installation position of the sensor modules HOb, HOc, HOd before the distance determination 210, the temporary use of provisional addresses according to step 200 from FIG. 3 is expedient. The assignment of a provisional address to a sensor module 110b designed as a slave is explained in more detail below with reference to the flowchart in FIG.
Zunächst leitet der Master 110a (Figur 1) durch Aussenden eines entsprechenden Befehls über das Bussystem 150 in Schritt 201 des in Figur 4 abgebildeten Flussdiagramms den erfindungsgemäßen Zufallsadressiermodus ein. Nach dem Empfang dieses Befehls erzeugt der Slave 110b in Schritt 202 erfindungsgemäß eine zufallsabhängige Wartezeit, nach deren Verstreichen er in Schritt 203 eine Präsenzmeldung über das Bussystem 150 ausgibt, um dem Master 110a seine Präsenz in dem Sensorsystem 100 anzuzeigen.First, the master 110a (FIG. 1) initiates the random addressing mode according to the invention by transmitting a corresponding command via the bus system 150 in step 201 of the flowchart depicted in FIG. After receiving this command, the slave 110b generates a randomly dependent waiting time in step 202 according to the invention, after which it outputs a presence message via the bus system 150 in step 203 in order to indicate to the master 110a its presence in the sensor system 100.
In Schritt 204 empfängt der Master 110a die Präsenzmeldung des Slaves 110b und weist dem Slave 110b eine vorläufige Adresse zu. Der Slave 110b speichert die ihm zugewiesene vorläufige Adresse in dem Schritt 205 ab und nimmt fortan nicht weiter an dem erfindungsgemäßen Zufallsadressiermodus teil. Dadurch wird den weiteren Slaves 110c, 11Od, .. ermöglicht, ebenfalls eine Präsenzmeldung auf das Bussystem ■150 auszugeben, ohne ■ dabei -von -einer- durch den Slave- 11-Oa- - - ■ initiierten Kommunikation gestört zu werden.In step 204, the master 110a receives the presence notification of the slave 110b and assigns a provisional address to the slave 110b. The slave 110b stores the provisional address assigned to it in the step 205 and hence does not continue to participate in the random addressing mode according to the invention. As a result, the further slaves 110c, 11Od, .. are also enabled to output a presence message to the bus system 150 without being disturbed by the slave 11-o-initiated communication.
Nachdem im Rahmen des erfindungsgemäßen Zufallsadressiermodus allen Slaves 110b, 110c, 11Od, .. eine vorläufige Adresse zugeteilt worden ist, aktiviert der Master 110a (Figur 1) nacheinander den Messmodus jedes Slaves 110b, 110c, 11Od, ... Hierzu stellt der Master 110a unter Verwendung der jeweiligen vorläufigen Adresse des betreffenden Slaves 110b, 110c, 11Od, .. eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung beispielsweise mit dem Slave 110b her. Dieser Sachverhalt ist in dem in Figur 5 abgebildeten Diagramm veranschaulicht. Weitere Slaves 110c, 11Od sind nicht an der nachfolgend beschriebenen Kommunikation beteiligt.After a provisional address has been allocated to all slaves 110b, 110c, 11Od, .. in the context of the random addressing mode according to the invention, the master 110a (FIG. 1) successively activates the measuring mode of each slave 110b, 110c, 11Od,. For this purpose, the master 110a establishes a point-to-point connection to the slave 110b, for example, using the respective provisional address of the relevant slave 110b, 110c, 11Od,. This situation is illustrated in the diagram shown in FIG. Additional slaves 110c, 11Od are not involved in the communication described below.
Im Rahmen der Punkt-zu-Punkt-Verbindung zwischen dem Master 110a und dem Slave 110b sendet der Master 110a zunächst einen Befehl 211 an den Slave 110b, um dessen Messmodus zu aktivieren. Anschließend kann der Slave 110b eine entsprechende Bestätigung 211a an den Master 110a zurücksenden. Alternativ zu der Bestätigung 211a kann der Slave 110b auch einfach für eine vorgebbare Zeit seinen Messmodus einnehmen.In the context of the point-to-point connection between the master 110a and the slave 110b, the master 110a first sends a command 211 to the slave 110b to activate its measurement mode. Subsequently, the slave 110b may send back a corresponding acknowledgment 211a to the master 110a. As an alternative to the confirmation 211a, the slave 110b can also simply assume its measuring mode for a predeterminable time.
