WO2018137904A1 - Ultraschallsensorvorrichtung - Google Patents

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WO2018137904A1
WO2018137904A1 PCT/EP2018/050182 EP2018050182W WO2018137904A1 WO 2018137904 A1 WO2018137904 A1 WO 2018137904A1 EP 2018050182 W EP2018050182 W EP 2018050182W WO 2018137904 A1 WO2018137904 A1 WO 2018137904A1
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ultrasonic
ultrasonic sensor
modulated
khz
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PCT/EP2018/050182
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Dirk Schmid
Michael Schumann
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Robert Bosch Gmbh
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    • G01S2015/938—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details in the bumper area

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic sensor device.
  • Ultrasonic sensor device is advantageously usable in a vehicle.
  • Ultrasonic-based measuring systems are used to measure a distance to an object located in front of an ultrasonic sensor.
  • the ultrasonic sensors used are based on the pulse-echo method. In this operation, the sensor emits an ultrasonic pulse and measures the reflection of the ultrasonic pulse caused by an object, thus the echo. The distance between the sensor and the object is calculated using the measured echo time and the speed of sound.
  • the ultrasonic sensor acts as transmitter and receiver.
  • ultrasonic sensors typically four or six ultrasonic sensors are used in a bumper to measure an environment in front of and behind the vehicle.
  • the information in front and behind refer to a usual direction of travel of the vehicle.
  • special excitation patterns are known, which are also referred to as codes that are used for transmitting the ultrasonic pulse.
  • the processing of the echoes is done by matched filters, so-called matched filters.
  • Ideal codes are characterized in that the codes are orthogonal to each other. This means that the codes have a maximum dissimilarity, so a matched filter attenuates all but the associated code to 0 amplitude. In practice, however, such complete suppression by the matched filters is not feasible. In particular, the suppression is bad if only a small bandwidth is available for the codes. For converters designed to resonate, the bandwidth is particularly limited and the rejection correspondingly poor.
  • the ultrasonic sensor device has
  • the ultrasonic sensor device comprises a plurality of
  • the ultrasonic sensor device also comprises a control device for driving the ultrasonic sensors.
  • the control unit is set up to use either the ultrasonic sensors as a transmitter or as a receiver. Is done
  • Stimulated stimulation pattern whereby this emits an ultrasonic pulse. If, however, the ultrasonic sensor is used as the receiver, then none occurs
  • Control and the ultrasonic sensor generates upon arrival of an ultrasonic pulse, a corresponding signal which is detectable by the control unit.
  • the control unit is also set up, optionally either a first group of
  • Ultrasonic sensors are excited with an excitation pattern, whereby the Transmission of the ultrasonic signal is initiated. If no activation, then the respective ultrasonic sensor is used exclusively as a receiver. Under an active
  • Ultrasonic sensor is thus to be understood in the context of this invention, such an ultrasonic sensor, which currently emits an ultrasonic signal, in particular an ultrasonic pulse.
  • Ultrasonic pulse is a time-limited ultrasonic signal.
  • the control unit is finally set up to actuate adjacent active ultrasonic sensors with different frequency-modulated excitation patterns.
  • Side by side active ultrasonic sensors mean that only those ultrasonic sensors are considered that actually emit an ultrasonic signal.
  • Such ultrasonic sensors, which were not activated by the control unit are not taken into account here.
  • there is a non-active ultrasonic sensor between two active ultrasonic sensors This means that the ultrasonic sensors are divided into the first group and the second group such that no ultrasonic sensors of the first group are arranged adjacent and no ultrasonic sensors of the second
  • each ultrasonic sensor from the first group is arranged adjacent to an ultrasonic sensor from the second group.
  • each ultrasonic sensor from the second group is arranged adjacent to an ultrasonic sensor from the first group.
  • the ultrasonic sensors are driven with different linear, frequency-modulated chirps, which means that the
  • Frequency of the excitation changed linearly within a predefined period of time.
  • the measures of the frequency-modulated stimulation pattern which differs in adjacent active ultrasonic sensors, as well as the advantageous separation of active ultrasonic sensors by an inactive ultrasonic sensor described above, prevents the echoes reflected by objects in the environment from being reflected back to the ultrasonic sensor device can be. Rather, each echo can be clearly assigned to an ultrasonic sensor of the plurality of ultrasonic sensors. Due to the frequency modulated stimulus pattern high separability is achieved by appropriate filters, in particular by matched filters.
  • the frequency-modulated pickup pattern comprise a continuous frequency change within a predefined bandwidth.
  • the predefined bandwidth is advantageously identical in size for all stimulus patterns, but may also be different in particular.
  • the continuous frequency change means a linear frequency change, wherein the frequency can be increased linearly or linearly reduced.
  • the linear frequency change allows easy control of the ultrasonic sensors by the controller.
  • Stimulation pattern allows a safe and reliable suppression of
  • the pulse duration is long or the coefficient numbers of matched filters are large. This is advantageously achieved for pulse lengths of more than one millisecond.
  • adjacent active sensors have opposite frequency changes.
  • adjacent active sensors have opposite frequency changes.
  • Frequency change advantageously comprises at least 3 kHz. Particularly advantageous is provided that the first group and the second group of
  • Ultrasonic sensors each comprise half of the ultrasonic sensors. Thus, one half of the ultrasonic sensors is independent of another half of the
  • Ultrasonic sensors can be controlled simultaneously.
  • the ultrasonic sensors of the first group and of the second group are preferably arranged alternately in order to enable the previously described maximum separability of the ultrasonic signals.
  • the ultrasonic sensors have two inner ultrasonic sensors and two outer ultrasonic sensors.
  • Each inner ultrasonic sensor is adjacent to another inner one
  • Ultrasonic sensor and arranged to an outer ultrasonic sensor. This means that the two outer ultrasonic sensors the inner
  • each inner ultrasonic sensor has two adjacent ultrasonic sensors, while each outer ultrasonic sensor has only one adjacent ultrasonic sensor.
  • each outer ultrasonic sensor is arranged adjacent to an inner ultrasonic sensor, while each inner ultrasonic sensor is adjacent to an inner ultrasonic sensor
  • Ultrasonic sensor and an outer ultrasonic sensor is arranged.
  • Control unit is preferably configured to simultaneously activate an inner ultrasonic sensor and an outer ultrasonic sensor, which are not adjacent to each other. This means that an outer ultrasonic sensor and the inner not adjacent to said outer ultrasonic sensor
  • Ultrasonic sensor form the first group of ultrasonic sensors, while the remaining ultrasonic sensors, d. H. the remaining outer ultrasonic sensor and the remaining inner ultrasonic sensor, the second group of
  • Ultrasonic sensors and the second group of ultrasonic sensors are arranged alternately.
  • the control unit is preferably also configured to control the outer ultrasonic sensors with a first frequency-modulated stimulation pattern and the inner ultrasonic sensors with a second frequency-modulated stimulation pattern.
  • the first frequency-modulated pickup pattern is different from the second frequency-modulated pickup pattern.
  • an outer ultrasonic sensor and an inner ultrasonic sensor not adjacent thereto are actuated in order to emit an ultrasonic pulse.
  • the active ultrasonic sensors, d. H. the active inner ultrasonic sensor and the active outer ultrasonic sensor are thus by a non-active
  • Ultrasonic sensor disconnected.
  • the active ultrasonic sensors by different stimulus patterns, the first stimulation pattern and the second
  • the stimulation patterns as described above, continuous frequency changes within a predefined Bandwidth up.
  • the stimulation patterns as described above, continuous frequency changes within a predefined Bandwidth up.
  • Different frequency changes of the first frequency-modulated stimulation pattern and the second frequency-modulated stimulation pattern wherein in particular the first frequency modulated stimulation pattern comprises a frequency pattern with a continuous increase in the frequency, while the second frequency-modulated
  • Stimulus pattern includes a pattern with continuously decreasing frequency.
  • the ultrasonic sensors have two adjacent first outer ultrasonic sensors, two inner ultrasonic sensors and two adjacent second outer ultrasonic sensors. It is provided that each inner ultrasonic sensor is arranged adjacent to a further inner ultrasonic sensor and either to a first outer ultrasonic sensor or to a second outer ultrasonic sensor. The first outer ultrasonic sensors are disposed adjacent to each other, and the second outer ultrasonic sensors are disposed adjacent to each other. This means that one of the first outer ultrasonic sensors is arranged exclusively adjacent to the other outer ultrasonic sensor. The other first outer
  • Ultrasonic sensor is thus arranged adjacent to an inner ultrasonic sensor and the aforementioned first outer ultrasonic sensor.
  • the second outer ultrasonic sensors is another second one
  • Ultrasonic sensor disposed both adjacent to an inner ultrasonic sensor and to another second outer ultrasonic sensor.
  • the other second outer ultrasonic sensor has besides the aforementioned second outer ultrasonic sensor
  • Ultrasonic sensor no further neighbors.
  • the controller is configured to simultaneously activate an inner ultrasonic sensor, a first outer ultrasonic sensor and a second outer ultrasonic sensor, which are not arranged adjacent to each other.
  • a first outer ultrasonic sensor, an inner ultrasonic sensor and a second outer ultrasonic sensor form the first group, while the remaining ultrasonic sensors form the second group.
  • all ultrasonic sensors of the first group and the second group are arranged alternately to one another.
  • Control unit preferably configured, the first outer ultrasonic sensors and the second outer ultrasonic sensors with a first frequency-modulated
  • Stimulus patterns are different from each other.
  • the first frequency-modulated stimulation pattern and the second frequency-modulated stimulation pattern have the differences described above. It is preferably provided that a maximum distance between the active ultrasonic sensors is present, in that there is always a non-active ultrasonic sensor between two active ultrasonic sensors. Furthermore, it is provided that the ultrasonic signals can be optimally separated, since adjacent active ultrasonic sensors have different characteristics
  • the first frequency-modulated pickup pattern has a change in frequency with a first bandwidth.