Hierbei verbindet der Slave 110b wie in Figur 2 veranschaulicht die ihm zugeführten Signalleitungen 150a, 150b des Bussystems 150 (Figur 1) über entsprechend in dem Slave 110b vorgesehene Verbindungsmittel 111b, die im vorliegenden -Beispiel in. Form eines Schalters, der - - beispielsweise durch einen Feldeffekttransistor realisiert ist, ausgebildet sind. Durch diese niederohmige Verbindung der Signalleitungen 150a, 150b, die näherungsweise einen Kurzschluss darstellt, entsteht in der durch die Signalleiter 150a, 150b gebildeten Leitung eine Diskontinuität, die eine Reflexion von sich auf der Leitung ausbreitenden Signalen bewirkt. Vorliegend weist die Diskontinuität beispielsweise einen Reflektionsfaktor von etwa -1 auf, d.h. ein auf den Slave 110b zukommendes Signal wird mit einer Phasenverschiebung von 180° reflektiert.Here, as illustrated in FIG. 2, the slave 110b connects the signal lines 150a, 150b of the bus system 150 (FIG. 1) supplied to it via connection means 111b correspondingly provided in the slave 110b, which in the present example is in the form of a switch which, for example, a field effect transistor is realized are formed. As a result of this low-resistance connection of the signal lines 150a, 150b, which represents approximately a short circuit, a discontinuity arises in the line formed by the signal conductors 150a, 150b, which causes a reflection of signals propagating on the line causes. In the present case, for example, the discontinuity has a reflection factor of approximately -1, ie a signal arriving on the slave 110b is reflected with a phase shift of 180 °.
Unter Ausnutzung dieses Effekts wird auch ein von dem Master 110a zu dem Zeitpunkt tl (Figur 5) ausgesendetesBy taking advantage of this effect, a signal sent out from the master 110a at the time t1 (FIG. 5) is also emitted
Abstandsmesssignal A, das zu dem Zeitpunkt t2 bei dem SlaveDistance measurement signal A, which at the time t2 at the slave
110b eintrifft, in dem Slave 110b reflektiert und läuft dementsprechend als reflektiertes Abstandsmesssignal A' zu dem Master 110a zurück, der dieses reflektierte Abstandsmesssignal A' zu dem Zeitpunkt t3 empfängt.110b, in which slave 110b reflects, and accordingly passes back as a reflected distance measurement signal A 'to master 110a, which receives this reflected distance measurement signal A' at time t3.
Aufgrund der Signallaufzeit AT = t3 - tl kann unter Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen auf dem Bussystem beziehungsweise auf der durch die Signalleitungen 150a, 150b (Figur 2) gebildeten Leitung eine physische Entfernung 11 des Slaves 110b von dem Master 110a entlang des Bussystems 150 ermittelt werden.Due to the signal propagation time AT = t3-tl, a physical distance 11 of the slave 110b from the master 110a along the bus system 150 can be determined with knowledge of the propagation speed of electromagnetic waves on the bus system or on the line formed by the signal lines 150a, 150b (FIG ,
In der selben Weise kann durch den Master 110a auch die Entfernung 12, 13, .. der anderen Slaves 110c, lϊÖd, .. von dem Master 110a ermittelt werden. Hierzu bilden die entsprechenden Slaves 110c, 11Od, .. nach Einnehmen des Messmodus jeweils über ihre Verbindungsmittel 111c, llld eine zur Laufzeitmessung erforderliche Diskontinuität der Leitung 150a, 150b aus. Nach der jeweiligen Entfernungsermittlung kann dem betreffenden Slave, wie beispielhaft in Figur 5 für den Slave 110b abgebildet, im Wege der Nachricht 212 eine endgültige Adresse zugewiesen werden, die von der zuvor ermittelten Entfernung 11 des Slaves 110b von dem Master 110a abhängt, vergleiche auch Schritt 220 des in Figur 3 abgebildeten Flussdiagramms .In the same way, by the master 110a, the distance 12, 13, .. of the other slaves 110c, 10d, .. can also be determined by the master 110a. For this purpose, the corresponding slaves 110c, 11Od, .. after taking the measuring mode in each case via their connection means 111c, llld from a required for the transit time measurement discontinuity of the line 150a, 150b. After the respective distance determination, the relevant slave, as illustrated by way of example in FIG. 5 for the slave 110b, can be assigned a final address by way of the message 212, which depends on the previously determined distance 11 of the slave 110b from the master 110a. See also step 220 of the flowchart shown in Figure 3.
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Phasendifferenz zwischen dem von dem Master 110a ausgesandten Abstandsmesssignal A (Figur 5) und einem an der Impedanz der Verbindungsmittel 111b (Figur 2) des in dem Messmodus befindlichen Sensormoduls 110b reflektierten und danach von dem Master 110a empfangenenIn a very advantageous embodiment of the present invention, a phase difference between the distance measuring signal A emitted by the master 110a (FIG. 5) and the impedance of the connecting means 111b (FIG. 2) of the sensor module 110b in the measuring mode is reflected, and then by the master 110a received
Abstandsmesssignal A' mittels einer Phasenregelschleife (PLL, phase locked loop) ausgewertet. Hierbei kann ganz besonders vorteilhaft eine zu der Phasendifferenz proportionale Regelspannung der Phasenregelschleife ausgewertet werden, um die Signallaufzeit ΔT zu ermitteln.Distance measurement signal A 'by means of a phase locked loop (PLL, phase locked loop) evaluated. In this case, a control voltage of the phase-locked loop which is proportional to the phase difference can be evaluated particularly advantageously in order to determine the signal propagation time ΔT.
Bei der Verwendung einer Phasenregelschleife zur Ermittlung der Signallaufzeit ΔT sind eventuell auftretende Phasensprünge bei der Reflexion des Abstandsmesssignals A an der durch die Verbindungsmittel 111b realisierten Impedanz zu beachten. Beispielsweise kann bei einer Ausbildung der Impedanz als Kurzschluss und einem dementsprechenden Reflexionsfaktor von -1 ein Phasensprung des Abstandsmesssignals A von 180° auftreten, der bei der nachfolgenden Auswertung des reflektiertenWhen using a phase-locked loop for determining the signal propagation time ΔT, any phase jumps that may occur are to be taken into account in the reflection of the distance measurement signal A at the impedance realized by the connection means 111b. For example, with a formation of the impedance as a short circuit and a corresponding reflection factor of -1, a phase jump of the Distance measurement signal A of 180 ° occur in the subsequent evaluation of the reflected
Abstandsmesssignals A' in der Phasenregelschleife zu beachten ist.Distance measurement signal A 'in the phase locked loop is observed.
Figur 6 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sensormoduls 110, das einen Bus-Transceiver 112 aufweist, der einen Anschluss des Sensormoduls 110 an das Bussystem 150 und eine entsprechende Kommunikation über das Bussystem 150 ermöglicht. Besonders vorteilhaft kann die Funktionalität des Bus-Transceivers 112 auch in einem anwendungsspezifischen integriertem Schaltkreis (ASIC, application specific integrated circuit) integriert sein. In diesem Fall kann ganz besonders vorteilhaft auch die Funktionalität der Verbindungsmittel 111b (Figur 2), beispielsweise in Form eines als Feldeffekttransistor ausgebildeten Halbleiterschalters, in dem ASIC integriert sein, so dass keine weiteren, separaten Komponenten zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Prinzips in dem Sensormodul 110 erforderlich sind.FIG. 6 shows a simplified block diagram of a sensor module 110 according to the invention which has a bus transceiver 112 which enables a connection of the sensor module 110 to the bus system 150 and a corresponding communication via the bus system 150. Particularly advantageously, the functionality of the bus transceiver 112 can also be integrated in an application-specific integrated circuit (ASIC). In this case, the functionality of the connection means 111b (FIG. 2), for example in the form of a field-effect transistor, may also be integrated into the ASIC, so that no further, separate components are required for implementing the inventive principle in the sensor module 110 are.