  • the first bandwidth is between 3 kHz and 12 kHz, preferably 5 kHz.
  • the change of the frequency is in particular linear.
  • the second frequency-modulated stimulation pattern has a change of a frequency with a second bandwidth.
  • the second bandwidth is advantageously between 3 kHz and 12 kHz, more preferably 5 kHz.
  • Frequency response of the second frequency modulated stimulation pattern which extends over the second bandwidth.
  • the first frequency response and the second frequency response thus ensure that the ultrasonic sensors never transmit an ultrasound signal, in particular an ultrasound pulse whose frequency intersects with another ultrasound pulse which was generated by means of another stimulus pattern.
  • Such filters are in particular matched filters, as described above.
  • Ultrasonic sensors usually have a low bandwidth of a maximum of 12 kHz, in particular of a maximum of 10 kHz.
  • Ultrasonic sensor device is thus reliably and reliably detectable, wherein such detection takes place within a limited period of time.
  • the first frequency curve advantageously comprises an increase in the frequency
  • the second frequency curve comprises a drop in the frequency or vice versa.
  • Ultrasonic sensors have two outer ultrasonic sensors and four adjacent inner ultrasonic sensors.
  • the outer ultrasonic sensors are arranged such that they surround the inner ultrasonic sensors, which are all adjacent to each other. This means that each outer ultrasonic sensor is advantageously arranged adjacent to at most one inner ultrasonic sensor.
  • the inner ultrasonic sensors are thus either arranged adjacent to two further inner ultrasonic sensors or alternatively to an outer one
  • the control unit is set up, two inner ultrasonic sensors each and one outer
  • Ultrasonic sensor all of which are not adjacent, to activate simultaneously. This means that a non-active ultrasonic sensor is present between two active ultrasonic sensors.
  • the control unit is also set up to control the outer ultrasonic sensors with a first frequency-modulated pickup pattern and in each case an inner ultrasonic sensor with a second frequency-modulated pickup pattern and a third frequency-modulated pickup pattern.
  • the two active inner ultrasonic sensors to different frequency modulated stimulation pattern, namely the second frequency modulated
  • the Stimulus pattern and the third frequency modulated stimulus pattern has a different stimulation pattern, namely the first frequency-modulated stimulation pattern.
  • Frequency modulated stimulation patterns are formed differently from each other. Thus, all signals that are emitted by the active ultrasonic sensors, different from each other and thus to separate easily and with little effort. In this way, a quick capture of an environment is the
  • Ultrasonic sensor device allows, with the use of completely different signals, a confusion of the ultrasonic pulses emitted by the individual ultrasonic sensors is prevented, thus the environment can be detected safely and reliably.
  • the first frequency-modulated stimulation pattern preferably comprises a change of a frequency with a first bandwidth.
  • the first bandwidth is
  • the change of the frequency is in particular linear.
  • Stimulus pattern involves changing a frequency with a second bandwidth.
  • the second bandwidth is between 3 kHz and 12 kHz, in particular 3 kHz. This change is advantageously carried out linearly.
  • the third frequency-modulated stimulation pattern comprises a change of a frequency with a third bandwidth, the third bandwidth having between 3 kHz and 12 kHz, preferably 3 kHz. This change in the frequency is advantageously linear. It is further provided that a first frequency response of the first frequency-modulated
  • Ultrasonic sensor device is emitted over the entire bandwidth of the frequency change a different frequency to each other Ultrasonic pulse emitted by the ultrasonic device on.
  • a separation of the emitted ultrasound pulses is simple and requires little effort.
  • an ultrasonic sensor has a maximum bandwidth of 12 kHz, in particular 10 kHz.
  • each stimulus pattern has a maximum bandwidth, but at the same time an overlapping of the stimulation pattern in their frequencies is completely avoided.
  • the above-described first frequency-modulated excitation pattern comprises a change of a frequency with a first bandwidth.
  • the first bandwidth is between 3 kHz and 12 kHz, preferably 5 kHz. Again, changing the frequency is preferably linear.
  • Frequency modulated stimulus pattern includes a change of a frequency with a second bandwidth.
  • the second bandwidth is between 3 kHz and 12 kHz, preferably 5 kHz. Again, there is a change in the frequency, advantageously linear.
  • the third frequency-modulated stimulation pattern comprises a change of a frequency with a third bandwidth, wherein the third bandwidth is between 3 kHz and 12 kHz, in particular 9 kHz. Again, the change in the frequency is advantageously linear.
  • a third frequency response of the third frequency-modulated excitation pattern extending across the third bandwidth, partially with a first frequency response of the first frequency-modulated excitation pattern extending over the first bandwidth, and / or with a second frequency response of the second frequency-modulated Stimulus pattern that extends over the second bandwidth is superimposed.
  • the first frequency curve differs from the second frequency curve, so that the first frequency curve does not coincide with the second frequency curve
  • the advantageous first bandwidth, second bandwidth and third bandwidth described above thus ensure that the maximum bandwidth through the second bandwidth and the third bandwidth is optimally utilized without the second frequency profile and the third frequency profile overlapping.
  • the first frequency response is opposite to the second frequency response and / or to the third frequency response.
  • the second frequency profile is in particular counter to the third frequency profile.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an ultrasonic sensor device according to a first exemplary embodiment of the invention during the emission of ultrasound pulses at a first time
  • Figure 2 is a schematic view of the ultrasonic sensor device according to the first embodiment of the invention during the
  • Emitting ultrasonic pulses at a second time Emitting ultrasonic pulses at a second time
  • FIG. 3 shows a schematic view of an ultrasonic sensor device according to a second exemplary embodiment of the invention during the emission of ultrasound pulses at a first point in time
  • Figure 4 is a schematic view of the ultrasonic sensor device according to the second embodiment of the invention during the
  • Emitting ultrasonic pulses at a second time Emitting ultrasonic pulses at a second time
  • Figure 5 is a schematic view of an ultrasonic sensor device according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a schematic view of picking patterns for driving the
  • Ultrasonic sensors of the ultrasonic sensor device according to one of the embodiments of the invention.
  • FIG. 1 shows schematically an ultrasonic sensor device 10 according to a first embodiment of the invention when emitting ultrasonic pulses at a first time.
  • FIG. 2 shows the same ultrasonic sensor device 10 in FIG.
  • Emitting ultrasound pulses at a second time Emitting ultrasound pulses at a second time.
  • the first time and the second time are consecutively.
  • the ultrasonic sensor device 1 comprises six ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 which are subdivided into two adjacent first inner ultrasonic sensors 1, 2, two adjacent second outer ultrasonic sensors 5, 6 and two inner ultrasonic sensors 3, 4. It is provided that each inner ultrasonic sensor 3, 4 adjacent to another inner ultrasonic sensor 3, 4 and adjacent to either a first outer ultrasonic sensor 1, 2 or to a second outer
  • Ultrasonic sensor 5, 6 is arranged.
  • the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are arranged next to one another. This is especially the case when the
  • Ultrasonic sensor device 10 is used in a bumper of a vehicle. In such an arrangement, all the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 with the exception of the edge ultrasonic sensors 1, 6 each have two neighbors. The edge ultrasonic sensors 1, 6 have only one neighbor.
  • All ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are connected to a control unit 7.
  • the control unit 7 is optionally used to activate the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6. If an ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 is activated, this will cause it to emit an ultrasonic pulse. If the ultrasonic sensor is not activated, this results in that the ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 can be used for receiving ultrasonic pulses. In this case, the ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 generates a signal when receiving an ultrasonic pulse, which can be detected by the control unit 7. Each ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 is thus depending on the control by the control unit 7, either a transmitter or a receiver for ultrasonic pulses.
  • Each ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 has a maximum bandwidth of
  • each ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 can be distinguished from each other, they are generated with different stimulus patterns 100, 200, 300.
  • These different stimulation patterns mean that each ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 is excited with a voltage that does not have a constant frequency, but rather a continuously changing frequency. This leads to the fact that the emitted ultrasonic pulses also do not have a constant frequency, but a frequency characteristic.
  • the frequency response is determined by the stimulus pattern 100, 200, 300.
  • received signals can be filtered out with corresponding frequency characteristics of the stimulation patterns 100, 200, 300.
  • the outer ultrasonic sensors 1, 2, 5, 6, that means the first outer
  • Ultrasonic sensors 1, 2 and the second outer ultrasonic sensors 5, 6 with the same frequency-modulated pickup pattern, namely the first
  • Ultrasonic sensors 3, 4 are controlled by a frequency-modulated second excitation pattern 200.
  • the control unit 7 in each case simultaneously activates a first outer ultrasonic sensor 1, 2, a second outer ultrasonic sensor 5, 6 and an inner ultrasonic sensor 3, 4.
  • the simultaneously active ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are not adjacent to each other, except that there is a non-active ultrasonic sensor 1, 2, 3, 4, 5, 6 between the active ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6. This is shown in FIGS. 1 and 2.
  • the respectively active ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are represented by a filled circle, while the non-active ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are represented by an unfilled circle.
  • the active ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 always have a maximum physical mechanical distance from one another.
  • adjacent active ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 different ultrasonic signals.
  • the control unit 7 is set up alternately either the first group of
  • the individual emitted ultrasonic pulses can be optimally separated from each other. If, after the emission shown in FIG. 1, one of the first outer ultrasonic sensors 1, 2 receives an ultrasonic pulse having the second stimulation pattern 200, this can be recognized by a corresponding matched filter.