"Bei" '"der" Ausregung" des"BusSystems" l"50~i"st ' e"s besonders" vorteilhaft, wenn dasjenige Sensormodul, dass die Rolle des Masters 110a übernehmen soll, an einem Ende des Bussystems 150 angeordnet ist, vgl. Figur 2, so dass sich bei der Messung der Signallaufzeiten zwischen dem Master 110a und den verschiedenen Slaves 110a, 110b, 100c, 11Od, .. eindeutige Werte für die Signallaufzeiten ergeben und demnach eine möglichst einfache Ermittlung der Entfernung 11, 12, 13 des betreffenden Slaves 110b, 100c, 11Od, .. von dem Master 110a möglich ist. '"Of the" excitement "of the" bus system "l" 50 ~ i "st' e 's special" beneficial "In" when the one sensor module that the role is to take over the master 110a, is arranged at one end of the bus system 150, see Figure 2, so that in the measurement of the signal propagation times between the master 110a and the various slaves 110a, 110b, 100c, 11Od, .. unique Give values for the signal propagation times and therefore the simplest possible determination of the distance 11, 12, 13 of the respective slave 110b, 100c, 11Od, .. of the master 110a is possible.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, das als Master ausgebildete Sensormodul zwischen als Slave ausgebildeten Sensormodulen vorzusehen. In diesem Fall sind die beiderseits des Masters angeordneten Slaves vorzugsweise derart von dem Master zu beabstanden, dass jeweils unterschiedliche Entfernungen und damit auch unterschiedliche Signallaufzeiten auftreten.In another embodiment of the present invention, it is also possible to provide the sensor module designed as a master between sensor modules designed as a slave. In this case, the slaves arranged on both sides of the master are preferably spaced from the master in such a way that different distances and thus also different signal propagation times occur in each case.
Obwohl das Bussystem 150 bevorzugt als lineares Bussystem ausgebildet ist, kann die Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips auch auf nicht lineare Bussysteme übertragen werden, die beispielsweise eine ringförmige oder sternförmige Topologie aufweisen.Although the bus system 150 is preferably designed as a linear bus system, the application of the principle according to the invention can also be transferred to non-linear bus systems which have, for example, an annular or star-shaped topology.
Besonders vorteilhaft ist das Bussystem 150 als CAN-Bus oder LIN-Bus ausgebildet. Bei dem Einsatz eines LIN-Buses als Bussystem 150 wird zu der erfindungsgemäßen Abstandsmessung die Signalleitung des LIN-Buses sowie eine weitere, hierfür vorgesehene Signalleitung verwendet, um die Laufzeiteigenschaften einer hieraus gebildeten Transmissionsleitung ausnutzen zu können. Um die Flexibilität des erfindungsgemäßen Sensormoduls 110 (Figur 6) weiter zu steigern, kann jedes Sensormodul 110a, 110b, 11Od, .. auch die zur Bestimmung der Signallaufzeit erforderlichen Mittel wie beispielsweise eine Phasenregelschleife und dergleichen aufweisen, so dass auch nach einem Einbau der erfindungsgemäßen Sensormodule beispielsweise in einen Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen noch festgelegt werden kann, welches dieser Sensormodule die Funktionalität des Masters 110a übernimmt.Particularly advantageously, the bus system 150 is designed as a CAN bus or LIN bus. When using a LIN bus as the bus system 150, the signal line of the LIN bus and a further signal line provided for this purpose are used for the distance measurement according to the invention in order to be able to exploit the transit time properties of a transmission line formed therefrom. In order to further increase the flexibility of the sensor module 110 (FIG. 6) according to the invention, each sensor module 110a, 110b, 11Od,... May also have the means required for determining the signal propagation time, such as a phase locked loop and the like, so that even after incorporation of the invention Sensor modules, for example, in a bumper of a motor vehicle or the like can still be determined which of these sensor modules takes over the functionality of the master 110a.