  • the matched filter is set up to suppress all signals which do not have the first frequency characteristic of the first stimulation pattern 100, up to amplitude 0. Thus, only those signals are detected at the first outer ultrasonic sensors 1, 2, which actually from one of the first outer
  • Ultrasonic sensors 1, 2 were sent out. The same applies analogously to the second outer ultrasonic sensors 5, 6 and to the inner ultrasonic sensors 3, 4.
  • the first stimulation pattern 100 comprises a change of the frequency with a first bandwidth of 5 kHz.
  • the second stimulus pattern comprises changing the frequency with a second bandwidth of 5 kHz.
  • the corresponding frequencies are changed continuously, advantageously linearly. This change is particularly advantageous in the first stimulation pattern 100 and in the second stimulation pattern 200 in opposite directions. This means that in the first stimulation pattern 100, an increase of the frequency takes place, while in the second stimulation pattern 200, a reduction of the frequency takes place.
  • the first frequency profile, which results from the first stimulation pattern 100 completely differs from a second frequency profile, which results from the second stimulation pattern 200.
  • FIG. 3 shows an ultrasonic sensor device 10 according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows the transmission of ultrasonic pulses by means of the ultrasonic sensor device 10 to a first one
  • Ultrasonic sensor device 10 at a second time.
  • the second embodiment is identical to the first embodiment with the exception that the edge ultrasonic sensors, 1, 6 from the first
  • the ultrasonic sensors 2, 3, 4, 5 include only the inner ultrasonic sensors 3, 4 and a first outer
  • Ultrasonic sensor 2 and a second ultrasonic sensor 5. The driving of the
  • Ultrasonic sensors 2, 3, 4, 5 are analogous, as described above. Thus, in turn, it is achieved that a maximum separability of the emitted
  • the maximum bandwidth of the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 is in the two embodiments described above, a maximum of 10 kHz, in particular a maximum of 12 kHz.
  • the ultrasonic pulses can be reliably and reliably detected and
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of the invention
  • Ultrasonic sensor device 10 In the third embodiment, in turn, six ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 are present. These ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 comprise four adjacently arranged inner ultrasonic sensors 2, 3, 4, 5, as well as two outer ultrasonic sensors 1, 6. The four inner ultrasonic sensors 2, 3,
  • the control unit 7 is used for the simultaneous activation of a first group of the ultrasonic sensors 1, 3, 5 or a second group of the ultrasonic sensors 2, 4, 6. By the control unit 7 is thus alternately the first group of
  • Ultrasonic sensors 1, 3, 5 and the second group of ultrasonic sensors 2, 4, 6 activated.
  • the respectively non-activated ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 serve exclusively as receivers.
  • the control device 7 is set up to control the inner ultrasonic sensors 2, 3, 4, 5 either with a first stimulation pattern 100 or with a second stimulation pattern 200.
  • the control unit 7 is set up, the outer
  • all the stimulus patterns 100, 200, 300 comprise a continuous, in particular linear, frequency change with a bandwidth of 3 kHz.
  • the frequency profiles generated by the stimulation patterns 100, 200, 300 do not overlap. This ensures that each ultrasound pulse has a frequency that is completely different from any other ultrasound pulse emitted by the ultrasound sensor device 10. In this way, all ultrasonic pulses can be safely and reliably separated.
  • the maximum bandwidth of the ultrasonic sensors of 12 kHz, in particular 10 kHz, is optimally utilized in each case. Thus, the ultrasound pulses have maximum Doppler robustness.
  • the first stimulation pattern 100 is for changing the frequency with a first bandwidth of
  • Frequency change with a second bandwidth of 3 kHz also takes place.
  • the frequency is changed within a third bandwidth of 9 kHz.
  • the Stimulus pattern 300 with the frequency response of the first stimulation pattern 100 and / or the frequency response of the second stimulation pattern 200 partially.
  • the third stimulation pattern 300 has a frequency characteristic comprising a high bandwidth of 9 kHz.
  • the bandwidth of the third frequency response of the third corresponds
  • Stimulus pattern 300 in particular a large part of the maximum bandwidth of the ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6. This leads to a significantly improved
  • the inner ultrasonic sensors 2, 3, 4, 5 send out only those ultrasonic pulses whose
  • the changes in the frequency in the second stimulation pattern 200 are opposite to the change in the first stimulation pattern 100 and the third stimulation pattern 300. This leads to, that adjacent active ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6 emit ultrasonic pulses which have an opposite frequency characteristic. This improves the separability of the emitted ultrasonic pulses.
  • FIG. 6 shows an advantageous course of the frequencies for the different ones
  • FIG. 6 shows exclusively the second alternative described above.
  • the frequency profiles of the stimulation pattern 100, 200, 300 are shown in a coordinate system with a frequency axis 8 and a time axis 9.
  • the frequency response of the first stimulation pattern 100 leads to an increase, in particular a linear increase of the frequency, by the value Af. of the
  • Frequency response of the second stimulation pattern 200 leads to a reduction of the frequency by the value Af.
  • the value Af for the first stimulus pattern 100 and the second stimulus pattern 200 corresponds to the respective first bandwidth and second bandwidth of the frequency variation.
  • the first bandwidth and the second bandwidth are identical in this case and are advantageously 5 kHz each.
  • the frequency response of the third excitation pattern 300 comprises a significantly higher third bandwidth, in particular the previously described 9 kHz bandwidth. It can be seen that the frequency response of the third excitation pattern 300 thus partially overlaps with the second frequency response of the second excitation pattern 200 and the first frequency response of the first excitation pattern 100. Such an overlap is accepted because at the same time a significantly increased third bandwidth for the frequency response of the third excitation pattern 300 is achieved. This leads to the above-described increased Doppler robustness, which leads to an improved temporal detection of obstacles in the vicinity of the ultrasonic sensor device 10.
  • Each stimulus pattern 100, 200, 300 is advantageously performed during a period T of 1.6 milliseconds.
  • Ultrasonic sensor device 10 are emitted, the same length of time.
  • the stimulus pattern 200 and the third stimulation pattern 300 extend symmetrically about a standard frequency fo of 48 kHz.
  • a standard frequency is advantageous for ultrasonic sensors 1, 2, 3, 4, 5, 6.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung (10) umfassend eine Vielzahl von Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6), und ein Steuergerät (7) zum Ansteuern der Ultraschallsensoren (1, 2,3,4, 5, 6), wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, wahlweise entweder eine erste Gruppeder Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) oder einezweite Gruppeder Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) gleichzeitig zu aktivieren, sodass die aktivierten Ultraschallsensoren (1, 2, 3, 4, 5, 6) ein Ultraschallsignals aussenden, wobei jeder Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe und jeder Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1, 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe angeordnet ist, undwobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, nebeneinanderliegendeaktive Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen frequenzmodulierten Anregemustern (100, 200, 300) anzusteuern.

Description

Beschreibung Titel
Ultraschallsensorvorrichtung Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschallsensorvorrichtung. Die
Ultraschallsensorvorrichtung ist vorteilhafterweise in einem Fahrzeug verwendbar.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die ultraschallbasierte
Abstandsmesssysteme aufweisen. Ultraschallbasierte Messsysteme werden eingesetzt, um eine Distanz zu einem vor einem Ultraschallsensor befindlichen Objekt zu vermessen. Die eingesetzten Ultraschallsensoren basieren dazu auf dem Puls- Echo-Verfahren. In diesem Betrieb sendet der Sensor einen Ultraschallpuls aus und misst die durch ein Objekt hervorgerufene Reflexion des Ultraschallpulses, somit das Echo. Der Abstand zwischen Sensor und Objekt berechnet sich über die gemessene Echolaufzeit und die Schallgeschwindigkeit. Der Ultraschallsensor fungiert als Sender und Empfänger.
Bei bekannten Fahrzeugen werden typischerweise vier oder sechs Ultraschallsensoren in einem Stoßfänger eingesetzt, um eine Umgebung vor und hinter dem Fahrzeug vermessen zu können. Die Angaben vor und hinter beziehen sich dabei auf eine übliche Fahrtrichtung des Fahrzeuges. Um möglichst schnell die Umgebung erfassen zu können, ist es hilfreich, wenn die Sensoren an den Stoßfängern zeitgleich senden und damit Informationen parallel verarbeiten. Dazu sind insbesondere spezielle Anregungsmuster bekannt, die auch als Codes bezeichnet werden, die für das Aussenden des Ultraschallimpulses verwendet werden. Die Verarbeitung der Echos erfolgt durch signalangepasste Filter, sogenannte Matched Filter.
Ideale Codes sind dadurch gekennzeichnet, dass die Codes untereinander orthogonal sind. Dies bedeutet, dass die Codes eine maximale Unähnlichkeit aufweisen, sodass ein Matched Filter alle außer dem zugeordneten Code auf Amplitude 0 dämpft. In der Praxis ist eine solche komplette Unterdrückung durch die Matched Filter jedoch nicht realisierbar. Insbesondere ist die Unterdrückung dann schlecht, wenn nur eine geringe Bandbreite für die Codes zur Verfügung steht. Bei Wandlern, die derart ausgelegt sind, dass sie in Resonanz arbeiten, ist die Bandbreite besonders stark eingeschränkt und die Unterdrückung entsprechend mangelhaft.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung erlaubt eine Maximierung der
Unterdrückung von Fremdcodes und erreicht damit eine optimale Separierbarkeit einzelner Ultraschallcodes. Auf diese Weise lässt sich eine Vielzahl von Messungen parallel durchführen, wodurch eine Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung in kurzer Zeit erfasst werden kann, da das parallele Verarbeiten mehrerer
Ultraschallsignale ermöglicht ist. Somit hat die Ultraschallsensorvorrichtung
insbesondere dann Vorteile, wenn diese in einem Fahrzeug verwendet wird, da hier ein rasches Erkennen von Objekten in der Umgebung einen großen Vorteil darstellt.
Die erfindungsgemäße Ultraschallsensorvorrichtung umfasst eine Vielzahl von
Ultraschallsensoren. Die Vielzahl von Ultraschallsensoren ist eingerichtet, entweder einen Ultraschallpuls auszusenden oder ein Echo eines Ultraschallpulses zu empfangen. Jeder der Ultraschallsensoren ist damit gleichzeitig ein Sender und Empfänger. Die Ultraschallsensorvorrichtung umfasst außerdem ein Steuergerät zum Ansteuern der Ultraschallsensoren. Dazu ist das Steuergerät eingerichtet, wahlweise die Ultraschallsensoren als Sender oder als Empfänger zu verwenden. Erfolgt ein
Ansteuern als Sender, so wird der jeweilige Ultraschallsensor mit einem
Anregungsmuster angeregt, wodurch dieser einen Ultraschallpuls aussendet. Wird hingegen der Ultraschallsensor als Empfänger verwendet, so erfolgt keine
Ansteuerung und der Ultraschallsensor erzeugt bei Eintreffen eines Ultraschallpulses ein entsprechendes Signal, das von dem Steuergerät detektierbar ist. Das Steuergerät ist außerdem eingerichtet, wahlweise entweder eine erste Gruppe der
Ultraschallsensoren oder eine zweite Gruppe der Ultraschallsensoren gleichzeitig zu aktivieren. Unter aktivieren ist zu verstehen, dass die Ultraschallsensoren ein
Ultraschallsignal aussenden. Aktivieren bedeutet somit insbesondere, dass die
Ultraschallsensoren mit einem Anregungsmuster angeregt werden, wodurch das Aussenden des Ultraschallsignals initiiert wird. Erfolgt kein Aktivieren, so dient der jeweilige Ultraschallsensor ausschließlich als Empfänger. Unter einem aktiven
Ultraschallsensor ist somit im Rahmen dieser Erfindung ein solcher Ultraschallsensor zu verstehen, der aktuell ein Ultraschallsignal, insbesondere einen Ultraschallpuls, aussendet. Unter Ultraschallpuls ist ein zeitlich begrenztes Ultraschallsignal zu verstehen. Das Steuergerät ist schließlich eingerichtet, nebeneinanderliegende aktive Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen frequenzmodulierten Anregungsmustern anzusteuern. Nebeneinander liegende aktive Ultraschallsensoren bedeuten, dass nur solche Ultraschallsensoren betrachtet werden, die tatsächlich ein Ultraschallsignal aussenden. Solche Ultraschallsensoren, die von dem Steuergerät nicht aktiviert wurden, werden hierbei nicht berücksichtigt. So ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass sich zwischen zwei aktiven Ultraschallsensoren ein nicht aktiver Ultraschallsensor befindet. Dies bedeutet, dass die Ultraschallsensoren derart in die erste Gruppe und die zweite Gruppe eingeteilt werden, dass keine Ultraschallsensoren der ersten Gruppe benachbart angeordnet sind und keine Ultraschallsensoren der zweiten
Gruppe benachbart angeordnet sind. Vielmehr ist jeder Ultraschallsensor aus der ersten Gruppe benachbart zu einem Ultraschallsensor aus der zweiten Gruppe angeordnet ist. Ebenso ist jeder Ultraschallsensor aus der zweiten Gruppe benachbart zu einem Ultraschallsensor aus der ersten Gruppe angeordnet. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen linearen, frequenzmodulierten Chirps angesteuert, was bedeutet, dass sich die
Frequenz der Anregung innerhalb eines vordefinierten Zeitraumes linear verändert. Durch die Maßnahmen des frequenzmodulierten Anregemusters, das sich bei benachbarten aktiven Ultraschallsensoren unterscheidet, sowie durch die zuvor beschriebene vorteilhafte Trennung von aktiven Ultraschallsensoren durch einen inaktiven Ultraschallsensor ist verhindert, dass die Echos, die von Objekten in der Umgebung zu der Ultraschallsensorvorrichtung zurückgeworfen werden, nicht separiert werden können. Vielmehr kann jedes Echo eindeutig einem Ultraschallsensor der Vielzahl von Ultraschallsensoren zugeordnet werden. Durch die frequenzmodulierten Anregemuster ist eine hohe Separierbarkeit durch entsprechende Filter, insbesondere durch Matched Filter, erreicht.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die frequenzmodulierten Anregemuster eine kontinuierliche Frequenzveränderung innerhalb einer vordefinierten Bandbreite umfassen. Die vordefinierte Bandbreite ist von ihrer Größe her vorteilhafterweise für alle Anregemuster identisch, kann aber insbesondere auch unterschiedlich sein.
Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass sich die frequenzmodulierten
Anregemuster in dem Frequenzband, das sie überstreichen, vollständig oder zumindest teilweise unterscheiden. Vorteilhafterweise bedeutet die kontinuierliche Frequenzveränderung eine lineare Frequenzveränderung, wobei die Frequenz linear erhöht oder linear verringert werden kann. Die lineare Frequenzveränderung ermöglicht ein einfaches Ansteuern der Ultraschallsensoren durch das Steuergerät.
Alternativ sind andere Ansteuerungsmöglichkeiten denkbar, wie insbesondere eine quadratische Frequenzveränderung oder eine sonstige nicht lineare
Frequenzveränderung. Ein derartiges Unterscheiden der frequenzmodulierten
Anregemuster ermöglicht ein sicheres und zuverlässiges Unterdrücken von
Fremdsignalen in entsprechenden Filtern. Diese Unterdrückung wird maximiert, wenn sich die Frequenzbereiche der unterschiedlichen Anregemuster, wie zuvor
beschrieben, über ihre gesamte Bandbreite höchstens teilweise überlappen.
Besonders vorteilhaft ist außerdem vorgesehen, dass die Pulsdauer lang ist oder die Koeffizientenzahlen von Matched Filtern groß sind. Dies wird vorteilhafterweise für Pulslängen von mehr als einer Millisekunde erreicht.
Besonders vorteilhaft ist außerdem vorgesehen, dass benachbarte aktive Sensoren gegenläufige Frequenzveränderungen aufweisen. Insbesondere ist somit der
Frequenzverlauf von benachbarten aktiven Ultraschallsensoren derart ausgebildet, dass bei einem Ultraschallsensor eine kontinuierlich, insbesondere lineare,
Frequenzerhöhung und bei dem anderen Ultraschallsensor eine kontinuierlich, insbesondere lineare, Frequenzverringerung stattfindet. Die Bandbreite der
Frequenzveränderung umfasst vorteilhafterweise mindestens 3 kHz. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die erste Gruppe und die zweite Gruppe der
Ultraschalsensoren jeweils die Hälfte der Ultraschallsensoren umfasst. Somit ist eine Hälfte der Ultraschallsensoren unabhängig von einer anderen Hälfte der
Ultraschallsensoren jeweils gleichzeitig ansteuerbar. Die Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe sind bevorzugt alternierend angeordnet, um die zuvor beschriebene maximale Separierbarkeit der Ultraschallsignale zu ermöglichen. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren zwei innere Ultraschallsensoren und zwei äußere Ultraschallsensoren aufweisen.