Beispielsweise kann in einer entsprechendenFor example, in a corresponding
Initialisierungsphase von hinsichtlich ihrer Funktionalität als Master beziehungsweise Slave noch nicht diversifizierten Sensormodulen jedes der Sensormodule nach Anlegen einer Versorgungsspannung eine zufallsabhängige Wartezeit abwarten, bevor es einen besonderen Befehl auf dem Bussystem 150 aussendet, der den weiteren Sensormodulen signalisiert, dass das betreffende Sensormodul sich als Master 110a konfiguriert. Nach Erhalt eines derartigen Befehls können die restlichen Sensormodule beispielsweise direkt in den bereits vorstehend beschriebenen Zufallsadressierungsmodus übergehen oder alternativ hierzu auch "eine Busruhe einhalten, bis der Master 110a den Zufallsadressierungsmodus explizit durch einen weiteren Befehl einleitet.Initialization of waiting for their functionality as master or slave not yet diversified sensor modules of each sensor modules after applying a supply voltage a randomly waiting time before it sends a special command on the bus 150, which signals the other sensor modules that the sensor module in question as a master 110a configured. Upon receipt of such a command, the remaining sensor modules can proceed, for example, directly into the already described above random addressing mode, or comply with this, also alternatively, "a bus idleness until the master 110a initiates the random addressing mode explicitly by another command.
Die völlige Gleichartigkeit des Sensormodule hinsichtlich ihrer möglichen Funktionalität als Master oder Slave ergibt eine besonders hohe Fehlertoleranz des erfindungsgemäßen Sensorsystems, weil ein beispielsweise aufgrund einer Störung ausfallender Master 110a ohne weiteres durch ein bisher als Slave konfiguriertes Sensormodul ersetzt werden kann.The complete similarity of the sensor module with respect to its possible functionality as master or slave results in a particularly high fault tolerance of the invention Sensor system, because a failing example, due to a fault master 110a can be easily replaced by a previously configured as a slave sensor module.
Darüberhinaus kann die erfindungsgemäße Laufzeitmessung zur Bestimmung der Entfernungen 11, 12, 13 (Figur 2) auch von mehreren hierfür zumindest temporär als Master konfigurierten Sensormodulen durchgeführt werden, um z.B. auch bei Bussystemen 150 mit nichtlinearer Topologie eindeutige Entfernungswerte ermitteln zu können.Moreover, the transit time measurement according to the invention for determining the distances 11, 12, 13 (FIG. 2) can also be carried out by a plurality of sensor modules at least temporarily configured as masters, in order, for example, to generate the data. to be able to determine clear distance values even with bus systems 150 with non-linear topology.
Als Abstandsmesssignal A kann beispielsweise ein einfacher Rechteckimpuls verwendet werden. Andere Signale, die eine erfindungsgemäße Laufzeitmessung oder einen Phasenvergleich mittels PLL ermöglichen, sind ebenfalls zur Abstandsmessung geeignet .As a distance measuring signal A, for example, a simple rectangular pulse can be used. Other signals that enable a transit time measurement according to the invention or a phase comparison by means of PLL are also suitable for distance measurement.