Jeder innere Ultraschallsensor ist benachbart zu einem weiteren inneren
Ultraschallsensor sowie zu einem äußeren Ultraschallsensor angeordnet. Dies bedeutet, dass die beiden äußeren Ultraschallsensoren die inneren
Ultraschallsensoren umgeben, sodass jeder innere Ultraschallsensor zwei benachbarte Ultraschallsensoren aufweist, während jeder äußere Ultraschallsensor nur einen benachbarten Ultraschallsensor aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass jeder äußere Ultraschallsensor zu einem inneren Ultraschallsensor benachbart angeordnet ist, während jeder innere Ultraschallsensor benachbart zu einem inneren
Ultraschallsensor und einem äußeren Ultraschallsensor angeordnet ist. Das
Steuergerät ist bevorzugt eingerichtet, jeweils einen inneren Ultraschallsensor und jeweils einen äußeren Ultraschallsensor, die nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren. Dies bedeutet, dass ein äußerer Ultraschallsensor und der nicht benachbart zu besagtem äußeren Ultraschallsensor angeordnete innere
Ultraschallsensor die erste Gruppe der Ultraschallsensoren bilden, während die verbleibenden Ultraschallsensoren, d. h. der verbleibende äußere Ultraschallsensor und der verbleibende innere Ultraschallsensor, die zweite Gruppe der
Ultraschallsensoren bilden. Somit ist wiederum erreicht, dass die erste Gruppe der
Ultraschallsensoren und die zweite Gruppe der Ultraschallsensoren alternierend angeordnet sind. Das Steuergerät ist bevorzugt außerdem eingerichtet, die äußeren Ultraschallsensoren mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster und die inneren Ultraschallsensoren mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster anzusteuern. Das erste frequenzmodulierte Anregemuster ist dabei unterschiedlich zu dem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster. Auf diese Weise wird die zuvor beschriebene maximale Separierbarkeit der Ultraschallsignale erreicht. So wird zu einem ersten Zeitpunkt vorteilhafterweise ein äußerer Ultraschallsensor und ein nicht dazu benachbarter innerer Ultraschallsensor angesteuert, um einen Ultraschallpuls auszusenden. Die aktiven Ultraschallsensoren, d. h. der aktive innere Ultraschallsensor und der aktive äußere Ultraschallsensor, sind somit durch einen nicht aktiven
Ultraschallsensor getrennt. Außerdem werden die aktiven Ultraschallsensoren durch unterschiedliche Anregemuster, das erste Anregemuster und das zweite
Anregemuster, angesteuert. Besonders vorteilhaft weisen die Anregemuster, wie zuvor beschrieben, kontinuierliche Frequenzveränderungen innerhalb einer vordefinierten Bandbreite auf. Ebenso ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass sich die
Frequenzveränderungen des ersten frequenzmodulierten Anregemusters und des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters unterscheiden, wobei insbesondere das erste frequenzmodulierte Anregemuster ein Frequenzmuster mit kontinuierlicher Erhöhung der Frequenz umfasst, während das zweite frequenzmodulierte
Anregemuster ein Muster mit kontinuierlich verringernder Frequenz umfasst.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren zwei benachbarte erste äußere Ultraschallsensoren, zwei innere Ultraschallsensoren und zwei benachbarte zweite äußere Ultraschallsensoren aufweisen. Es ist vorgesehen, dass jeder innere Ultraschallsensor benachbart zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor und entweder zu einem ersten äußeren Ultraschallsensor oder zu einem zweiten äußeren Ultraschallsensor angeordnet ist. Die ersten äußeren Ultraschallsensoren sind benachbart zueinander angeordnet, ebenso sind die zweiten äußeren Ultraschallsensoren benachbart zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass einer der ersten äußeren Ultraschallsensoren ausschließlich benachbart zu dem anderen äußeren Ultraschallsensor angeordnet ist. Der andere erste äußere
Ultraschallsensor ist somit benachbart zu einem inneren Ultraschallsensor und dem zuvor genannten ersten äußeren Ultraschallsensor angeordnet. Gleiches gilt für die zweiten äußeren Ultraschallsensoren. Auch hier ist ein zweiter äußerer
Ultraschallsensor sowohl benachbart zu einem inneren Ultraschallsensor als auch zu einem anderen zweiten äußeren Ultraschallsensor angeordnet. Der andere zweite äußere Ultraschallsensor weist neben dem zuvor genannten zweiten äußeren
Ultraschallsensor keine weiteren Nachbarn auf. Das Steuergerät ist eingerichtet, jeweils einen inneren Ultraschallsensor, einen ersten äußeren Ultraschallsensor und einen zweiten äußeren Ultraschallsensor, die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren. Somit bilden ein erster äußerer Ultraschallsensor, ein innerer Ultraschallsensor und ein zweiter äußerer Ultraschallsensor die erste Gruppe, während die übrigen Ultraschallsensoren die zweite Gruppe bilden. Wiederum ist bevorzugt vorgesehen, dass sämtliche Ultraschallsensoren der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe alternierend zueinander angeordnet sind. Schließlich ist das
Steuergerät bevorzugt eingerichtet, die ersten äußeren Ultraschallsensoren und die zweiten äußeren Ultraschallsensoren mit einem ersten frequenzmodulierten
Anregemuster und die inneren Ultraschallsensoren mit einem zweiten
frequenzmodulierten Anregemuster anzusteuern. Wiederum ist vorgesehen, dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster und das zweite frequenzmodulierte
Anregemuster unterschiedlich zueinander sind. Insbesondere weisen das erste frequenzmodulierte Anregemuster und das zweite frequenzmodulierte Anregemuster die zuvor beschriebenen Unterschiede auf. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein maximaler Abstand zwischen den aktiven Ultraschallsensoren vorhanden ist, indem sich stets ein nicht aktiver Ultraschallsensor zwischen zwei aktiven Ultraschallsensoren befindet. Weiterhin ist vorgesehen, dass sich die Ultraschallsignale optimal separieren lassen, da benachbarte aktive Ultraschallsensoren unterschiedliche
frequenzmodulierte Anregemuster aufweisen, wobei lediglich die Anregemuster der ersten äußeren Ultraschallsensoren und der zweiten äußeren Ultraschallsensoren identisch sind. Dies hat jedoch aufgrund des großen Abstandes der ersten äußeren Ultraschallsensoren und der zweiten Ultraschallsensoren nur eine geringfügige Auswirkung auf die Separierbarkeit der von der Ultraschallsensorvorrichtung empfangenen Ultraschallsignale.
Bei den beiden zuvor beschriebenen Alternativen ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster eine Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite aufweist. Die erste Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz. Die Veränderung der Frequenz erfolgt insbesondere linear. Das zweite frequenzmodulierte Anregemuster weist eine Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite auf. Die zweite Bandbreite beträgt vorteilhafterweise zwischen 3 kHz und 12 kHz, besonders vorteilhaft 5 kHz. Wiederum ist
vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein lineares Verändern der Frequenz erfolgt. Schließlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass ein erster Frequenzverlauf, der sich über die erste Bandbreite erstreckt, unterschiedlich ist von einem zweiten
Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters ist, der sich über die zweite Bandbreite erstreckt. Der erste Frequenzverlauf und der zweite Frequenzverlauf sorgen somit dafür, dass die Ultraschallsensoren niemals ein Ultraschallsignal, insbesondere einen Ultraschallpuls, aussenden, dessen Frequenz sich mit einem anderen Ultraschallpuls, der mittels eines anderen Anregemusters generiert wurde, überschneidet. Auf diese Weise ist eine optimale Separierbarkeit in Filtern ermöglicht. Bei solchen Filtern handelt es sich insbesondere um Matched Filter, wie zuvor beschrieben. Ultraschallsensoren weisen zumeist eine geringe Bandbreite von maximal 12 kHz, insbesondere von maximal 10 kHz auf. Durch das beschriebene erste frequenzmodulierte Anregemuster und das zweite frequenzmodulierte Anregemuster werden die möglichen Bandbreiten der Anregemuster mit beschriebenen vorteilhaften 5 kHz optimal aus der gesamten verfügbaren Bandbreite ausgeschöpft. Gleichzeitig ist ermöglicht, dass sich die Frequenzverläufe des ersten frequenzmodulierten
Anregemusters und des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters nicht
überschneiden. Auf diese Weise wird eine maximale Separierbarkeit der
Frequenzverläufe sichergestellt, da Fremdsignale in passenden Filtern, insbesondere in Matched Filtern, optimal unterdrückbar sind. Somit ist ermöglicht, eine Vielzahl von Ultraschallsensoren parallel zu betreiben, ohne dass die Gefahr einer Verwechslung der ausgesandten Ultraschallpulse besteht. Eine Umgebung der
Ultraschallsensorvorrichtung ist somit sicher und zuverlässig erfassbar, wobei ein solches Erfassen innerhalb eines limitierten Zeitraums erfolgt.
Der erste Frequenzverlauf ist vorteilhafterweise gegenläufig zu dem zweiten
Frequenzverlauf. Dies bedeutet, dass der erste Frequenzverlauf vorteilhafterweise ein Ansteigen der Frequenz umfasst, während der zweite Frequenzverlauf ein Abfallen der Frequenz umfasst oder umgekehrt. Somit lassen sich die Ultraschallpulse weiter optimal separieren, da sich nicht nur die Frequenzen selbst unterscheiden, sondern auch die Veränderung der Frequenzen unterschiedlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die
Ultraschallsensoren zwei äußere Ultraschallsensoren und vier benachbarte innere Ultraschallsensoren aufweisen. Die äußeren Ultraschallsensoren sind dabei derart angeordnet, dass diese die inneren Ultraschallsensoren, die allesamt benachbart zueinander sind, umschließen. Dies bedeutet, dass jeder äußere Ultraschallsensor vorteilhafterweise benachbart zu maximal einem inneren Ultraschallsensor angeordnet ist. Die inneren Ultraschallsensoren sind somit entweder benachbart zu zwei weiteren inneren Ultraschallsensoren angeordnet oder alternativ zu einem äußeren
Ultraschallsensor und zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor. Das Steuergerät ist eingerichtet, jeweils zwei innere Ultraschallsensoren und einen äußeren
Ultraschallsensor, die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren. Dies bedeutet, dass zwischen zwei aktiven Ultraschallsensoren ein nicht aktiver Ultraschallsensor vorhanden ist. Das Steuergerät ist außerdem eingerichtet, die äußeren Ultraschallsensoren mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster und jeweils einem inneren Ultraschallsensor mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster und einem dritten frequenzmodulierten Anregemuster anzusteuern. Somit weisen die beiden aktiven inneren Ultraschallsensoren unterschiedliche frequenzmodulierte Anregemuster auf, nämlich das zweite frequenzmodulierte
Anregemuster und das dritte frequenzmodulierte Anregemuster. Außerdem weist der zusätzlich aktivierte äußere Ultraschallsensor ein anderes Anregemuster auf, nämlich das erste frequenzmodulierte Anregemuster. Das erste frequenzmodulierte
Anregemuster, das zweite frequenzmodulierte Anregemuster und das dritte
frequenzmodulierte Anregemuster sind unterschiedlich voneinander ausgebildet. Somit sind alle Signale, die von den aktiven Ultraschallsensoren ausgesandt werden, unterschiedlich voneinander und somit einfach und aufwandsarm zu separieren. Auf diese Weise ist ein schnelles Erfassen einer Umgebung der
Ultraschallsensorvorrichtung ermöglicht, wobei durch die Verwendung von vollständig unterschiedlichen Signalen eine Verwechslung der Ultraschallpulse, die von den einzelnen Ultraschallsensoren ausgesandt wurden, verhindert ist, somit kann die Umgebung sicher und zuverlässig erfasst werden.
Das erste frequenzmodulierte Anregemuster umfasst bevorzugt eine Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite. Die erste Bandbreite beträgt
vorteilhafterweise zwischen 3 kHz und 12 kHz, insbesondere 3 kHz. Die Veränderung der Frequenz erfolgt insbesondere linear. Das zweite frequenzmodulierte
Anregemuster umfasst eine Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite.
Die zweite Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, insbesondre 3 kHz. Auch diese Veränderung erfolgt vorteilhafterweise linear. Das dritte frequenzmodulierte Anregemuster umfasst eine Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite, wobei die dritte Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist. Auch diese Veränderung der Frequenz erfolgt vorteilhafterweise linear. Weiterhin ist vorgesehen, dass ein erster Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten
Anregemusters, der sich über die erste Bandbreite erstreckt, ein zweiter
Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die zweite Bandbreite erstreckt und ein dritter Frequenzverlauf des dritten
frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, allesamt unterschiedlich zueinander sind. Auf diese Weise ist erreicht, dass sich der erste Frequenzverlauf, der zweite Frequenzverlauf und der dritte Frequenzverlauf nicht überlappen. Vielmehr weist jeder Ultraschallpuls, der von der
Ultraschallsensorvorrichtung ausgesandt wird, über dessen gesamte Bandbreite der Frequenzveränderung eine unterschiedliche Frequenz zu jedem anderen Ultraschallpuls, der von der Ultraschallvorrichtung ausgesandt wurde, auf. Somit ist ein Separieren der ausgesandten Ultraschallpulse einfach und aufwandsarm ermöglicht. Ein Ultraschallsensor weist insbesondere eine maximale Bandbreite von 12 kHz, insbesondere 10 kHz, auf. Durch die Verwendung der ersten Bandbreite, der zweiten Bandbreite und der dritten Bandbreite wird diese maximale Bandbreite für das
Aussenden der unterschiedlichen Ultraschallpulse optimal ausgeschöpft. Dies bedeutet, dass jedes Anregemuster eine maximale Bandbreite aufweist, gleichzeitig jedoch ein Überlappen der Anregemuster in ihren Frequenzen vollständig vermieden ist.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das zuvor beschriebene erste frequenzmodulierte Anregemuster eine Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite. Die erste Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz. Wiederum erfolgt das Verändern der Frequenz bevorzugt linear. Das zweite
frequenzmodulierte Anregemuster umfasst eine Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite. Die zweite Bandbreite beträgt zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz. Auch hier erfolgt ein Verändern der Frequenz, vorteilhafterweise linear. Das dritte frequenzmodulierte Anregemuster umfasst eine Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite, wobei die dritte Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, insbesondere 9 kHz, beträgt. Auch hier erfolgt die Veränderung der Frequenz vorteilhafterweise linear. Es ist außerdem vorgesehen, dass ein dritter Frequenzverlauf des dritten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, teilweise mit einem ersten Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die erste Bandbreite erstreckt, und/oder mit einem zweiten Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters, der sich über die zweite Bandbreite erstreckt, überlagert ist. Gleichzeitig ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass sich der erste Frequenzverlauf von dem zweiten Frequenzverlauf unterscheidet, sodass der erste Frequenzverlauf nicht mit dem zweiten
Frequenzverlauf überlappt. Somit ist lediglich ein Überlappen hinsichtlich des dritten Frequenzverlaufes vorgesehen. Wiederum weist die maximale Bandbreite der
Ultraschallsensoren 12 kHz, insbesondere 10 kHz, auf. Durch die oben beschriebene vorteilhafte erste Bandbreite, zweite Bandbreite und dritte Bandbreite ist somit erreicht, dass die maximale Bandbreite durch die zweite Bandbreite und die dritte Bandbreite optimal ausgeschöpft ist, ohne dass sich der zweite Frequenzverlauf und der dritte Frequenzverlauf überlappen. Gleichzeitig weist das erste frequenzmodulierte Anregemuster mit der ersten Bandbreite eine sehr hohe Bandbreite relativ zu der maximalen Bandbreite der Ultraschallsensoren auf. Aufgrund der großen ersten Bandbreite weist das erste Anregemuster Vorteile bezüglich Dopplerrobustheit bei den äußeren Ultraschallsensoren auf, wobei eine solche Robustheit für höhere
Geschwindigkeiten bei der Detektion von Objekten in der Umgebung verwendet werden kann. Somit wird eine geringfügige Verschlechterung der Separierbarkeit der einzelnen Codes durch das Überlappen des ersten Frequenzverlaufs mit dem zweiten Frequenzverlauf und/oder dem dritten Frequenzverlauf durch eine verbesserte
Dopplerrobustheit und einer daraus resultierenden höheren Detektionsgeschwindigkeit in Kauf genommen.
Besonders vorteilhaft ist der erste Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf und/oder zu dem dritten Frequenzverlauf. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Frequenzverlauf insbesondere gegenläufig zu dem dritten Frequenzverlauf. Auf diese Weise erfolgt wiederum eine Verbesserung der Separierbarkeit der einzelnen Ultraschallpulse, die von den Ultraschallsensoren ausgesandt wurden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In den Zeichnungen ist:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem ersten Zeitpunkt,
Figur 2 eine schematische Ansicht der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des
Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem zweiten Zeitpunkt,
Figur 3 eine schematische Ansicht einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem ersten Zeitpunkt, Figur 4 eine schematische Ansicht der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung während des
Aussendens von Ultraschallpulsen zu einem zweiten Zeitpunkt,
Figur 5 eine schematische Ansicht einer Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 6 eine schematische Ansicht von Anregemustern zum ansteuern der
Ultraschallsensoren der Ultraschallsensorvorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt schematisch eine Ultraschallsensorvorrichtung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beim Aussenden von Ultraschallpulsen zu einem ersten Zeitpunkt. Figur 2 zeigt dieselbe Ultraschallsensorvorrichtung 10 beim
Aussenden von Ultraschallpulsen zu einem zweiten Zeitpunkt. Der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt liegen zeitlich hintereinander.
Die Ultraschallsensorvorrichtung 1 umfasst sechs Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6, die sich in zwei benachbarten erste innere Ultraschallsensoren 1 , 2, zwei benachbarte zweite äußere Ultraschallsensoren 5, 6 sowie zwei innere Ultraschallsensoren 3, 4 unterteilen. Dabei ist vorgesehen, dass jeder innere Ultraschallsensor 3, 4 benachbart zu einem anderen inneren Ultraschallsensor 3, 4 sowie benachbart zu entweder einem ersten äußeren Ultraschallsensor 1 , 2 oder zu einem zweiten äußeren
Ultraschallsensor 5, 6 angeordnet ist. In dem in Figur 1 und in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 nebeneinander angeordnet sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die
Ultraschallsensorvorrichtung 10 in einem Stoßfänger eines Fahrzeuges verwendet wird. Bei einer solchen Anordnung weisen sämtliche Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 mit Ausnahme der Rand-Ultraschallsensoren 1 , 6 jeweils zwei Nachbarn auf. Die Rand-Ultraschallsensoren 1 , 6 weisen nur einen Nachbarn auf.
Sämtliche Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 sind mit einem Steuergerät 7 verbunden. Das Steuergerät 7 dient wahlweise zum Aktivieren der Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6. Wird ein Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 aktiviert, so führt dies dazu, dass dieser einen Ultraschallpuls aussendet. Wird der Ultraschallsensor nicht aktiviert, so führt dies dazu, dass der Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 zum Empfangen von Ultraschallpulsen verwendet werden kann. In diesem Fall generiert der Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 ein Signal bei Empfangen eines Ultraschallpulses, das von dem Steuergerät 7 erfassbar ist. Jeder Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 ist somit je nach Ansteuerung durch das Steuergerät 7 entweder ein Sender oder ein Empfänger für Ultraschallpulse.
Jeder Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 weist eine maximale Bandbreite von
insbesondere 12 kHz oder 10 kHz auf. Um Signale der Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4,
5, 6 voneinander unterscheiden zu können, werden diese mit unterschiedlichen Anregemustern 100, 200, 300 generiert. Diese unterschiedlichen Anregemuster bedeuten, dass jeder Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 mit einer Spannung angeregt wird, die keine konstante Frequenz aufweist, sondern vielmehr eine kontinuierlich verändernde Frequenz. Dies führt dazu, dass die ausgesandten Ultraschallpulse ebenfalls keine konstante Frequenz aufweisen, sondern einen Frequenzverlauf. Der Frequenzverlauf wird durch das Anregemuster 100, 200, 300 bestimmt. Über passend konfigurierte Matched Filter lassen sich empfangene Signale mit entsprechenden Frequenzverläufen der Anregemuster 100, 200, 300 ausfiltern. So ist vorgesehen, dass die äußeren Ultraschallsensoren 1 , 2, 5, 6, dass bedeutet die ersten äußeren
Ultraschallsensoren 1 , 2 und die zweiten äußeren Ultraschallsensoren 5, 6 mit demselben frequenzmodulierten Anregemuster, nämlich dem ersten
frequenzmodulierten Anregemuster 100, angesteuert werden. Die inneren
Ultraschallsensoren 3, 4 werden mit einem frequenzmodulierten zweiten Anregemuster 200 angesteuert. Dazu ist vorgesehen, dass das Steuergerät 7 jeweils einen ersten äußeren Ultraschallsensor 1 , 2, einen zweiten äußeren Ultraschallsensor 5, 6 und einen inneren Ultraschallsensor 3, 4 gleichzeitig aktiviert. Die gleichzeitig aktiven Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 sind nicht benachbart zueinander angeordnet, sondert es befindet sich ein nicht aktiver Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 zwischen den aktiven Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6. Dies ist in den Figuren 1 und 2 gezeigt.
Darin sind die jeweils aktiven Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 durch einen ausgefüllten Kreis dargestellt, während die nicht aktiven Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 durch einen nicht ausgefüllten Kreis dargestellt sind. Somit weisen die aktiven Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 stets einen maximalen physischen mechanischen Abstand zueinander auf. Zusätzlich senden benachbarte aktive Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 unterschiedliche Ultraschallsignale aus. Somit ist ein Zuordnen von empfangenen Ultraschallsignalen zu dem jeweiligen Sender ohne
Verwechslungsgefahr ermöglicht.
Das Steuergerät 7 ist eingerichtet, alternierend entweder die erste Gruppe von
Ultraschallsensoren 1 , 3, 5 zu aktivieren, was in Figur 1 gezeigt ist, und die zweite Gruppe der Ultraschallsensoren 2, 4, 6 zu aktivieren, was in Figur 2 gezeigt ist. Die jeweils nicht aktiven Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 dienen ausschließlich als Empfänger von Ultraschallpulsen.