Besonders vorteilhaft wird das Abstandsmesssignal A direkt mithilfe des in dem Sensormodul 110 vorgesehenen Bus- Transceivers 112 erzeugt, z.B. durch das Aussenden eines bestimmten Datenmusters. Alternativ hierzu kann in dem Sensormodul 110 ein separater Pulsgenerator (nicht gezeigt) und ein ggf. erforderlicher Verstärker zur Erzeugung des Abstandsmesssignals A vorgesehen sein. Der Pulsgenerator, der Verstärker sowie eine ggf. vorhandene PLL zur Auswertung des reflektierten Abstandsmesssignals A' kann vorteilhaft ebenfalls in einem ASIC des Sensormoduls 110 vorgesehen sein. Das erfindungsgemäße Prinzip einer Adressierung von Busteilnehmern in Abhängigkeit einer Signallaufzeit ist nicht auf die Anwendung bei Sensorsystemen beschränkt, sondern kann generell auf alle denkbaren Bussysteme angewandt werden, bei denen Laufzeiteffekte auf Signalleitungen des Bussystems zur Entfernungsbestimmung ausgenutzt werden können. Particularly advantageously, the distance measuring signal A is generated directly by means of the bus transceiver 112 provided in the sensor module 110, for example by transmitting a specific data pattern. Alternatively, in the sensor module 110, a separate pulse generator (not shown) and an optionally required amplifier for generating the distance measurement signal A may be provided. The pulse generator, the amplifier and any PLL for evaluating the reflected distance measuring signal A 'can advantageously also be provided in an ASIC of the sensor module 110. The inventive principle of addressing bus subscribers as a function of a signal propagation delay is not limited to the application in sensor systems, but can generally be applied to all conceivable bus systems in which runtime effects on signal lines of the bus system can be utilized for distance determination.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben eines Sensorsystems (100) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem mehrere Sensormodule (110a, 110b, 110c, 11Od, ..) an ein gemeinsames Bussystem (150) angeschlossen sind, und wobei ein Sensormodul (110a) als Master und die weiteren Sensormodule (110b, 110c, 11Od, ..) jeweils als Slave ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressierung eines bestimmten Sensormoduls (110b) in Abhängigkeit der Signallaufzeit (ΔT) eines Abstandsmesssignals (A) durchgeführt wird, das zwischen dem Master (110a) und dem bestimmten Sensormodul (110b) über das Bussystem (150) übertragen wird.1. A method for operating a sensor system (100) in particular of a motor vehicle, in which a plurality of sensor modules (110a, 110b, 110c, 11Od, ..) are connected to a common bus system (150), and wherein a sensor module (110a) as the master and the further sensor modules (110b, 110c, 11Od, ..) are in each case designed as slaves, characterized in that the addressing of a specific sensor module (110b) is carried out as a function of the signal propagation time (.DELTA.T) of a distance measuring signal (A) between the master (110a) and the particular sensor module (110b) is transmitted via the bus system (150).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bestimmte Sensormodul (110b) in einem Messmodus Signalleitungen (150a, 150b) des Bussystems (150) über entsprechende Verbindungsmittel (111b, 111c, llld) vorgebbarer Impedanz miteinander verbindet, wobei die Verbindungsmittel insbesondere als Schalter, vorzugsweise als Halbleiterschalter, insbesondere als Feldeffekttransistor, ausgebildet sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the particular sensor module (110b) in a measuring mode signal lines (150a, 150b) of the bus system (150) via corresponding connecting means (111b, 111c, llld) of predeterminable impedance to each other, wherein the connecting means in particular as a switch, preferably as a semiconductor switch, in particular as a field effect transistor are formed.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Master (110a) das Abstandsmesssignal (A) zu einem vorgebbaren Sendezeitpunkt (tl) über die Signalleitungen3. The method according to claim 2, characterized in that the master (110a) the distance measuring signal (A) at a predefinable transmission time (tl) via the signal lines
(150a, 150b) des Bussystems (150) aussendet, und dass der Master (110a) zu einem Empfangszeitpunkt (t3) ein an der Impedanz der Verbindungsmittel (111b) des bestimmten Sensormoduls (110b) reflektiertes Abstandsmesssignal (A' ) empfängt.(150a, 150b) of the bus system (150), and that the master (110a) receives at a time of reception (t3) a distance measuring signal (A ') reflected at the impedance of the connecting means (111b) of the particular sensor module (110b).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Differenz zwischen dem Empfangszeitpunkt (t3) und dem Sendezeitpunkt (tl) die Signallaufzeit (ΔT) ermittelt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that from the difference between the reception time (t3) and the transmission time (tl), the signal propagation time (.DELTA.T) is determined.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Phasendifferenz zwischen dem von dem Master (110a) ausgesandten Abstandsmesssignal5. The method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that a phase difference between the of the master (110a) emitted distance measuring signal
(A) und einem an der Impedanz der Verbindungsmittel (111b) des bestimmten Sensormoduls (110b) reflektierten und von dem Master (110a) empfangenen Abstandsmesssignal (A' ) mittels einer Phasenregelschleife ausgewertet wird.(A) and at the impedance of the connecting means (111b) of the particular sensor module (110b) reflected and received from the master (110a) distance measuring signal (A ') is evaluated by means of a phase locked loop.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu der Phasendifferenz proportionale Regelspannung der Phasenregelschleife ausgewertet wird, um die Signallaufzeit (ΔT) zu ermitteln.6. The method according to claim 5, characterized in that a proportional to the phase difference control voltage of the phase locked loop is evaluated to determine the signal propagation time (.DELTA.T).
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Sensormodulen (110a, 110b, 110c, 11Od, ..) in einem Zufallsadressiermodus jeweils vorläufige Adressen zugewiesen werden, insbesondere vor einer Ermittlung der Signallaufzeit (ΔT) zwischen dem Master (110a) und dem jeweiligen Sensormodul (110a, HOb, HOc, HOd, .. ) .7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor modules (110a, 110b, 110c, 11Od, ..) in a random addressing each provisional addresses are assigned, in particular before a determination of the signal delay time (.DELTA.T) between the Master (110a) and the respective sensor module (110a, HOb, HOc, HOd, ..).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufallsadressiermodus eingeleitet wird, indem der Master (HOa) einen entsprechenden Befehl über das Bussystem (150) aussendet.8. The method according to claim 7, characterized in that the random addressing mode is initiated by the master (HOa) sends out a corresponding command via the bus system (150).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Slave ausgebildetes Sensormodul (HOb, HOc, HOd, ..) nach einer zufallsabhängigen Wartezeit seine Präsenz über das Bussystem (150) signalisiert.9. The method according to any one of claims 7 to 8, characterized in that a designed as a slave sensor module (HOb, HOc, HOd, ..) signals its presence via the bus system (150) after a random waiting time.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Slave ausgebildetes Sensormodul (HOb, HOc, HOd, ..), das bereits eine vorläufige Adresse erhalten hat, nicht mehr an dem Zufallsadressiermodus teilnimmt.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that a designed as a slave sensor module (HOb, HOc, HOd, ..), which has already received a preliminary address, no longer participates in the random addressing mode.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Master (HOa) jeweils nur ein als Slave ausgebildetes Sensormodul (HOb, HOc, HOd, ..) in den Messmodus versetzt.11. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the master (HOa) only one sensor module designed as a slave (HOb, HOc, HOd, ..) into the measuring mode.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis H, dadurch gekennzeichnet, dass die vorläufige Adresse eines als Slave ausgebildeten Sensormoduls (HOb, HOc, HOd, ..) verwendet wird, um dieses in den Messmodus zu versetzen. 12. The method according to any one of claims 7 to H, characterized in that the provisional address of a trained as a slave sensor module (HOb, HOc, HOd, ..) is used to put this in the measuring mode.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander alle als Slave ausgebildeten Sensormodule (110b, 110c, 11Od, ..) in den Messmodus versetzt werden.13. The method according to any one of claims 2 to 12, characterized in that successively designed as a slave sensor modules (110b, 110c, 11Od, ..) are placed in the measuring mode.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entfernung (11, 12, 13) zwischen einem als Slave ausgebildeten Sensormodul (110b, 110c, 11Od) und dem Master (110a) in Abhängigkeit der Signallaufzeit (ΔT) ermittelt wird.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a distance (11, 12, 13) between a trained as a slave sensor module (110b, 110c, 11Od) and the master (110a) in dependence of the signal propagation time (.DELTA.T) is determined ,
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass einem als Slave ausgebildeten Sensormodul (110b, 110c, 11Od) in Abhängigkeit der Entfernung (11, 12, 13) eine endgültige Adresse zugewiesen wird.15. The method according to claim 14, characterized in that a trained as a slave sensor module (110b, 110c, 11Od) depending on the distance (11, 12, 13) is assigned a final address.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bussystem (150) ein CAN-Bus oder ein LIN-Bus verwendet wird.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a CAN bus or a LIN bus is used as the bus system (150).