Die einzelnen ausgesandten Ultraschallpulse lassen sich optimal voneinander separieren. Wird nach dem in Figur 1 gezeigten Aussenden an einem der ersten äußeren Ultraschallsensoren 1 , 2 ein Ultraschallpuls empfangen, der das zweite Anregemuster 200 aufweist, so ist dies durch einen entsprechenden Matched Filter erkennbar. Der Matched Filter ist eingerichtet, sämtliche Signale, die nicht den ersten Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 aufweisen, bis auf Amplitude 0 zu unterdrücken. Somit werden an den ersten äußeren Ultraschallsensoren 1 , 2 nur solche Signale erfasst, die auch tatsächlich von einem der ersten äußeren
Ultraschallsensoren 1 , 2 ausgesandt wurden. Gleiches gilt analog für die zweiten äußeren Ultraschallsensoren 5, 6 sowie für die inneren Ultraschallsensoren 3, 4.
Um eine optimale Unterscheidbarkeit der Ultraschallpulse gemäß dem ersten
Anregemuster 100 und gemäß dem zweiten Anregemuster 200 zu erreichen, ist vorgesehen, dass das erste Anregemuster 100 eine Veränderung der Frequenz mit einer ersten Bandbreite von 5 kHz umfasst. Ebenso umfasst das zweite Anregemuster ein Verändern der Frequenz mit einer zweiten Bandbreite von 5 kHz. Innerhalb dieser ersten Bandbreite und zweiten Bandbreite werden die entsprechenden Frequenzen kontinuierlich, vorteilhafterweise linear verändert. Besonders vorteilhaft ist diese Veränderung in dem ersten Anregemuster 100 und in dem zweiten Anregemuster 200 gegenläufig. Dies bedeutet, dass bei dem ersten Anregemuster 100 eine Erhöhung der Frequenz stattfindet, während bei dem zweiten Anregemuster 200 eine Verringerung der Frequenz erfolgt. Außerdem ist vorgesehen, dass sich der erste Frequenzverlauf, der sich aus dem ersten Anregemuster 100 ergibt, vollständig von einem zweiten Frequenzverlauf, der sich aus dem zweiten Anregemuster 200 ergibt, unterscheidet. Dies bedeutet, dass sämtliche Ultraschallpulse, die durch das erste Anregemuster 100 generiert werden, keine Frequenz in ihrer gesamten Bandbreite aufweisen, die mit einer Frequenz eines Ultraschallpulses, der mit dem zweiten Anregemuster 200 generiert wurde, übereinstimmt. Auf diese Weise ist verhindert, dass sich der erste Frequenzverlauf und der zweite Frequenzverlauf teilweise oder vollständig überlappen. Dies verbessert die Separierbarkeit der unterschiedlichen Pulse, die durch die verschiedenen Anregemuster 100, 200 generiert wurden.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Ultraschallsensorvorrichtung 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wiederum zeigt Figur 3 das Aussenden von Ultraschallpulsen mittels der Ultraschallsensorvorrichtung 10 zu einem ersten
Zeitpunkt, während Figur 4 das Aussenden von Ultraschallpulsen mittels der
Ultraschallsensorvorrichtung 10 zu einem zweiten Zeitpunkt aufweist. Dabei ist das zweite Ausführungsbeispiel identisch zu dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass die Rand-Ultraschallsensoren, 1 , 6 aus dem ersten
Ausführungsbeispiel nicht vorhanden sind. Somit umfassen die Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 nur die inneren Ultraschallsensoren 3, 4 sowie einen ersten äußeren
Ultraschallsensor 2 und einen zweiten Ultraschallsensor 5. Das Ansteuern der
Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 erfolgt analog, wie zuvor beschrieben. Somit wird wiederum erreicht, dass eine maximale Separierbarkeit der ausgesandten
Ultraschallpulse ermöglicht ist.
Die maximale Bandbreite der Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 beträgt in den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen maximal 10 kHz, insbesondere maximal 12 kHz. Durch die Wahl der ersten Bandbreite des ersten Anregemusters 100 und der zweiten Bandbreite des zweiten Anregemusters 200 ist erreicht, dass die maximale
Bandbreite vollständig oder nahezu vollständig ausgeschöpft wird, während gleichzeitig ein Überlappen des ersten Frequenzverlaufes und des zweiten Frequenzverlaufes verhindert ist. Außerdem weisen die einzelnen Ultraschallpulse, die mittels des ersten Anregemusters 100 und des zweiten Anregemusters 200 generiert werden, eine maximal mögliche Bandbreite auf, was zu Vorteilen bezüglich Dopplerrobustheit führt.
Somit lassen sich die Ultraschallpulse sicher und zuverlässig erkennen und
verarbeiten, wodurch ein sicheres und zuverlässiges, gleichzeitig aber auch rasches Erfassen einer Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung 10 ermöglicht ist. Figur 5 zeigt schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel der
Ultraschallsensorvorrichtung 10. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind wiederum sechs Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 vorhanden. Diese Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 umfassen vier benachbart angeordnete innere Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5, sowie zwei äußere Ultraschallsensoren 1 , 6. Die vier inneren Ultraschallsensoren 2, 3,
4, 5 sind entweder benachbart zu zwei weiteren inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 oder benachbart zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor 2, 3, 4, 5 und zu einem äußeren Ultraschallsensor 1 , 6 angeordnet. Die äußeren Ultraschallsensoren 1 , 6 weisen nur einen einzigen benachbarten Ultraschallsensor 1 , 2, 3, 4, 5, 6 auf, wobei es sich hierbei um einen der inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 handelt.
Wiederum sind alle Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 mit einem Steuergerät 7 verbunden. Das Steuergerät 7 dient zum gleichzeitigen Ansteuern einer ersten Gruppe der Ultraschallsensoren 1 , 3, 5 oder einer zweiten Gruppe der Ultraschallsensoren 2, 4, 6. Durch das Steuergerät 7 ist somit alternierend die erste Gruppe der
Ultraschallsensoren 1 , 3, 5 und die zweite Gruppe der Ultraschallsensoren 2, 4, 6 aktivierbar. Die jeweils nicht aktivierten Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 dienen ausschließlich als Empfänger.
Das Steuergerät 7 ist eingerichtet, die inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 entweder mit einem ersten Anregemuster 100 oder mit einem zweiten Anregemuster 200 anzusteuern. Außerdem ist das Steuergerät 7 eingerichtet, die äußeren
Ultraschallsensoren 1 , 6 mit einem dritten Anregemuster 300 anzusteuern. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils zwei benachbarte innere Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 gleichzeitig aktiviert werden, sodass ein aktiver innere Ultraschallsensor 2, 3, 4, 5 mit dem ersten Anregemuster 100 und ein anderer aktiver innerer Ultraschallsensor mit dem zweiten Anregemuster 200 angeregt wird. Dies bedeutet, dass während des Aktivierens der ersten Gruppe der Ultraschallsensoren 1 , 3, 5 Ultraschallpulse ausgesandt werden, die allesamt von unterschiedlichen Anregemustern 100, 200, 300 generiert wurden. Selbiges gilt für das Aktivieren der zweiten Gruppe der
Ultraschallsensoren 2, 4, 6.
Für die Ausgestaltung des ersten Anregemusters 100, das zweite Anregemuster 200 und das dritte Anregemuster 300 sind zwei Alternativen möglich. In einer ersten Alternative umfassen alle Anregemuster 100, 200, 300 eine kontinuierliche, insbesondere lineare, Frequenzveränderung mit einer Bandbreite von 3 kHz.
Gleichzeitig ist vorgesehen, dass die Frequenzverläufe, die durch die Anregemuster 100, 200, 300 generiert werden, nicht überlappen. Somit ist sichergestellt, dass jeder Ultraschallpuls eine Frequenz aufweist, die vollständig unterschiedlich von jedem anderen von der Ultraschallsensorvorrichtung 10 ausgesandten Ultraschallpuls ist. Auf diese Weise lassen sich sämtliche Ultraschallpulse sicher und zuverlässig separieren. Außerdem ist jeweils die maximale Bandbreite der Ultraschallsensoren von 12 kHz, insbesondere 10 kHz, optimal ausgeschöpft. Somit weisen die Ultraschallpulse eine maximale Dopplerrobustheit auf.
In einer zweiten Alternative wird eine geringfügige Überlappung der Frequenzen der Ultraschallpulse in Kauf genommen. So kann die zuvor beschriebene Bandbreite der Veränderungen der Frequenz von 5 kHz für eine ausreichende Dopplerrobustheit nicht genügend sein. Daher ist in der zweiten Alternative vorgesehen, dass das erste Anregemuster 100 zu einem Verändern der Frequenz mit einer ersten Bandbreite von
5 kHz erfolgt. Gleiches gilt für das zweite Anregemuster 200, bei dem eine
Frequenzveränderung mit einer zweiten Bandbreite von ebenfalls 3 kHz erfolgt. Bei dem dritten Anregemuster 300 erfolgt ein Verändern der Frequenz innerhalb von einer dritten Bandbreite von 9 kHz. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass sich die
Frequenzverläufe des ersten Anregemusters 100 und des zweiten Anregemusters 200 nicht überlappen. Dahingegen überlappt der Frequenzverlauf des dritten
Anregemusters 300 mit dem Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 und/oder dem Frequenzverlauf des zweiten Anregemusters 200 teilweise. Allerdings weist das dritte Anregemuster 300 einen Frequenzverlauf auf, der eine hohe Bandbreite von 9 kHz umfasst. Somit entspricht die Bandbreite des dritten Frequenzverlaufs des dritten
Anregemusters 300 insbesondere einem Großteil der maximalen Bandbreite der Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6. Dies führt zu einer erheblich verbesserten
Dopplerrobustheit, die auch für höhere Detektionsgeschwindigkeiten von Objekten in der Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung 10 verwendet werden kann. Die inneren Ultraschallsensoren 2, 3, 4, 5 senden nur solche Ultraschallpulse aus, deren
Frequenzen sich zu keiner Zeit überlappen.
In den beiden zuvor beschriebenen Alternativen ist vorteilhaft, dass die Veränderungen der Frequenz bei dem zweiten Anregemuster 200 gegenläufig zu der Veränderung bei dem ersten Anregemuster 100 und dem dritten Anregemuster 300 ist. Dies führt dazu, dass benachbarte aktive Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 Ultraschallpulse aussenden, die einen gegenläufigen Frequenzverlauf aufweisen. Dies verbessert die Separierbarkeit der ausgesandten Ultraschallpulse.
In Figur 6 ist ein vorteilhafter Verlauf der Frequenzen für die unterschiedlichen
Anregemuster 100, 200, 300 dargestellt. In Figur 6 ist ausschließlich die zuvor beschriebene zweite Alternative gezeigt. Die Frequenzverläufe der Anregemuster 100, 200, 300 sind dabei in einem Koordinatensystem mit einer Frequenzachse 8 und eine Zeitachse 9 dargestellt.
Der Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 führt zu einem Ansteigen, insbesondere einem linearen Ansteigen der Frequenz, um den Wert Af. der
Frequenzverlauf des zweiten Anregemusters 200 führt zu einem Verringern der Frequenz um den Wert Af. Somit entspricht der Wert Af für das erste Anregemuster 100 und das zweite Anregemuster 200 der jeweiligen ersten Bandbreite und zweiten Bandbreite der Frequenzveränderung. Die erste Bandbreite und die zweite Bandbreite sind in diesem Fall identisch und betragen vorteilhafterweise jeweils 5 kHz. Der Frequenzverlauf des dritten Anregemusters 300 umfasst eine erheblich höhere dritte Bandbreite, insbesondere die zuvor beschriebene Bandbreite von 9 kHz. Es ist ersichtlich, dass somit der Frequenzverlauf des dritten Anregemusters 300 teilweise mit dem zweiten Frequenzverlauf des zweiten Anregemusters 200 und dem ersten Frequenzverlauf des ersten Anregemusters 100 überlappt. Eine solche Überlappung wird in Kauf genommen, da gleichzeitig eine erheblich vergrößerte dritte Bandbreite für den Frequenzverlauf des dritten Anregemusters 300 erreicht wird. Dies führt zu der vorbeschriebenen erhöhten Dopplerrobustheit, was zu einem verbesserten zeitlichen Detektieren von Hindernissen in der Umgebung der Ultraschallsensorvorrichtung 10 führt.
Jedes Anregemuster 100, 200, 300 wird vorteilhafterweise während eines Zeitraumes T von 1 ,6 Millisekunden durchgeführt. Somit weisen alle Ultraschallpulse, die von der
Ultraschallsensorvorrichtung 10 ausgesandt werden, dieselbe zeitliche Länge auf. Die Veränderungen der Frequenz durch das erste Anregemuster 100, das zweite
Anregemuster 200 und das dritte Anregemuster 300 erstrecken sich insbesondere symmetrisch um eine Standardfrequenz fo von 48 kHz. Eine solche Standardfrequenz ist für Ultraschallsensoren 1 , 2, 3, 4, 5, 6 vorteilhaft.

Claims

Ansprüche
1 . Ultraschallsensorvorrichtung (10) umfassend
• eine Vielzahl von Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6), und
• ein Steuergerät (7) zum Ansteuern der Ultraschallsensoren (1 , 2,3 ,4, 5, 6),
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, wahlweise entweder eine erste Gruppe der Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6) oder eine zweite Gruppe der Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6) gleichzeitig zu aktivieren, sodass die aktivierten Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6) ein Ultraschallsignal aussenden,
• wobei jeder Ultraschallsensor (1 , 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe
benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1 , 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe und jeder Ultraschallsensor (1 , 2, 3, 4, 5, 6) der zweiten Gruppe benachbart zu mindestens einem Ultraschallsensor (1 , 2, 3, 4, 5, 6) der ersten Gruppe angeordnet ist, und
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, nebeneinanderliegende aktive Ultraschallsensoren mit unterschiedlichen frequenzmodulierten
Anregemustern (100, 200, 300) anzusteuern.
2. Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die frequenzmodulierte Anregemuster (100, 200, 300) eine kontinuierliche Frequenzveränderung innerhalb einer vordefinierten Bandbreite umfassen.
3. Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe und die zweite Gruppe jeweils eine Hälfte der Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6) umfassen.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6) zwei innere Ultraschallsensoren (3, 4) und zwei äußere
Ultraschallsensoren (2, 5) aufweisen,
• wobei jeder innere Ultraschallsensor (3, 4) benachbart zu einem
weiteren inneren Ultraschallsensor (3, 4) und einem äußeren
Ultraschallsensor (2, 5) angeordnet ist,
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, jeweils einen inneren
Ultraschallsensor (3, 4) und jeweils einen äußeren Ultraschallsensor (2, 5), die nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren,
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, die äußeren
Ultraschallsensoren (2, 5) mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster (100) und die inneren Ultraschallsensoren (3, 4) mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) anzusteuern, und
• wobei das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) unterschiedlich von dem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) ist.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6) zwei benachbarte erste äußere Ultraschallsensoren (1 , 2), zwei innere
Ultraschallsensoren (3, 4) und zwei benachbarten zweite äußere
Ultraschallsensoren (5, 6) aufweisen,
• wobei jeder innere Ultraschallsensor (3, 4) benachbart zu einem
weiteren inneren Ultraschallsensor (3, 4) und entweder zu einem ersten äußeren Ultraschallsensor (1 , 2) oder zu einem zweiten äußeren Ultraschallsensor (5, 6) angeordnet ist,
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, jeweils einen inneren
Ultraschallsensor (3, 4), einen ersten äußeren Ultraschallsensor (1 , 2) und einen zweiten äußeren Ultraschallsensor (5, 6), die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren,
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, die ersten äußeren
Ultraschallsensoren (1 , 2) und die zweiten äußeren Ultraschallsensoren (5, 6) mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster (100) und die inneren Ultraschallsensoren (3, 4) mit einem zweiten
frequenzmodulierten Anregemuster (200) anzusteuern, und
• wobei das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) unterschiedlich von dem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) ist. Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,
• dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist,
• dass das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist, und
• dass ein erster Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten
Anregemusters (100), der sich über die erste Bandbreite erstreckt, unterschiedlich ist von einem zweiten Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters (200), der sich über die zweite Bandbreite erstreckt.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf ist.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsensoren (1 , 2, 3, 4, 5, 6) zwei äußere Ultraschallsensoren (1 , 6) und vier benachbarte innere
Ultraschallsensoren (2, 3, 4, 5) aufweisen,
• wobei jeder innere Ultraschallsensor (2, 3, 4, 5) entweder benachbart zu zwei weiteren inneren Ultraschallsensoren (2, 3, 4, 5) oder zu einem weiteren inneren Ultraschallsensor (2, 3, 4, 5) und zu einem äußeren Ultraschallsensor (1 , 6) angeordnet ist,
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, jeweils zwei innere
Ultraschallsensoren (2, 3, 4, 5) und einen äußeren Ultraschallsensor (1 , 6), die allesamt nicht benachbart angeordnet sind, gleichzeitig zu aktivieren.
• wobei das Steuergerät (7) eingerichtet ist, die äußeren
Ultraschallsensoren (1 , 6) mit einem ersten frequenzmodulierten Anregemuster (100), und jeweils einen inneren Ultraschallsensor (2, 3, 4, 5) mit einem zweiten frequenzmodulierten Anregemuster (200) und einem dritten frequenzmodulierten Anregemuster (300) anzusteuern, und • wobei das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100), das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) und das dritte
frequenzmodulierte Anregemuster (300) unterschiedlich voneinander sind.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet,
• dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist,
• dass das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist,
• dass das dritte frequenzmodulierte Anregemuster (300) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 3 kHz, aufweist, und
• dass das ein erster Frequenzverlauf des ersten frequenzmodulierten Anregemusters (100), der sich über die erste Bandbreite erstreckt, ein zweiter Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten
Anregemusters (200), der sich über die zweite Bandbreite erstreckt, und ein dritter Frequenzverlauf des dritten frequenzmodulierten
Anregemusters (300), der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, allesamt unterschiedlich zueinander sind.
Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet,
• dass das erste frequenzmodulierte Anregemuster (100) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer ersten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist,
• dass das zweite frequenzmodulierte Anregemuster (200) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer zweiten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 5 kHz, aufweist,
• dass das dritte frequenzmodulierte Anregemuster (300) eine,
insbesondere lineare, Veränderung einer Frequenz mit einer dritten Bandbreite zwischen 3 kHz und 12 kHz, bevorzugt 9 kHz, aufweist, und
• dass das ein erster Frequenzverlauf des dritten frequenzmodulierten Anregemusters (300), der sich über die dritte Bandbreite erstreckt, teilweise mit einem ersten Frequenzverlauf des ersten
frequenzmodulierten Anregemusters (100), der sich über die erste Bandbreite erstreckt, und/oder teilweise mit einem zweiten
Frequenzverlauf des zweiten frequenzmodulierten Anregemusters (200), der sich über die zweite Bandbreite erstreckt, überlagert ist. Ultraschallsensorvorrichtung (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf und/oder zu dem dritten Frequenzverlauf ist und/oder der dritte Frequenzverlauf gegenläufig zu dem zweiten Frequenzverlauf ist.
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