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bussystem (150) als lineares Bussystem ausgebildet ist.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the bus system (150) is designed as a linear bus system.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Master (110a) an einem Ende des Bussystems (150) angeordnet ist.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the master (110a) is arranged at one end of the bus system (150).
19. Sensormodul (110, 110a, 110b, 110c, 11Od, ..) mit einem Bus-Transceiver (112) zum Anschluss des Sensormoduls (110, 110a, 110b, 110c, 11Od, ..) an ein Bussystem (150), insbesondere ein Bussystem (150) eines19. Sensor module (110, 110a, 110b, 110c, 11Od, ..) with a bus transceiver (112) for connecting the sensor module (110, 110a, 110b, 110c, 11Od, ..) to a bus system (150), in particular a bus system (150) of a
Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch Verbindungsmittel (111b, 111c, llld) , über die Signalleitungen (150a,Motor vehicle, characterized by connecting means (111b, 111c, llld), via the signal lines (150a,
150b) des Bussystems (150) mit einer vorgebbaren150b) of the bus system (150) with a predeterminable
Impedanz miteinander verbindbar sind.Impedance are connectable to each other.
20. Sensormodul (110, 110a, 110b, 110c, HOd, ..) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (111b, IHc, llld) einen Schalter, insbesondere einen Halbleiterschalter aufweisen.20. sensor module (110, 110a, 110b, 110c, HOd, ..) according to claim 19, characterized in that the connecting means (111b, IHc, llld) comprise a switch, in particular a semiconductor switch.
21. Sensormodul (110, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter als Feldeffekttransistor ausgebildet ist .21. Sensor module (110, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) according to claim 20, characterized in that the semiconductor switch is designed as a field effect transistor.
22. Sensormodul (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionalität des Bus-Transceivers (112) in einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, ASIC, integriert ist.22. Sensor module (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) according to any one of claims 19 to 21, characterized in that the functionality of the bus transceiver (112) in an application-specific integrated circuit, ASIC, is integrated.
23. Sensormodul (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der anwendungsspezifische integrierte Schaltkreis auch die Verbindungsmittel (HIb, IHc, llld) oder zumindest Teile der Verbindungsmittel (HIb, IHc, llld) aufweist. 23. Sensor module (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) according to claim 22, characterized in that the application-specific integrated circuit and the connecting means (HIb, IHc, llld) or at least parts of the connecting means (HIb, IHc, llld ) having.
24. Sensormodul (110, 110a, 110b, HOc, HOd, ..) nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (110, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 geeignet ist.24. Sensor module (110, 110a, 110b, HOc, HOd, ..) according to one of claims 19 to 23, characterized in that the sensor module (110, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) for carrying out the method according to one of claims 1 to 18 is suitable.
25. Sensormodul (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) nach einem der Ansprüche 19 bis 24, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Ultraschallsensoren und/oder Radarsensoren und/oder optische und/oder sonstige Sensoren.25. Sensor module (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) according to any one of claims 19 to 24, characterized by one or more ultrasonic sensors and / or radar sensors and / or optical and / or other sensors.
26. Sensorsystem (100) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Sensormodule (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) gemäß einem der Ansprüche 19 bis 25.26. Sensor system (100) in particular of a motor vehicle, characterized by one or more sensor modules (HO, HOa, HOb, HOc, HOd, ..) according to one of claims 19 to 25.
27. Sensorsystem (100) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (100) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 geeignet ist. 27. Sensor system (100) according to claim 26, characterized in that the sensor system (100) is suitable for carrying out the method according to one of claims 1 to 18.
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